CN109752440A - 一种总烃浓度检测仪及其应用和总烃浓度测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机气体浓度检测技术领域，公开了一种总烃浓度检测仪及其应用和总烃浓度测定方法。总烃浓度检测仪包括：采样管路(1)、采样泵(2)、氢气管路(4)、空气管路(6)以及氢火焰离子化检测器(9)，采样泵安装于采样管路上，采样管路和氢气管路通过第一阀(11)汇流并连接至氢火焰离子化检测器连接，空气管路上依次设置有过滤器(7)和空气泵(8)，并且空气管路连接于氢火焰离子化检测器。本发明的总烃浓度检测仪将样品气路与助燃气气路独立设置，从而避免了由于缺乏足够氧气导致的总烃浓度检测仪熄火，对总烃浓度检测而言将通常不需要的过低检测下限换取为较高的检测上限，即可获得准确的检测结果，提高检测检测效率。

Description

一种总烃浓度检测仪及其应用和总烃浓度测定方法

技术领域

本发明涉及有机气体浓度检测技术领域，具体地涉及用于防止熄火且高检测上限的总烃浓度检测仪。

背景技术

石化装置在运行过程中，由于密封材料失效等原因产生烃类泄漏，目前较为通行的做法是使用带有氢火焰离子化检测器的总烃检测仪对石化装置的动静密封点等处进行泄漏检测。

氢火焰离子化检测器需要三种气体：燃烧气、助燃气以及载气。通常情况下，将氢气作为燃烧气，通过泵抽吸的样品气体中的氧气作为助燃气，同时样品气体也作为载气，通过调整三种气体的比例关系，使检测器的灵敏度达到最佳。氢火焰离子化检测器的工作原理是：当样品气体中含有烃类物质时，在氢火焰离子化检测器中，在高温下发生化学电离，此时根据电信号的大小来对总烃浓度进行定量分析。

当样品气体中总烃浓度很高(或者在油气回收等有机气体处理装置的评价检测中，通常需要检测装置入口的气体中的高总烃浓度，此时需要用针筒或气袋采集后带回实验室分析，具有吸附问题且效率低)时，氢火焰离子化检测器内的氢气和样品气体中的烃类等可燃物质的量与用于助燃的样品气体中的氧气的量不匹配，造成熄火。另外，在检测以惰性气体为基质的管道泄漏时，由于大量的惰性气体进入检测器，必然也会发生检测器熄火，导致无法获得检测结果。氢火焰离子化检测器熄火之后，需要对该样品气体进行采样稀释或其他预处理操作才能继续检测，同时还需要花费较长时间对检测器进行清洗和重新点火，从而大大降低了检测效率。

因此，目前需要提供一种检测总烃浓度高或者以惰性气体为基质的气体泄漏时不熄火的总烃浓度检测仪。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的检测总烃浓度高或者以惰性气体为基质的气体泄漏时熄火的问题。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种总烃浓度检测仪，所述总烃浓度检测仪包括：采样管路、采样泵、氢气管路、空气管路以及氢火焰离子化检测器，所述采样泵安装于所述采样管路上，所述采样管路和所述氢气管路通过第一阀汇流并连接至所述氢火焰离子化检测器，所述空气管路上依次设置有过滤器和空气泵，并且所述空气管路连接于所述氢火焰离子化检测器。

优选地，所述总烃浓度检测仪还包括回流管路，所述回流管路的一端通过分流阀连接于所述采样泵和所述第一阀之间的所述采样管路上。

优选地，所述回流管路的另一端置于大气中。

优选地，所述氢气管路的一端连接于所述氢火焰离子化检测器，另一端连接于氢气瓶。

优选地，所述总烃浓度检测仪还包括控制系统，所述控制系统分别与所述采样泵、所述分流阀、所述第一阀以及所述空气泵连接。

优选地，所述采样管路的外壁上包裹有自限温加热带。

本发明另一方面提供一种有机气体废气中总烃浓度的测定方法，该测定方法采用本发明提供的总烃浓度检测仪对有机气体废气中总烃浓度进行测定。

优选地，所述方法包括：步骤一：开启所述采样泵，通过所述采样管路抽吸样品气体；步骤二：开启分流阀和第一阀，样品气体的一部分通过回流管路进行回流，另一部分通过第一阀进入所述氢火焰离子化检测器；步骤三：开启第二减压阀和第三减压阀，并通过所述助燃气管路和所述氢气管路向所述氢火焰离子化检测器分别供给助燃气和氢气；步骤四：所述氢火焰离子化检测器检测样品气体中的总烃浓度。

优选地，所述采样管路采用自限温加热带进行包裹，所述自限温加热带的温度设置为高于室温。

优选地，所述采样泵抽吸的样品气体流量不小于1L/min。

优选地，回流至所述回流管路中的样品气体流量为不小于所述采样管路入口处的样品气体流量的99％。

优选地，进入所述氢火焰离子化检测器的样品气体流量为8-12mL/min，更优选为10mL/min。

优选地，所述空气泵抽吸的空气的流量为280-300mL/min，所述氢气的流量为25-35mL/min；更优选地，所述空气的流量为290mL/min，所述氢气的流量为30mL/min。

本发明的又一方面提供一种总烃浓度检测仪在检测有机气体废气中总烃浓度中的应用。

通过上述技术方案，一方面将样品气路与助燃气气路分开而独立设置，通过空气泵抽吸总烃浓度检测仪周边的空气作为助燃气来源，而不是以样品气体中的空气组分作为助燃气来源，并将抽吸的空气通过过滤器进行过滤之后送入氢火焰离子化检测器中，从而避免了由于缺乏足够氧气导致的总烃浓度检测仪熄火，对总烃浓度检测而言将通常不需要的过低检测下限换取为较高的检测上限，即可获得准确的检测结果，提高检测检测效率。

附图说明

图1是本发明提供的总烃浓度检测仪的结构示意图。

附图标记说明

1采样管路 2采样泵

3分流阀 4氢气管路

5氢气瓶 6空气管路

7过滤器 8空气泵

9氢火焰离子化检测器 10回流管路

11第一阀

具体实施方式

以下，将参照图1详细说明本发明提供的总烃浓度检测仪。

参照图1，本发明提供的总烃浓度检测仪包括：采样管路1、采样泵2、氢气管路4、空气管路6以及氢火焰离子化检测器9，采样泵2安装于采样管路1上，采样管路1和氢气管路4通过第一阀11汇流并连接至氢火焰离子化检测器9，空气管路6上依次设置有过滤器7和空气泵8，并且空气管路6连接于氢火焰离子化检测器9。

在本发明的总烃浓度检测仪中，样品气体通过采样泵2抽吸进入采样管路1，之后通过第一阀11进入氢火焰离子化检测器9，与此同时，空气通过空气管路6进入氢火焰离子化检测器9，氢气通过氢气管路4进入氢火焰离子化检测器9，之后氢火焰离子化检测器9检测样品气体中的总烃浓度。

在本发明中，为了减轻重质烃类在管壁上的吸附，采样管路1的外壁上可以包裹有自限温加热带，通过调节自限温加热带的温度，防止重质烃类吸附在采样管路的管壁上，最终使得本发明提供的总烃浓度监测仪的监测结果更加准确。

在本发明中，利用大流量的采样泵2来抽吸样品气体，这可以提高样品气体在采样管路1中的进样速率以缩短系统的响应时间。优选地，采样泵2抽吸的样品气体流量不小于1L/min(更优选为1.5L/min)，这样可以保证样品气体被快速抽吸，以用于检测总烃浓度。

本发明采用空气作为助燃气。通过空气泵8，抽吸总烃浓度检测仪周边的空气，并且空气的流量优选为280-300mL/min，更优选为290mL/min。另外，氢气的流量优选为25-35mL/min，更优选为30mL/min。

本发明中，优选通过装有压缩氢气的氢气瓶6来供应氢气，氢气管路4的一端连接于氢火焰离子化检测器9，另一端连接于氢气瓶5，但本发明不限于此。

在本发明中，样品气体只当作载气，空气通过单独的空气管路6来供应，通过单独的空气管路6，可以提供充分的助燃气，能够避免以往的氢火焰离子化检测器因缺乏助燃气(换句话说，样品气体与助燃气的量不匹配)而熄火的问题。本发明的总烃浓度检测仪改变了以往的用于泄漏检测的便携式泄漏检测仪中常见的氢火焰离子化检测器的气路结构，即本发明的总烃浓度检测仪的气路包括采样管路1、空气管路6和氢气管路4组成，不同于常规台式氢火焰离子化检测器中的样品进气管路、氢气管路、助燃气管路和尾吹气管路的组成特征，也不同于便携式氢火焰离子化检测器中的仅有样品进气管路(兼做助燃气管路)和氢气管路的组成特征。

另外，针对以惰性气体为基质的有机气体废气，即使助燃气充足，但如果惰性气体量太大，大量惰性气体进入氢火焰离子化检测器9时，也会发生检测器熄火的现象。

为此，本发明的总烃浓度检测仪还可以包括回流管路10，回流管路10的一端通过分流阀3连接于采样泵2和第一阀11之间的采样管路1上。通过这种设计，使采样管路1中的小部分样品气体进入氢火焰离子化检测器，而大部分样品气体通过回流管路10进行回流。由于只有少量样品气体进入氢火焰离子化检测器，少量样品气体中所包含的惰性气体进入氢火焰离子化检测器之后，不足以使氢火焰离子化检测器熄火。

作为优选实施方式，回流至回流管路10中的样品气体流量为不小于采样管路1入口处的样品气体流量的99％。从另一方面，进入氢火焰离子化检测器9的样品气体流量优选为8-12mL/min，更优选为10mL/min。

另外，优选地，回流管路10的另一端置于大气中，使得回流的样品气体回流至采样点，但本发明不限于此，也可以将回流管路10的另一端连接于废气处理模块如活性炭吸附柱等。

在本发明中，在样品气体进入采样管路1并经分流阀3分流后，以较小且可调的流速进入氢火焰离子化检测器，通过分流的方式将多余的样品气体排出到大气中，能够以定量方式减少进入氢火焰离子化检测器的总烃浓度，避免由于过载或者缺乏助燃气导致的检测器熄火，通过减少进入检测器的样品气体流量，从而提高检测器的检测上限，即可获得准确的检测结果，提高检测效率。另外，还能够同时也降低总烃浓度检测仪积碳的污染速度，解决现有的总烃浓度检测仪在实际应用中由于接触到过高浓度烃类气体样品或者惰性基质的气体样品而发生熄火而影响检测结果的问题。

此外，为了实现自动化、提高工作效率并实现简单操作，本发明的总烃浓度检测仪还包括控制系统，控制系统分别与采样泵2、分流阀3、第一阀11以及空气泵8连接，从而通过控制系统分别控制采样泵2、空气泵8的抽吸速率以及分流阀3、第一阀11等的开闭操作。

以上为针对本发明提供的总烃浓度检测仪的详细说明，下面继续介绍总烃浓度测定方法。

本发明又提供一种有机气体废气中总烃浓度的测定方法，该测定方法采用本发明提供的总烃浓度检测仪对有机气体废气中的总烃浓度进行测定。当然，本发明不限于此，本发明提供的总烃浓度检测仪也可以对有机气体产品中的总烃浓度进行测定。

具体地，本发明的有机气体废气中总烃浓度的测定方法包括如下步骤：

步骤一：打开采样泵2，通过采样管路1抽吸样品气体；

步骤二：打开分流阀3和第一阀11，样品气体的一部分通过回流管路10进行回流，另一部分通过第一阀11与由氢气瓶提供的氢气一同进入氢火焰离子化检测器9；

步骤三：通过空气泵8抽吸空气，该空气经过过滤器7之后进入氢火焰离子化检测器9；

步骤四：氢火焰离子化检测器9检测样品气体中的总烃浓度。

在上述步骤一中，采样泵2抽吸的样品气体流量优选为不小于1L/min。

在上述步骤二中，回流至回流管路10中的样品气体流量优选为不小于采样管路1入口处的样品气体流量的99％；进入氢火焰离子化检测器9的样品气体流量优选为8-12mL/min，更优选为10mL/min；所述氢气的流量优选为25-35ml/min，更优选为30mL/min。

在所述步骤三中，所述空气泵8抽吸的空气的流量优选为280-300mL/min，更优选为290mL/min。

另外，在检测富含重质烃类的废气时，重质烃类在一般的管道上容易吸附，这导致检测出的总烃浓度低于实际的总烃浓度。为此，优选地，采样管路1采用自限温加热带进行包裹，并且自限温加热带的温度设置为高于室温，由此能够减轻重质烃类在管壁上的吸附，使得本发明提供的总烃浓度监测仪的监测结果更加准确。

另外，本发明又提供一种本发明提供的总烃浓度检测仪在检测有机气体废气中总烃浓度中的应用。

下面通过实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1

采用图1所示结构的总烃浓度检测仪对炼油厂的污水池废气处理装置的废气排放口中气体的总烃浓度进行测定，具体测定步骤如下：

步骤一：打开采样泵2，通过采样管路1抽吸样品气体，其中，采样泵以1000mL/min的速率进行采样；

步骤二：打开分流阀3和第一阀11，将990L/min(总样品气体的99％)的样品气体通过回流管路10进行回流，将10mL/min的样品气体通过第一阀11与由氢气瓶5提供的氢气一同进入氢火焰离子化检测器9，其中，氢气的流量控制为30mL/min；

步骤三：通过空气泵8抽吸空气，该空气经过所述过滤器7过滤之后进入所述氢火焰离子化检测器9，其中，控制系统将空气的流量控制为290mL/min；

步骤四：氢火焰离子化检测器9检测样品气体中的总烃浓度，样品气体中的总烃浓度为570μmol/mol。

本实施例中，假定样品气体中的总烃浓度为100％(V/V)。由于将样品气体的气路和助燃气的气路分开，以流量分别为10ml/min和290mL/min计算，与以往的氢火焰离子化检测器相比，本发明的总烃浓度检测仪相当于将样品气体稀释了30倍，可以将进入氢火焰离子化检测器的气体中烃类浓度相当于降低到33333μmol/mol以下，小于通常以样品气体作为助燃气的氢火焰离子化检测器的熄火浓度50000μmol/mol，所以本实施例中可以较好的解决总烃检测仪的熄火问题，提高检测效率。

同时，以往氢火焰离子化检测器对烃类组分的检测灵敏度一般可达0.1μmol/mol，本发明在将样品气体稀释30倍以后，本发明的总烃浓度检测仪的检测灵敏度可以近似认为3μmol/mol，而高浓度烃类的浓度至少为数百μmol/mol以上，因此，由于泄漏而损失的检测灵敏度完全可以接受，本发明的总烃浓度检测仪将通常不需要的过低检测下限换取较高的检测上限，对于检测高浓度烃类的总烃浓度，可获得准确的检测结果。

综上所述，本发明第一是通过改变传统的总烃浓度检测仪的气路结构，将样品气路与助燃气气路分别独立设置，第二是通过将大部分样品气体进行回流，仅将小部分样品气体进入氢火焰离子化检测器，能够定量地减少进入氢火焰离子化检测器的烃类，由此避免了由于过载或者缺乏助燃气导致的氢火焰离子化检测器熄火，从而解决了现有的总烃浓度检测仪在实际应用中由于接触到过高浓度烃类气体样品或者惰性基质的气体样品发生熄火而影响检测结果的问题。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种总烃浓度检测仪，其特征在于，所述总烃浓度检测仪包括：采样管路(1)、采样泵(2)、氢气管路(4)、空气管路(6)以及氢火焰离子化检测器(9)，所述采样泵(2)安装于所述采样管路(1)上，所述采样管路(1)和所述氢气管路(4)通过第一阀(11)汇流并连接至所述氢火焰离子化检测器(9)，所述空气管路(6)上依次设置有过滤器(7)和空气泵(8)，并且所述空气管路(6)连接于所述氢火焰离子化检测器(9)。

2.根据权利要求1所述的总烃浓度检测仪，其特征在于，所述总烃浓度检测仪还包括回流管路(10)，所述回流管路(10)的一端通过分流阀(3)连接于所述采样泵(2)和所述第一阀(11)之间的所述采样管路(1)上。

3.根据权利要求2所述的总烃浓度检测仪，其特征在于，所述回流管路(5)的另一端置于大气中。

4.根据权利要求1所述的总烃浓度检测仪，其特征在于，所述氢气管路(4)的一端连接于所述氢火焰离子化检测器(9)，另一端连接于氢气瓶(5)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的总烃浓度检测仪，其特征在于，所述总烃浓度检测仪还包括控制系统，所述控制系统分别与所述采样泵(2)、所述分流阀(3)、所述第一阀(11)以及所述空气泵(8)连接。

6.根据权利要求1所述的总烃浓度检测仪，其特征在于，所述采样管路(1)的外壁上包裹有自限温加热带。

7.一种有机气体废气中总烃浓度的测定方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任意一项所述的总烃浓度检测仪对有机气体废气中总烃浓度进行测定。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：开启所述采样泵(2)，通过所述采样管路(1)抽吸样品气体；

步骤二：开启分流阀(3)和第一阀(11)，样品气体的一部分通过回流管路(10)进行回流，另一部分通过第一阀(11)与由所述氢气瓶(5)提供的氢气一同进入所述氢火焰离子化检测器(9)；

步骤三：通过所述空气泵(8)抽吸空气，该空气经过所述过滤器(7)过滤之后进入所述氢火焰离子化检测器(9)；

步骤四：所述氢火焰离子化检测器(9)检测样品气体中的总烃浓度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述采样管路(1)采用自限温加热带进行包裹，所述自限温加热带的温度设置为高于室温。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述采样泵(2)抽吸的样品气体流量不小于1L/min。

11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，回流至所述回流管路(10)中的样品气体流量为不小于所述采样管路(1)入口处的样品气体流量的99％。

12.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，进入所述氢火焰离子化检测器(9)的样品气体流量为8-12mL/min；

优选地，进入所述氢火焰离子化检测器(9)的样品气体流量为10mL/min。

13.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述空气泵(8)抽吸的空气的流量为280-300mL/min，并且所述氢气的流量为25-35mL/min；

优选地，所述空气的流量为290mL/min，并且所述氢气的流量为30mL/min。

14.权利要求1-6中任意一项所述的总烃浓度检测仪在检测有机气体废气中总烃浓度中的应用。