CN203616295U

CN203616295U - 压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置

Info

Publication number: CN203616295U
Application number: CN201320588146.3U
Authority: CN
Inventors: 高枝荣; 王川; 李继文
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2023-09-24

Abstract

本实用新型涉及一种压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，主要解决现有在线色谱分析中样品采集及传输中阀体和管路死体积大、高压渗漏、冷凝堵塞和裂解等导致分析结果准确性、稳定性和重复性变差的问题。本实用新型通过采用耐高温高压连接管线，耐高温高压三通阀，耐高温减压阀，耐高温稳压阀，电子流量控制器，将反应器（1）的部分样品传输至气相色谱仪进样口（17），经气相色谱仪炉箱（19）内的色谱柱（18）进行分离，分离后的组分经氢火焰离子化检测器（20）检测；反应器（1）的部分样品出口经三通阀Ⅰ（3）传输至稳压阀Ⅱ（4），再进入样品收集罐（5）的技术方案，较好地解决了该问题，可用于高温高压反应产物的在线采样和气相色谱分析。

Description

压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置

技术领域

本实用新型涉及一种压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置。

背景技术

对于某些特殊工艺及相应催化剂考评系统，反应产物/产品终沸点相对较高，若仍然采用传统的定量管/阀切换取样系统，就必须要求取样阀带有加热装置，能够保证产物在阀体中不发生冷凝外，还要求其能耐高压。另外，传统的定量管/阀切换取样系统是由一个六通阀和一个十通阀通过气动阀组成的，其中六通阀和十通阀安装在能够独立控温的保温箱内。这样的结构设计，使从六通阀或十通阀出来到进入色谱仪炉箱这一小段连接管线的保温问题没有受到重视，一般都是靠阀箱或色谱炉箱的余热而没有单独的保温措施。当被分析物中含有较重的组分时，就会在这段管线中冷凝、聚结，导致分析结果不准确，甚至在热的载气的携带下进入阀体、堵塞阀芯。

为解决宽沸程、组成复杂的反应产物在线分析时取样困难的问题，一般都是改进原有的带加热装置的定量管/阀切换取样系统。但由于受空间的限制及连接与操作不方便，且从气相色谱仪六通阀或十通阀出来到进入色谱仪炉箱这一小段连接管线没有单独的保温措施，从而限制了其应用范围。

CN1536359A公开了一种能在线分析高温高压气液混合样品源的气相色谱进样方法和装置，样品高压样品源经过耐高压管进入十通阀的样品定量管中，充满后通过阻尼管直接放空或再经过高压背压稳压阀放空，使定量管的压力与样品源的压力保持一致，并可用于高温高压样品的在线分析。

CN101887052A公开了一种在线色谱分析装置，设计了能够独立控温的在线色谱分析取样装置，对由反应器装置产生出的温度不大于300℃压力不高于400Psi的反应产物进行在线取样分析。其主要解决现有色谱分析技术分析含水反应体系时存在氢气/永久性气体、非芳和芳烃混合物难同时分析的问题和分析时水的干扰问题。

这些在线分析装置，提供了不同反应体系混合物的在线分析手段，但都是采用传统的定量环取样方式。即使是能够耐高温350℃的定量管/阀切换取样系统，长期在高达300℃的温度和较高的压力下工作，也会经常出现高压渗漏和冷凝堵塞的问题，尤其是在装置开、停工时。为保证在线分析装置长期稳定运行，常常采取进样后载气、甚至溶剂吹扫的方法，这些方法和措施在一定程度上扩宽了定量管/阀切换取样系统的应用范围，但并没有从实质上得到改进，而且使其操作和维护变得更加复杂，几乎需要专业的操作和维护人员，否则难以正常运行。

靠压力控制的取样模式，在微型气相色谱仪（如MICRO3000）的取样方式有过应用实例。但微型气相色谱仪，是靠压力控制来推动进样阀室两端可移动的侧壁来调节进样阀室的体积，并且只适合沸点在120℃以下的样品进行分析。该方法在高温高压反应产物的在线色谱取样及分析中，至今未见报道。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有在线色谱分析中样品采集及传输中阀体和管路死体积大、高压渗漏、冷凝堵塞和裂解等导致分析结果准确性、稳定性和重复性变差的问题。提供了一种新的压力控制式在线色谱高温采样及分析装置。该装置具有可对温度不高于450℃、压力不高于600Psi的高温高压样品进行在线采样和分析，并具有操作简单、分析数据即时、准确的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，包括反应器1、连接管线Ⅰ2、连接管线Ⅱ6、连接管线Ⅲ11和连接管线Ⅳ12、三通阀Ⅰ3、三通阀Ⅱ10和三通阀Ⅲ13、减压阀Ⅰ7和减压阀Ⅱ8、稳压阀Ⅰ4和稳压阀Ⅱ9、电子流量控制器Ⅰ15和电子流量控制器Ⅱ21、恒温炉箱14、色谱仪进样口17、气相色谱仪炉箱19、色谱柱18，氢火焰离子化检测器20、样品收集罐5和放空罐16；其中，反应器1通过连接管线Ⅰ2与三通阀Ⅰ3入口相连，三通阀Ⅰ3一端出口通过连接管线Ⅰ2、稳压阀Ⅰ4和连接管线Ⅰ2与样品收集罐5相连；三通阀Ⅰ3另一端出口通过连接管线Ⅱ6、减压阀Ⅰ7、连接管线Ⅱ6、减压阀Ⅱ8、连接管线Ⅱ6、稳压阀Ⅱ9、连接管线Ⅱ6和三通阀Ⅱ10入口相连、三通阀Ⅱ10一端出口通过连接管线Ⅳ12连入色谱仪进样口17；三通阀Ⅱ10另一端出口通过连接管线Ⅲ11与三通阀Ⅲ13入口相连；三通阀Ⅲ13一端出口通过连接管线Ⅲ11与电子流量控制器Ⅰ15相连；三通阀Ⅲ13另一端出口通过连接管线Ⅲ11与放空罐16相连。电子流量控制器Ⅱ21通过连接管线Ⅳ12与色谱仪进样口17相连，色谱柱18两端分别与色谱仪进样口17和氢火焰离子化检测器20相连。

上述技术方案中，优选的技术方案，所述压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，连接管线Ⅰ2内径优选范围为0.5-3毫米、连接管线Ⅱ6内径优选范围为0.5-1毫米、连接管线 Ⅲ11和连接管线Ⅳ12内径优选范围为0.1-03毫米的惰性管线，耐高压优选范围均为0～600Psi，耐高温范优选围均为常温至480℃；优选的技术方案，三通阀Ⅰ3、三通阀Ⅱ10和三通阀Ⅲ13是耐高压优选范围为0～600Psi、耐高温优选范围均为常温至480℃的零死体积三通阀；优选的技术方案，减压阀Ⅰ7和减压阀Ⅱ8是耐高温优选范围均为常温至480℃的减压阀；优选的技术方案，稳压阀Ⅰ4和稳压阀9是耐高温优选范围均为常温至480℃的稳压阀；优选的技术方案，三通阀Ⅰ3、三通阀Ⅱ10、三通阀Ⅲ13、减压阀Ⅰ7、减压阀Ⅱ8、稳压阀Ⅰ4和稳压阀Ⅱ9都是安装在常温至480℃的恒温炉箱14内；优选的技术方案，电子流量控制器Ⅰ15和电子流量控制器Ⅱ21是能够提供稳定压力范围为0～200Psi的稳压式电子流量控制器；优选的技术方案，气相色谱仪进样口17为分流或者不分流的进样口；优选的技术方案，压力控制式在线色谱高温采样装置，直接通过针形连接管线Ⅳ12安装在气相色谱仪进样口17的上方；优选的技术方案，压力控制式在线色谱高温采样装置有在线色谱分析装置工作和不工作两种模式：工作模式下反应器1的样品进行采集分析时，调节稳压阀Ⅱ9的压力P1、电子流量控制器Ⅱ21的压力P2和电子流量控制器Ⅰ15的压力P3，当P1=P3>P2来实现在线取样；调节稳压阀Ⅱ9的压力P1、电子流量控制器Ⅰ15的压力P2和电子流量控制器Ⅱ21的压力P3，当P1=P2>P3时，样品直接通过放空罐16放空；不工作模式下调节稳压阀Ⅱ9的压力P1、电子流量控制器Ⅰ15的压力P2和电子流量控制器Ⅱ21的压力P3，当P1=P2=P3时，则该在线色谱高温高压采样及分析装置处于非工作状态，所有的反应产物都直接进入样品收集罐5。

采用上述压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置进行在线分析，通过压力的调控来实现高温高压反应产物的在线气相色谱分析，解决现有在线色谱分析中样品采集及传输中阀体和管路死体积大、高压渗漏、冷凝堵塞和裂解等导致分析结果准确性、稳定性和重复性变差的问题。所有的压力控制和调节，都通过EPC控制系统和气相色谱仪工作站进行的，以实现整个在线取样和分析的自动运行；所采用的EPC压力、二级减压及稳压控制系统，消除上游工艺装置压力波动对取样系统的干扰，进而保证进样的重复性和稳定性。通过实施例看出，使用本实用新型提供的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，进行标气的在线分析时，连续分析6次的相对标准偏差不大于0.1%；改变不同的压力条件进行标气的在线分析时，分析结果的一致性非常好；进行实际催化剂考评在线气相色谱分析时，连续分析6次的相对标准偏差不大于2.6%，满足催化剂考评的要求，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置的流程示意图。

图1中1为反应器、2为连接管线Ⅰ、3为三通阀Ⅰ、4为稳压阀Ⅰ、5为样品罐、6为连接管线Ⅱ、7为减压阀Ⅰ、8为减压阀Ⅱ、9为稳压阀Ⅱ、10为三通阀Ⅱ、11为连接管线Ⅲ、12为连接管线Ⅳ、13为三通阀Ⅲ、14为恒温箱、15为电子流量控制器Ⅰ、16为放空罐、17为色谱仪进样口、18为色谱分析柱、19为气相色谱仪炉箱、20为氢火焰离子化检测器、21为电子流量控制器Ⅱ。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的阐述，但本实用新型并不限于此。

【实施例1】

以配制的标准气作为分析样品，在上述所示的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置上，进行色谱分析条件的选择和优化，包括各毛细管色谱柱的类型和尺寸、各压力控制点的压力和程升速率及切换时间的调节、各温度控制点的温度和程升速率及切换时间的调节、各流量控制点的流量控制等等。由于采用的是钢瓶标气代替反应器，标气由连接管线Ⅰ2连入该压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置。优化后的典型色谱分析条件确定如表1。

表1

在优化后的色谱条件下，以配制的标准混合气作为分析物，对该进样系统进行评价，包括数据分析结果的准确性和重复性及体系的稳定性。同时，采用常规气相色谱的定量环取样分析，并将二者的分析结果进行比较，结果见表2。由表2可知，采用本实用新型的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，进行标气的在线气相色谱分析时，连续运行6次的相对标准偏差低于0.06%，重复性和稳定性非常好，并且分析结果与常规定量环取样分析的结果一致。

表2

【实施例2】

同实例1，以钢瓶标气代替反应器，改变压力条件，以及色谱仪进样口17的分流比，其它条件不变，以考察分流比及系统压力改变时分析结果的的准确性和重复性及体系的稳定性，每个条件连续运行6次取平均值，结果见表3。由表3可知，采用本实用新型的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，进行标气的在线气相色谱分析时，分流比及系统压力发生较大改变时，分析结果均一致，说明该压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，受系统压力变化的影响很小。

表3

【实施例3】

采用图1所示的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，在反应器1内填装催化剂且催化剂运行稳定的条件下，对实际反应混合样进行连续6次平行分析，在线分析结果见表4。由表4可知，采用本实用新型的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，进行实际催化剂考评的在线气相色谱分析时，连续运行6次的相对标准偏差低于2.64%，重复性和稳定性非常好，满足常规催化剂考评的要求。

表4

序号	苯，Wt%	甲苯，Wt%	乙苯，Wt%	苯乙烯，Wt%
					1	1.37	3.55	23.47	71.60
2	1.36	3.52	23.75	71.37
					3	1.39	3.62	23.61	71.38
4	1.33	3.45	23.89	71.33
					5	1.39	3.68	23.21	71.73
6	1.39	3.69	23.16	71.77
					平均值	1.37	3.585	23.515	71.53
STD	0.02	0.09	0.29	0.20
					RSD	1.75	2.64	1.24	0.27

Claims

1.一种压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，包括反应器（1）、连接管线Ⅰ（2）、连接管线Ⅱ（6）、连接管线Ⅲ（11）和连接管线Ⅳ（12）、三通阀Ⅰ（3）、三通阀Ⅱ（10）和三通阀Ⅲ（13）、减压阀Ⅰ（7）和减压阀Ⅱ（8）、稳压阀Ⅰ（4）和稳压阀Ⅱ（9）、电子流量控制器Ⅰ（15）和电子流量控制器Ⅱ（21）、恒温炉箱（14）、色谱仪进样口（17）、气相色谱仪炉箱（19）、色谱柱（18），氢火焰离子化检测器（20）、样品收集罐（5）和放空罐（16）；其中，反应器（1）通过连接管线Ⅰ（2）与三通阀Ⅰ（3）入口相连，三通阀Ⅰ（3）一端出口通过连接管线Ⅰ（2）、稳压阀Ⅰ（4）和连接管线Ⅰ（2）与样品收集罐（5）相连；三通阀Ⅰ（3）另一端出口通过连接管线Ⅱ（6）、减压阀Ⅰ（7）、连接管线Ⅱ（6）、减压阀Ⅱ（8）、连接管线Ⅱ（6）、稳压阀Ⅱ（9）、连接管线Ⅱ（6）和三通阀Ⅱ（10）入口相连、三通阀Ⅱ（10）一端出口通过连接管线Ⅳ（12）连入色谱仪进样口（17）；三通阀Ⅱ（10）另一端出口通过连接管线Ⅲ（11）与三通阀Ⅲ（13）入口相连；三通阀Ⅲ（13）一端出口通过连接管线Ⅲ（11）与电子流量控制器Ⅰ（15）相连；三通阀Ⅲ（13）另一端出口通过连接管线Ⅲ（11）与放空罐（16）相连；电子流量控制器Ⅱ（21）通过连接管线Ⅳ（12）与色谱仪进样口（17）相连，色谱柱（18）两端分别与色谱仪进样口（17）和氢火焰离子化检测器（20）相连。

2.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的连接管线Ⅰ（2）内径为0.5-3毫米、连接管线Ⅱ（6）内径为0.5-1毫米、连接管线Ⅲ（11）和连接管线Ⅳ（12）内径为0.1-0.3毫米的惰性管线，耐高压范围均为0～600Psi，耐高温范围均为常温至480℃。

3.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的三通阀Ⅰ（3）、三通阀Ⅱ（10）和三通阀Ⅲ（13）是耐高压范围为0～600Psi、耐高温范围均为常温至480℃的零死体积三通阀。

4.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的减压阀Ⅰ（7）和减压阀Ⅱ（8）是耐高温范围均为常温至480℃的减压阀。

5.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的稳压阀Ⅰ（4）和稳压阀Ⅱ（9）是耐高温范围均为常温至480℃的稳压阀。

6.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的三通阀Ⅰ（3）、三通阀Ⅱ（10）、三通阀Ⅲ（13）、减压阀Ⅰ（7）、减压阀Ⅱ（8）、稳压阀Ⅰ（4）和稳压阀Ⅱ（9）都是安装在常温至480℃的恒温炉箱（14）内。

7.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的电子流量控制器Ⅰ（15）和电子流量控制器Ⅱ（21）是稳定压力范围为0～200Psi的稳压式电子流量控制器。

8.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的气相色谱仪进样口（17）为分流或者不分流的进样口。

9.根据权利要求1所述的压力控制式高温高压在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的压力控制式在线色谱高温采样装置，直接通过针形连接管线Ⅳ（12）安装在气相色谱仪进样口（17）的上方。