汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀，它包括進樣反吹裝置、柱選擇裝置、TCD檢測器和色譜工作站，所述進樣反吹裝置包括一個十通閥及一根預切反吹色譜柱，預切反吹色譜柱連接十通閥；所述柱選擇裝置包括數個柱箱、數個六通閥、數根色譜柱及數個阻尼閥，色譜柱分別設于柱箱內，色譜柱、阻尼閥分別連接六通閥；其中一個六通閥通過一色譜柱連接進樣反吹裝置的十通閥；所述TCD檢測器連接一六通閥，色譜工作站連接TCD檢測器。本發明采用一臺裝有一路載氣和一個TCD檢測器的氣相色譜儀、通過調節閥切換時間和柱箱溫度實現了對汽油柴油催化裂化產物的全分析，本發明可應用于煉油廠、大專院校的科學研究等，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉。
【專利說明】汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種催化裂化產物分析儀器，尤其涉及一種汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀。
【背景技術】
[0002]汽油柴油催化裂化產物多，跨度大，從Η2、c1~c4的低碳烴到C5及以上的的高碳烴，目前多采用多閥多柱多檢測器氣相色譜通過閥切換、反吹等手段對其進行分析或采用多臺不同配置的氣相色譜儀共同分析汽油柴油催化裂化產物。多閥多柱多檢測器氣相色譜分析法最典型的例子為安捷倫公司開發的四閥七柱三檢測器的7890A氣相色譜儀分析煉廠氣組分，中國專利(CN1261761C)采用四柱并行、四個進樣口、四個檢測器，成功實現了對煉廠氣的分析。然而，上述系統無法同時分析C6及以上組分，而且該系統需要多個檢測器和多路載氣，系統復雜，開發成本高。(分析試驗室，2011，30(11): 121)采用三臺氣相色譜儀分析汽油催化裂化產物，成功實現了同時對從H2、N2, CO、CO2, c1~04的低碳烴到C5及以上的高碳烴的分析。但因其需要三臺氣相色譜儀，存在開發成本高，占用空間大，需要多個化學工作站對數據進行處理等缺點。截至目前為止，尚未有采用單進樣口、單檢測器、僅靠閥切換和控制柱箱溫度來實現對汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是彌補已有技術的不足而提供的一種汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀，它采用單進樣口、單檢測器、僅靠閥切換和控制柱箱溫度來實現對汽油柴油催化裂化產物全分 析，包括對H2、N2、CO、CO2, CH4, C2所有組分的分析。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀，其特點是該色譜儀包括進樣反吹裝置、柱選擇裝置、TCD檢測器和色譜工作站，所述進樣反吹裝置包括一個十通閥及一根預切反吹色譜柱，預切反吹色譜柱連接十通閥；所述柱選擇裝置包括數個柱箱、數個六通閥、數根色譜柱及數個阻尼閥，色譜柱分別設于柱箱內，色譜柱、阻尼閥分別連接六通閥；其中一個六通閥通過一色譜柱連接進樣反吹裝置的十通閥；所述T⑶檢測器連接一六通閥，色譜工作站連接T⑶檢測器。
[0005]所述柱選擇裝置中第一六通閥中的六通連接為:其一通連接第一柱箱內的第一色譜柱的一端、兩通之間設置第一阻尼閥構成一回路、一通連接第二六通閥的一通、一通連接TCD檢測器、一通連接第二柱箱內的第二色譜柱的一端；第二六通閥中的六通連接為:其一通連接第二柱箱內的第二色譜柱的另一端、兩通之間設置第二阻尼閥構成一回路、一通連接第三六通閥的一通、一通連接第三柱箱內的第三色譜柱的一端、一通連接第一六通閥的一通；第三六通閥中的六通連接為:其一通連接第三柱箱內的第三色譜柱的另一端、兩通之間設置第三阻尼閥構成一回路、一通連接第二六通閥的一通、一通連接第三柱箱內的第四色譜柱的一端、一通連接第四色譜柱的另一端。[0006]所述進樣反吹裝置中十通閥的十通連接為:其一通連接He氣閥、一通連接第一柱箱內的第一色譜柱的一端、一通連接反吹進口、一通連接反吹出口、兩通分別連接預切反吹色譜柱的兩端，該兩通分別與連接反吹進口及反吹出口的兩通連接構成一回路、一通連接樣品進口、一通連接樣品出口、兩通之間設置定量管，該兩通分別與連接樣品進口及樣品出口的兩通連接構成一回路。
[0007]所述數個柱箱為相互獨立的帶程序溫度控制的恒溫箱，其控溫范圍為室溫?350。。。
[0008]所述十通閥及數個六通閥均有獨立的溫控單元，其控溫范圍為室溫?350°C。
[0009]本發明的氣相色譜儀僅采用一路載氣實現對汽油柴油催化裂化產物的全分析，通過調節閥切換時間將各組分鎖定在不同色譜柱中，然后再調節閥切換時間和柱箱溫度將各組分在不同色譜柱中分離后先后到達TCD檢測器進行檢測，最后經色譜工作站進行數據處理。
[0010]本發明的氣相色譜儀的制作只需將市場上通用的單進樣口和單TCD檢測器的氣相色譜儀進行改進，將其柱箱改為三個獨立的柱箱，分別將各色譜柱置于柱箱中，并在儀器上方安裝帶獨立溫控單元的十通閥、六通閥，將柱箱中的色譜柱接入十通閥、六通閥的相應通道中。
[0011]本發明的氣相色譜儀在對汽油柴油催化裂化分析時，先分析C5烯烴及C5以上組分，然后分析C2?C4及C5烷烴，接下來分析CO2，最后分析H2、N2、CH4, CO。
[0012]本發明同已公開的技術相比，只需一臺氣相色譜儀可以實現對汽油柴油催化裂化產物的全分析，而且只需一路載氣和一個TCD檢測器。本發明的氣相色譜儀可應用于煉油廠、大專院校的科學研究等，操作方便，實用性強，結構簡單，成本低廉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明待機狀態以及分析H2、N2、CH4、C0的結構示意圖；
圖2為本發明采樣狀態的結構示意圖；
圖3為本發明色譜柱C5鎖定H2、N2, CH4, CO組分的結構示意圖；
圖4為本發明色譜柱C4鎖定CO2組分的結構示意圖；
圖5為本發明色譜柱C3鎖定C2?C4以及C5烷烴組分以及分析C5烯烴及C5以上組分的結構不意圖；
圖6為本發明分析C2?C4以及C5烷烴的結構示意圖；
圖7為本發明分析CO2的結構示意圖；
圖8為本發明對汽油催化裂化產物全分析的色譜圖。
【具體實施方式】
[0014]參閱圖1，本發明的進樣反吹裝置包括He壓力流量控制部分、一個十通閥VI，一根用于預切反吹色譜柱Cl ;柱選擇裝置包括柱箱f 3、六通閥V2?V4、色譜柱C2飛5、阻尼閥Sf S3 ;IOD檢測器為市場上通用的熱導池檢測器；工作站可選用市場上通的色譜工作站，比如浙江智達N2000或N3000。
[0015]所述預切反吹色譜柱Cl和色譜柱C2置于柱箱I中，色譜柱C3置于柱箱2中，色譜柱C4和C5置于柱箱3中，色譜柱C2的一端同十通閥Vl通道4相連，另一端同六通閥V2通道11相連，色譜柱C3的一端同六通閥V2通道12相連，另一端同六通閥V3通道21相連，色譜柱C4的一端同六通閥V3通道22相連，另一端同六通閥V4通道31相連，色譜柱C5的兩端分別同六通閥V4通道32、33相連。
[0016]所述色譜柱中，色譜柱Cl和C2均為5%苯基95%甲基聚硅氧烷擔體的毛細管色譜柱，選用HP-5，規格為60 m (長)* 0.32 mm (外徑)* 0.25 Mm (膜)，從60 m的柱子上截取
2m作為預柱反切色譜柱Cl，色譜柱C2用于分析C5烯烴及C5以上組分；色譜柱C3為用于分析C2~C5組分及C5烷烴的Al2O3擔體的毛細管色譜柱，選用HP-AL/S，規格為50 m (長)* 0.53 mm (外徑)* 15 Mm (膜);色譜柱C4用于分析CO2的Propak Q毛細管色譜柱,選用HP-PL0T/Q，規格為30 m (長)* 0.53 mm (外徑)* 40 Mm (膜);色譜柱C5用于分析H2、N2、CH4, CO的5A分子篩毛細管色譜柱，選用HP-M0LESIEVE，規格為30 m (長)* 0.53 mm (外徑)* 25 Mm (膜)。
[0017]所述柱箱1、2、3為相互獨立的恒溫箱，其控溫范圍為室溫~350°C。
[0018]所述六通閥V2通道15、16間連有阻尼閥SI，六通閥V3通道25、26間連有阻尼閥S2，六通閥V4通道35、36間連有阻尼閥S3，六通閥V4通道34同六通閥V3通道23相連，六通閥V3通道24同六通閥V2的通道13相連，六通閥V2的通道14同T⑶檢測器相連，檢測器的信號經色譜工作站進行處理。
[0019]所述十通閥Vl和六通閥V2、V3、V4均帶獨立的溫控單元，其控溫范圍為室溫~350。。。
實施例
[0020]參閱圖1，儀器處于待機狀態，載氣He回路為:十通閥Vl的通道3 — 4 —色譜柱C2 —六通閥V2通道11 — 12 —色譜柱C3 —六通閥V3通道21 — 22 —色譜柱(? —六通閥V4通道31 — 32 —色譜柱C5 —六通閥V4通道33 — 34 —六通閥V3通道23 — 24 —六通閥V2通道13 — 14 — T⑶檢測器一色譜工作站；樣品回路為:十通閥Vl通道I — 2 —定量管一十通閥Vl通道9—10 ;反吹回路為:十通閥Vl通道6 — 5 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道8 — 7 ;阻尼閥回路為:六通閥V2通道16 —阻尼閥SI —六通閥V2通道15 ;六通閥V3通道26 —阻尼閥S2 —六通閥V3通道25，六通閥V4通道36 —阻尼閥S3 —六通閥V4通道35，阻尼閥的三個回路均處于關閉狀態。
[0021]參閱圖2，切換十通閥Vl如圖2所示位置實現在線采樣，樣品回路為:十通閥Vl通道I — 10，此時定量管不在樣品回路中；反吹回路為:十通閥Vl通道6 —7，此時處于閑置狀態；載氣He回路為:十通閥Vl通道3 — 2 —定量管一十通閥Vl通道9 — 8 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道5 — 4 —色譜柱C2 —六通閥V2通道11 — 12 —色譜柱C3 —六通閥V3通道21 — 22 —色譜柱C4 —六通閥V4通道31 — 32 —色譜柱C5 —六通閥V3通道33 — 34 —六通閥V3通道23 — 24 —六通閥V2通道13 — 14 — TCD檢測器一色譜工作站，此時載氣He將定量管中的樣品帶入色譜柱Cl，并按各組分在色譜柱的分配系數進一步進入色譜柱C2、C3、C4、C5 ;阻尼閥回路為:六通閥V2通道16 —阻尼閥SI —六通閥V2通道15 ;六通閥V3通道26 —阻尼閥S2 —六通閥V3通道25，六通閥V4通道36 —阻尼閥S3 —六通閥V4通道35，阻尼閥的三個回路均處于關閉狀態。[0022]參閱圖3，當H2、N2、CH4、C0組分進入色譜柱C5而CO2還停留在色譜柱C4時切換六通閥V4，色譜柱C5形成閉合回路為:六通閥V4通道32 —色譜柱C5 —六通閥V4通道33，這時H2、N2, CH4, CO組分被滯留在色譜柱C5中；載氣He回路為:十通閥Vl通道3 — 2 —定量管一十通閥Vl通道9 — 8 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道5 — 4 —色譜柱C2 —六通閥V2通道11 — 12 —色譜柱C3 —六通閥V3通道21 — 22 —色譜柱C4 —六通閥V4通道31 — 36 —阻尼閥S3 —六通閥V4通道35 — 34 —六通閥V3通道23 — 24 —六通閥V2通道13 — 14 — T⑶檢測站一色譜工作站；樣品回路、反吹回路、阻尼閥S1、S2回路均與圖2相同。
[0023]參閱圖4，當CO2組分進入色譜柱C4而C2?C4及C5烷烴還停留在色譜柱C3時切換六通閥V3，色譜柱C4形成閉合回路為:色譜柱C4 —六通閥V4通道31 — 36 —阻尼閥S3 —六通閥V4通道35 — 34 —六通閥V3通道23 — 22，這時CO2組分滯留在色譜柱C4中；載氣He回路為:十通閥Vl通道3 — 2 —定量管一十通閥Vl通道9 — 8 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道5 — 4 —色譜柱C2 —六通閥V2通道11 — 12 —色譜柱C3 —六通閥V3通道21 — 26 —阻尼閥S2 —六通閥V3通道25 — 24 —六通閥V213 — 14 — TCD檢測站一色譜工作站；樣品回路、反吹回路、阻尼閥SI回路均與圖2相同；色譜柱C5回路同圖3。
[0024]參閱圖5，當C2?C4及C5烷烴組分進入色譜柱C3而C5烯烴及C5以上組分還停留在色譜柱C1、C2時切換六通閥V2，色譜柱C3形成閉合回路為:色譜柱C3 —六通閥V3通道21 — 26 —阻尼閥S2 —六通閥V3通道25 — 24 —六通閥V2通道13 — 12，這時C2?C4及C5烷烴組分滯留在色譜柱C3中；載氣He回路為:十通閥Vl通道3 — 2 —定量管一十通閥Vl通道9 — 8 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道5 — 4 —色譜柱C2 —六通閥V2通道11 — 16 —阻尼閥SI —六通閥V2通道15 — 14 —T⑶檢測站一色譜工作站；樣品回路、反吹回路均同圖2相同；色譜柱C5閉合回路、色譜柱C4閉合回路同圖3 ;啟動柱箱I的升溫程序，讓色譜柱C1、C2中的C5烯烴及C5以上組分經色譜柱C2實現分離，流經T⑶檢測器進行定性定量分析。
[0025]參閱圖6，待色譜柱C2中的組分完全出峰之后，切換十通閥VI，反吹回路為:十通閥Vl通道6 — 5 —色譜柱Cl —十通閥Vl通道8 — 7，色譜柱Cl開始反吹，反吹結束后關閉柱箱I的升溫程序，切換六通閥V2，啟動柱箱2的升溫程序，使C2飛4及C5烷烴組分經色譜柱C3進行分離，流經TCD檢測器進行定性定量分析。
[0026]參閱圖7，待色譜柱C3中的組分完全出峰之后，切換六通閥V3，設定柱箱3的溫度，使CO2經色譜柱C4流經TCD檢測器進行定性定量分析。
[0027]參閱圖1，待色譜柱C4中的CO2出峰完成之后，切換六通閥V4，使H2、N2、CH4、C0組分經色譜柱C5進行分離，流經TCD檢測器進行定性定量分析，待色譜柱C5中的組分完全出峰之后，結束色譜運行程序，使色譜處于待機狀態，進行下一次的運行。
【權利要求】
1.一種汽油柴油催化裂化產物全分析的氣相色譜儀，其特征在于該色譜儀包括進樣反吹裝置、柱選擇裝置、TCD檢測器和色譜工作站，所述進樣反吹裝置包括一個十通閥及一根預切反吹色譜柱，預切反吹色譜柱連接十通閥；所述柱選擇裝置包括數個柱箱、數個六通閥、數根色譜柱及數個阻尼閥，色譜柱分別設于柱箱內，色譜柱、阻尼閥分別連接六通閥；其中一個六通閥通過一色譜柱連接進樣反吹裝置的十通閥；所述T⑶檢測器連接一六通閥，色譜工作站連接T⑶檢測器。
2.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特征在于所述柱選擇裝置中第一六通閥中的六通連接為:其一通連接第一柱箱內的第一色譜柱的一端、兩通之間設置第一阻尼閥構成一回路、一通連接第二六通閥的一通、一通連接T⑶檢測器、一通連接第二柱箱內的第二色譜柱的一端；第二六通閥中的六通連接為:其一通連接第二柱箱內的第二色譜柱的另一端、兩通之間設置第二阻尼閥構成一回路、一通連接第三六通閥的一通、一通連接第三柱箱內的第三色譜柱的一端、一通連接第一六通閥的一通；第三六通閥中的六通連接為:其一通連接第三柱箱內的第三色譜柱的另一端、兩通之間設置第三阻尼閥構成一回路、一通連接第二六通閥的一通、一通連接第三柱箱內的第四色譜柱的一端、一通連接第四色譜柱的另一端。
3.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特征在于所述進樣反吹裝置中十通閥的十通連接為:其一通連接He氣閥、一通連接第一柱箱內的第一色譜柱的一端、一通連接反吹進口、一通連接反吹出口、兩通分別連接預切反吹色譜柱的兩端，該兩通分別與連接反吹進口及反吹出口的兩通連接構成一回路、一通連接樣品進口、一通連接樣品出口、兩通之間設置定量管，該兩通分別與連接樣品進口及樣品出口的兩通連接構成一回路。
4.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特征在于所述數個柱箱為相互獨立的溫度控制的恒溫箱，其控溫范圍為室溫?350°C。
5.根據權利要求1所述的氣相色譜儀，其特征在于所述十通閥及數個六通閥均有獨立的溫控單元，其控溫范圍為室溫?350°C。
【文檔編號】G01N30/02GK103645256SQ201310645376
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】薛青松, 吳賽金, 張坤, 王一萌, 何鳴元 申請人:華東師范大學