论在线气相色谱分析仪的应用

孙春霞

摘 要：在本文中，根据实例，对在线气相色谱的原理和特征进行了相应阐述，分析了其采样和预处理系统、快速回路系统、色谱分析系统以及信号传输系统。

关键词：在线气相色谱；色谱分析系统；信号传输系统

中图分类号：TH833 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0155-01

当开展石油化工生产的时候，要对生产产量和品质进行相应提高，通常情况下都对中间产品和产品的组分进行了相应分析。在线色谱仪的优势是非常突出的，其分析的准确度颇高，同时所分析的数据具有实时性，因此，将其广泛应用在石油行业中。气相色谱分析仪的组成主要包括四个部分，分别是采样和预处理系统、快速回路系统、色谱分析系统以及信号处理系统。

1 在线气相色谱的原理和特征

首先对在线气相色谱的原理进行相应阐述，主要是被测介质在色谱柱中分离的过程。在已经混合的被测气体，用一定的压力和流量连续通过固定相的时候，被测气体的多种物质和色谱柱进行多次吸附和解析等。各类物质的多种因素都是存在差异的，主要包括蒸气压、分子大小和化学结构等等[1]。所以，不同组别的色谱柱中的运行速度是有区别的。在经过了一定柱长之后，被测气体中的多种组分被先后分离开来，按照相关顺序从色谱柱的末端流出来，然后进入到检测器中，在检测器中完成检测之后会形成色谱图。同时，检测器会将分离之后的不同组分的浓度进行转换，使其成为电信号，紧接着会进行数据处理，从而检测出混合物的组成和浓度。

然后，对在线气相色谱分析仪的特征进行相应说明，主要包括四个方面的内容。其一，其灵敏度较高，能够对ppm和ppb级的组分含量进行有效检测。其二，选择性较高，能够对性质非常接近的组分进行分离。其三，在应用过程中，需要应用非常少的试样量，通常情况下所用的试样量只有几毫升，液样的需求量也只有几微升。其四，能够在多种领域中对其进行充分应用，不只可以对比较低含量的气、液体等进行响应分析，也能够对较高含量的气和液体进行相应分析，组分含量对其的影响和限制是几乎不存在的。正是因为上述特征的存在，在线气相色谱分析仪的主要服务对象是多组分而且组分含量变化的样品，可以对不同组分浓度进行分析。

2 采样和预处理系统

在过程气相色谱仪中，采样和预处理占据着至关重要的位置，是其重要组成部分。对于过程气相色谱仪是否能够实现工艺样品的连续分析和长周期稳定运行来说，采样和预处理系统的运行好坏是其决定性因素。很多在线气相色谱仪的应用率是非常低的，其作用和功能得不到有效发挥，在出现此种情况的原因进行分析之后，从中发现并不是因为仪器本身出了问题，主要是因为采样和预处理系统出现了故障，所以，相关工作人员必须充分重视该问题[2]。

在线气相色谱仪通过取样装置连续将工艺品从生产管道或者是容器中取出，经过预处理之后进行特定组分或者全组分的分析。预处理有其重要目的，首先需要保证不失真，在此前提下，将样品处理干净，然后将其送入到色谱仪中，从而为色谱仪的正产运行提供重要保障。

采样预处理系统的主要操作是，对样品的多种成分进行相应处理，主要包括压力、温度和有害成分等，同时分析仪对其有着相应要求，通过处理使其成为符合相关要求的样品。在对采样预处理系统进行实际应用的时候，一般需要经过四个过程，分别是过滤、减压、调温和汽化[3]。通过取样探头实现样品进入预处理箱的操作，在完成这一步操作的之后，对手动和自动的切断阀进行设计，其主要的功能是正常系统维护和事故紧急切断。然后再经过三通阀和过滤器进入到蒸发器中。三通阀的主要作用是，当进行系统维护的时候，利用氮气对整个采用管路进行吹扫。过滤器的主要作用是对样品中的机械杂质和固体微粒进行清扫。蒸发器的主要作用是对样品减压加热和汽化处理。当采样得到的样品是气体的时候，就将其改成减压阀，对样品压力进行适当调整，使其能够同分析仪的工作压力相契合。在蒸发器之后需要对压力开关进行设置，将其应用于高压连锁保护。在因为减压阀故障导致下游压力大于采样系统设计压力的时候，需要立即将其切断。除此之外，还需要对安全阀进行有效设置，将其应用在连锁失误时对下游采样系统进行保护。

3 快速回路系统

对于在线气相色谱分析仪来说，在实际的应用过程中，所需要的样品是极少的，工艺测量的响应时间是有着相应要求的，为了对其进行有效满足，需要对快速回路进行充分应用，从而在一定程度上提高采样管线的流速。快速回路系统箱的设置位置通常是在小屋附近。已经够采取到的样品在通过快速回路过滤器之后，大部分会返回到工艺系统，只将色谱分析仪需要的样品量送入小屋[4]。一般情况下，吹扫气是氮气，其主要作用是当进行系统维护的时候，将残留在采样管线中的工艺介质吹到安全区域。

4 色谱分析系统

要在一定程度上节省投资基金，很多情况下都需要对一台在线气相色谱仪进行相应应用，在其中对多个流路工艺品进行分析。在此情况下，需要对多流路的样品处理系统进行相应应用。不同流路的预处理系统都是需要保持独立的，主要是因为不同样品采集点的工艺条件存在一定差异，预处理的要求也都是不同的。在对不同流路样气在预处理之后经过多路阀组，从而汇集到一根公共管线，然后将其供给分析单元。每一种样气经过一个三路的电磁阀组进入到公共管线。在样品其进入到公共管线的时候，样品2、3和4都会流入火炬气收集管，将其排到火炬。同时，多路阀组还能够标定气进入分析单元的量进行有效控制。

在多流路都应用同一台在线气相色谱分析仪的时候，需要对测量周期是否满足工艺需求进行全面考虑和分析。在对色谱分析仪本身的测量时间、采样和样品处理时间以及采样管路吹扫时间进行相应考虑之后，可以得出每个流路的测量时间大致是15分钟。样品组分和测量要求有着相应差异，针对此种情况，可以得出测量时间也是存在差异的。通常情况下，测量时间受到样品组分和测量组分的的影响，在样品组分复杂度越高并且要求测量的组分越多的时候，时间会越长。

5 信号传输系统

在线气相色谱分析仪的应用范围是被测样品组分复杂度高、要求测量组分的数量多以及要求测量的组分含量很低的测量状况。因为在线气相色谱分析仪的价格是比较高的，因此在工程项目中通常情况下多个流路会共同應用一台分析仪。当每一个流路要求对十个组分进行测量的时候，四个流路同时应用四十个组分。当有十台色谱分析仪的时候，所需要传输的测量值有四百个。在线气相色谱分析仪有其工作特点，正是因为如此，决定了其测量的滞后性。所以，当对信号进行传输的时候，对实时性的要求是比较低的，同时需要传输的数据量较大，因此，色谱分析仪的测量值通常情况下会对总线的信号传输方式进行充分应用。应用率最高的总线通讯协议是Modbus 485或者是Modbus TCP/IP。在线气相色谱分析仪的复杂度是比较高的，同时对维护工作也有这较大要求，因此一般情况下在小屋中会设置一台工作站，主要应用在开车调试和系统维护上。经过色谱分析仪测量所得到的数据需要将其传输到全厂DCS系统中，操作员用来监控和报警。从参与控制的被测组分来说，要为信号的可靠性提供重要保障，需要充分应用4-mA模拟量硬线传输。

6 结语

在本文中，将在线气相色谱分析仪作为主要对象，对其不同系统的功能与设计进行了相应分析和研究。要对在线气相色谱分析仪工作的稳定性和安全系统进行有效保证，必须重视系统功能，使其得到充分发挥。除此之外，还要重视小屋等辅助系统的功能和作用，使之与主系统相配合，为在线气相色谱分析仪的正常工作提供重要支持。

参考文献

[1]王艳丽.在线气相色谱分析仪的应用[J].仪器仪表用户，2017，（08）：53-55+32.

[2]徐磊，耿嘉阳，苏源，黄伟.高纯气体中微量氧的测定方法[J].化学与黏合，2016，（04）：303-305.

[3]李春玉.在线气相色谱测定园区中特征污染因子研究[J].环境科学与管理，2013，（07）：149-151.

[4]俞国侦.乙二醇装置在线气相色谱分析仪和质谱仪的应用[J].石油化工设计，2013，（02）：33-34+37+68.