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摘 要：煤炭直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解聚、需要较高的压力和温度。在煤直接液化的生产过程中 通常会产生氢气、一氧化碳、C1-C6、二氧化碳、氮气气、氧气气等气体，根据煤直接液化的加氢程度不同其气体组分含量也不同，本文介绍了测定炼厂气的意义，简述了测定炼厂气方法和原理，以及仪器的准确度和精密度的验证，最后又总结了测定结果的影响因素。
关键词：气相色谱法；煤直接液化；炼厂气；校正因子
一、前言
在煤化工生产中煤直接液化是指煤粉颗粒与溶剂油混合形成的油煤浆在高温、高压、催化剂的条件下与氢气进行加成反应得到液体燃料的过程。在这个过程中随着加氢反应会产生多种气体，这些气体成分为氢气，C1-C6、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气等，统称为炼厂气。用色谱法分析炼厂气能够及时准确的分析出其中的各组分含量，为煤直接液化装置、尾气装置以及火炬装置提供可靠的数据参考。
二、气相色谱简介
色谱分析是一种物理分析方法，流动相为气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此后离开色谱柱。各组分得以在色谱柱中彼此分离，然后通过阀的切换先后进入检测器中被检测、记录下来。
气相色谱法法的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。不足是色谱峰不能直接给出定性分析的结果，它不能直接分析未知物，必须有已知的纯物质色谱图与之对照。
三、炼厂气分析
3.1 仪器设备
气相色谱仪安捷伦6890N，色谱工作站（GC-SOLUTION）炼厂气分析系统。本仪器采用四阀五柱系统，双TCD检测器，一路以氮气作载气单独检测氢，另一路以氦气作载气检测其它组分。气体样品进入定量环，通过阀系统分别启动切换各阀，将样品随载气带入各色谱柱分离及分段释放，使各组分被检测出来。
3.2 测定成分及测定范围：
H2 0.01%、O2 0.01%、N2 0.01%、CH4 0.01%、CO 0.01%、CO2 0.01%、C2 0.01%、C3 0.01%以C4 0.01%、C5 0.01%、C6+ 0.01%。
可以看出所有被测量组分的检出限为0.01%，当被测组分含量小于0.01%时无法准确测量。
3.3 载气系统
氮气：纯度>99.999% 氦气：纯度>99.999%
3.4 方法的详细参数设置如下：
因色谱柱分离效率与温度有关所以恒温控制温度可使分析快速、准确.
3.5 定性与定量分析
定性分析是指在选定的色谱条件下，利用已知标气或组分对各通道上流出组分进行定性分析。定量分析采用外表面积归一化法进行。确定校正因子的具体过程为：在选定的色谱条件下，用已知组分体积含量的标准气体进样，分析结束后通过调用色谱工作站建立校正表，调出TCD A和TCD B通道检测信号，输入气体的相对体积含量，这样就得出各组分校正因子。
3.6 建立校正表
仪器稳定后标气接到色谱阀进样装置口，点击开始匀速进样30s此时标气以反复吹扫进入定量管，同时标气导入色谱柱，用色谱工作站处理数据，多次测量，找出连续两次测量的峰面积偏差不大于1%，取两次测定的峰面积平均值作为标气中该组分的峰面积。标准气体浓度与改组分的峰面积的比值作为该组分的校正因子。
3.7 炼厂气的测量
取煤液化炼厂气中代表性样品液化气，在指定条件下进行测试，其峰行如圖1
图1液化气峰形图由TCD检测器检测，表1为液化气检测的组分、浓度和保留时间。由图1看出各峰形完整无拖尾峰。表1出了各组分的定性与定量，可以看出各组分分离度符合要求。
四、仪器的维护和保养
4.1 仪器内部的吹扫、清洁
气相色谱仪停机后，打开仪器的侧面和后面面板，用仪表空气或氮气对仪器内部灰尘进行吹扫。吹扫后，紧仪器内部存在有机物污染的地方用水或有机溶剂进行擦洗，对水溶性有机物可以先用水进行擦拭，对不能彻底清洁的地方可以在用有机溶剂进行处理，对非水溶性或可能与水发生化学反应的有机物用不与之发生反应的有机溶剂进行清洁，如甲苯、丙酮、四氯化碳等。并做维护记录。
4.2.进样口的清洗
由于进样等原因，进样口的外部随时可能会形成部分有机物凝结，可用脱脂棉蘸取丙酮、甲苯等有机物对进样口紧初步的擦拭，对擦不掉的有机物用机械方法去除。将凝固的有机物去除后，然后用有机溶剂对仪器不见进行仔细擦拭，并做维护记录。
4.3.隔垫松动时应及时更换，并作记录。
4.4.衬管被污染瘦应及时更换，并作记录。
4.5.TCD检测器的清洗
先对检测器喷嘴和收集极用丙酮、甲苯、甲醇有机溶剂进行清洗。当积碳较厚不能清洗干净的时候，可以对检测器积碳较厚的部分用细沙纸小心打磨，并作记录。
4.6.对色谱柱进行保养
组分分离度达不到要求时，检测其原因、及时老化色谱柱，并作好记录。
五.注意事项
5.1.先通气后开机，气流调整好后再开检测器；先关检测器再关机，后关气源；不开检测器时，要保持房间通风良好。
5.2.在色谱仪和计算机开机自检其间不要进行任何色谱仪和计算机的操作。
5.3.不得在色谱仪分析运行期间打开色谱仪的柱箱门。
5.4.不得在色谱仪运行期间随意调节钢瓶减压阀。
5.5.不得分析带有污物、强腐蚀性等可能污染柱子的样品。
5.6.不得随意更改有关分析方法和其他文件。
六，结束语
在煤直接液化过程中，炼厂气是常规分析项目，分析频次很高，对结果的准确性要求严格，因此快速准确的炼厂气分析方法尤为重要。本文所讲诉的炼厂气分析方法进样一次就可准确快速地测定炼厂气各组分含量，消除了外标定量对进样量的严格要求，本方法经试验不但可分析炼厂气同时也可以分析液化气、煤制氢过程中变换气与净化气等。
关键词：气相色谱法；煤直接液化；炼厂气；校正因子
一、前言
在煤化工生产中煤直接液化是指煤粉颗粒与溶剂油混合形成的油煤浆在高温、高压、催化剂的条件下与氢气进行加成反应得到液体燃料的过程。在这个过程中随着加氢反应会产生多种气体，这些气体成分为氢气，C1-C6、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气等，统称为炼厂气。用色谱法分析炼厂气能够及时准确的分析出其中的各组分含量，为煤直接液化装置、尾气装置以及火炬装置提供可靠的数据参考。
二、气相色谱简介
色谱分析是一种物理分析方法，流动相为气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此后离开色谱柱。各组分得以在色谱柱中彼此分离，然后通过阀的切换先后进入检测器中被检测、记录下来。
气相色谱法法的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。不足是色谱峰不能直接给出定性分析的结果，它不能直接分析未知物，必须有已知的纯物质色谱图与之对照。
三、炼厂气分析
3.1 仪器设备
气相色谱仪安捷伦6890N，色谱工作站（GC-SOLUTION）炼厂气分析系统。本仪器采用四阀五柱系统，双TCD检测器，一路以氮气作载气单独检测氢，另一路以氦气作载气检测其它组分。气体样品进入定量环，通过阀系统分别启动切换各阀，将样品随载气带入各色谱柱分离及分段释放，使各组分被检测出来。
3.2 测定成分及测定范围：
H2 0.01%、O2 0.01%、N2 0.01%、CH4 0.01%、CO 0.01%、CO2 0.01%、C2 0.01%、C3 0.01%以C4 0.01%、C5 0.01%、C6+ 0.01%。
可以看出所有被测量组分的检出限为0.01%，当被测组分含量小于0.01%时无法准确测量。
3.3 载气系统
氮气：纯度>99.999% 氦气：纯度>99.999%
3.4 方法的详细参数设置如下：
因色谱柱分离效率与温度有关所以恒温控制温度可使分析快速、准确.
3.5 定性与定量分析
定性分析是指在选定的色谱条件下，利用已知标气或组分对各通道上流出组分进行定性分析。定量分析采用外表面积归一化法进行。确定校正因子的具体过程为：在选定的色谱条件下，用已知组分体积含量的标准气体进样，分析结束后通过调用色谱工作站建立校正表，调出TCD A和TCD B通道检测信号，输入气体的相对体积含量，这样就得出各组分校正因子。
3.6 建立校正表
仪器稳定后标气接到色谱阀进样装置口，点击开始匀速进样30s此时标气以反复吹扫进入定量管，同时标气导入色谱柱，用色谱工作站处理数据，多次测量，找出连续两次测量的峰面积偏差不大于1%，取两次测定的峰面积平均值作为标气中该组分的峰面积。标准气体浓度与改组分的峰面积的比值作为该组分的校正因子。
3.7 炼厂气的测量
取煤液化炼厂气中代表性样品液化气，在指定条件下进行测试，其峰行如圖1
图1液化气峰形图由TCD检测器检测，表1为液化气检测的组分、浓度和保留时间。由图1看出各峰形完整无拖尾峰。表1出了各组分的定性与定量，可以看出各组分分离度符合要求。
四、仪器的维护和保养
4.1 仪器内部的吹扫、清洁
气相色谱仪停机后，打开仪器的侧面和后面面板，用仪表空气或氮气对仪器内部灰尘进行吹扫。吹扫后，紧仪器内部存在有机物污染的地方用水或有机溶剂进行擦洗，对水溶性有机物可以先用水进行擦拭，对不能彻底清洁的地方可以在用有机溶剂进行处理，对非水溶性或可能与水发生化学反应的有机物用不与之发生反应的有机溶剂进行清洁，如甲苯、丙酮、四氯化碳等。并做维护记录。
4.2.进样口的清洗
由于进样等原因，进样口的外部随时可能会形成部分有机物凝结，可用脱脂棉蘸取丙酮、甲苯等有机物对进样口紧初步的擦拭，对擦不掉的有机物用机械方法去除。将凝固的有机物去除后，然后用有机溶剂对仪器不见进行仔细擦拭，并做维护记录。
4.3.隔垫松动时应及时更换，并作记录。
4.4.衬管被污染瘦应及时更换，并作记录。
4.5.TCD检测器的清洗
先对检测器喷嘴和收集极用丙酮、甲苯、甲醇有机溶剂进行清洗。当积碳较厚不能清洗干净的时候，可以对检测器积碳较厚的部分用细沙纸小心打磨，并作记录。
4.6.对色谱柱进行保养
组分分离度达不到要求时，检测其原因、及时老化色谱柱，并作好记录。
五.注意事项
5.1.先通气后开机，气流调整好后再开检测器；先关检测器再关机，后关气源；不开检测器时，要保持房间通风良好。
5.2.在色谱仪和计算机开机自检其间不要进行任何色谱仪和计算机的操作。
5.3.不得在色谱仪分析运行期间打开色谱仪的柱箱门。
5.4.不得在色谱仪运行期间随意调节钢瓶减压阀。
5.5.不得分析带有污物、强腐蚀性等可能污染柱子的样品。
5.6.不得随意更改有关分析方法和其他文件。
六，结束语
在煤直接液化过程中，炼厂气是常规分析项目，分析频次很高，对结果的准确性要求严格，因此快速准确的炼厂气分析方法尤为重要。本文所讲诉的炼厂气分析方法进样一次就可准确快速地测定炼厂气各组分含量，消除了外标定量对进样量的严格要求，本方法经试验不但可分析炼厂气同时也可以分析液化气、煤制氢过程中变换气与净化气等。