CN203732518U - 高压液相反应产物在线气相色谱分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，主要解决现有高压液相反应产物在线气相色谱分析中高压液体样品采集、传输和进样时汽化不均匀、冷凝堵塞等导致分析结果准确性、稳定性和重复性变差的技术问题。本实用新型将反应器的样品，通过电磁选择阀及耐高压微型过滤器（13）传输至高压液体闪蒸汽化进样器（14），汽化后进入气相色谱仪进样口（15），然后经气相色谱仪恒温阀箱（21）内的色谱柱进行中心切割分离，分离后的组分经氢火焰离子化检测器检测，样品出口由电磁选择阀传输至背压阀，再进入样品收集罐的技术方案，较好地解决了该问题，可用于高压液体反应产物在线气相色谱分析。

Description

高压液相反应产物在线气相色谱分析装置

技术领域

本实用新型涉及一种高压液相反应产物在线气相色谱分析装置。 

背景技术

一般简单的液相反应体系，都是采用离线分析方法，即直接在线收集液相产物，称重，然后离线分析。但对于高压液相反应体系，反应产物在高压下可能是液相，也可能是气、液两相，都无法直接在线取样，必须经过减压后分为气、液两相，分别在线收集（液相产物称重、气体产物测量体积），对于气液分别离线分析其组成来实现的。在减压的过程中，部分轻质物料会自然汽化，极易跑损，甚至变质，并且气液两相会相互夹带，导致数据可靠性差且难以进行物料恒算。离线分析的时间和周期长，操作烦琐，且容易带来环境污染和对操作人员的健康损害。在线色谱因其测量范围宽、分析准确等特点而成为日常生产和实验室研究必不可少的重要分析工具，近年来在我国石油化工行业得到迅速普及。在优化生产过程参数、控制产品质量指标、实现安全检测等方面都具有重要作用，在催化剂快速评价和筛选以及催化反应过程研究和反应机理研究中更是具有其它分析方法所无法取代的作用。 

一般液相反应产物，由于反应产物沸点比较高，应用较多的是液相色谱分析，且液相色谱分析容易实现在线。但液相色谱分析方法的应用有限，相比之下，气相色谱分析，由于长色谱柱和多维色谱分离系统的分离功能强大，定量准确，技术成熟，获取的信息量要大得多。用气相色谱法分析液相反应产物，一般都是采用液体进样阀直接液体进样，高压液相反应产物则采用高压液体进样阀。常规液体进样阀和高压液体进样阀，样品是靠载气携带进入气相色谱仪进样口的，而气相色谱仪进样口的压力受色谱仪及色谱分析条件的限制，一般不高于0.2Mpa，高压液相反应产物的压力一般在2-3Mpa甚至更高。因此，高压液相反应采用气相色谱分析法时，进入气相色谱仪进样口之前必须经过减压。在液体采样阀之前先进行减压，由于管道较长，压力高，样品量大，不易实现；大多都是通过高压液体采样阀采样之后，仅对采样环内的少量样品进行减压。在减压过程中，由于样品的压力 要高于载气压力的10倍，在阀切换的瞬间，部分样品反冲至载气管道，并在管道内残存下来，由于没有加热装置，残存的样品在管道内逐渐形成积碳，影响测量的准确性，甚至堵塞管道，而样品压力迅速降低时部分轻质组分汽化，形成气、液两相，在进入色谱仪进样口汽化时均匀性差，从而导致分析结果的重复性差。 

CN201788175U公开了一种高压液体样品色谱进样分析装置，通过采用四通液体进样阀，解决以往采用水浴汽化装置连接色谱分析高压液体样品需要预汽化、设备复杂、操作较为繁琐等问题。 

US8003048B2公开了一种自动采样装置，可自动采集水样，自动分析并自动校准，可用于水体中总有机物（TOC）的自动采样及分析。 

目前国内液相反应产物在线气相色谱分析研究，在常温，中、低压等简单、单相液体反应产物中的应用相对成熟，但在宽沸程复杂液相反应产物和气、液两相反应产物中的应用，几乎没有公开的文献报道。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有高压液体反应产物在线气相色谱分析系统用于复杂反应体系时，尤其是在气、液两相反应产物、特殊液相样品以及宽沸程复杂液相样品等的在线色谱分析时，样品在减压、汽化过程中出现的不均匀性、重组分由于高压反冲进入载气管道等导致的样品组分变化，从而导致分析结果的准确性和稳定性重复性差的问题，提供了一种新的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置。该装置包括带自动流路切换的高压液体预处理装置、自动高压液体闪蒸汽化进样器、色谱仪三部分，具有可对压力不高于600Psi的高压液体样品进行在线采集、自动闪蒸汽化后进样，并通过自动电磁选择阀的切换对2台反应器评价装置进行在线取样分析，和分析数据即时、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： 

一种高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，包括耐高压连接管线23、电磁选择阀Ⅰ3、电磁选择阀Ⅱ4、电磁选择阀Ⅲ5、电磁选择阀Ⅳ6、电磁选择阀Ⅴ7、电磁选择阀Ⅵ8、耐高压微型过滤器13、高压液体闪蒸汽化进样器14、气相色谱仪进样口15、样品收集罐Ⅰ11、样品收集罐Ⅱ12、背压阀Ⅰ9、背压阀Ⅱ10、气相色谱仪恒温阀箱21、预柱16、分析柱Ⅰ17、分析柱Ⅱ18、氢火焰离子化检测器Ⅰ19、氢火焰离子化检测器Ⅱ20、电磁阀控制装置22；其中，反应器Ⅰ1通过耐高压连接管线23与电磁选择阀Ⅰ3固定端口30相连，电磁选择阀Ⅰ3选择端口Ⅰ31通过电磁选择阀Ⅳ6选择端口Ⅰ61和电磁选择阀Ⅳ6固定端 口60与背压阀Ⅰ9相连，背压阀Ⅰ9与样品收集罐Ⅰ11相连，电磁选择阀Ⅳ6选择端口Ⅱ62与电磁选择阀Ⅵ8选择端口Ⅰ81相连；反应器Ⅱ2通过耐高压连接管线23与电磁选择阀Ⅱ4固定端口40相连，电磁选择阀Ⅱ4选择端口Ⅱ42通过电磁选择阀Ⅴ7选择端口Ⅰ71和电磁选择阀Ⅴ7固定端口70与背压阀Ⅱ10相连，背压阀Ⅱ10与样品收集罐Ⅱ12相连；电磁选择阀Ⅴ7选择端口Ⅱ72与电磁选择阀Ⅵ8选择端口Ⅱ82相连；电磁选择阀Ⅰ3选择端口Ⅱ32与电磁选择阀Ⅲ5选择端口Ⅰ51相连，电磁选择阀Ⅱ4选择端口Ⅰ41与电磁选择阀Ⅲ5选择端口Ⅱ52相连，电磁选择阀Ⅲ5固定端口50通过耐高压微型过滤器13与高压液体闪蒸汽化进样器14入口相连，高压液体闪蒸汽化进样器14出口连入电磁选择阀Ⅵ8固定端口80;高压液体闪蒸汽化进样器14与气相色谱仪进样口15相连，通过预柱16分为两路，一路通过分析柱Ⅱ18连入氢火焰离子化检测器Ⅰ19，另外一路通过分析柱Ⅰ17连入氢火焰离子化检测器Ⅱ20。 

上述技术方案中，所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置依次对1-2台反应器Ⅰ1和反应器Ⅱ2分别进行采样分析；电磁选择阀Ⅰ3、电磁选择阀Ⅱ4、电磁选择阀Ⅲ5、电磁选择阀Ⅳ6、电磁选择阀Ⅴ7和电磁选择阀Ⅵ8是耐高压范围为0～600Psi的零死体积自动电磁选择阀；电磁选择阀的控制系统与气相色谱仪工作站相关联，直接通过气相色谱仪工作站程序进行切换时间的设定和控制；气相色谱仪进样口15为分流或者不分流的进样口；耐高压微型过滤器13是耐高压范围为0～600Psi、过滤微小固体颗粒的过滤器；背压阀Ⅰ9和背压阀Ⅱ10，是背压范围为0～600Psi的背压阀；高压液体闪蒸汽化装置直接安装在气相色谱仪进样口15的上方；预柱16为弱极性毛细管色谱柱，分析柱Ⅰ17为非极性毛细管色谱柱，分析柱Ⅱ18为极性毛细管色谱柱；在线气相色谱分析装置有工作模式和不工作两种模式：工作模式下反应器Ⅰ1的样品进行采集分析时，电磁选择阀Ⅰ3处于选择端口Ⅱ32、电磁选择阀Ⅱ4处于选择端口Ⅱ42、电磁选择阀Ⅲ5处于选择端口Ⅰ51、电磁选择阀Ⅳ6处于选择端口Ⅱ62、电磁选择阀Ⅴ7处于选择端口Ⅱ72、电磁选择阀Ⅵ8处于选择端口Ⅰ81；若对反应器Ⅱ2的样品进行采集分析时，电磁选择阀Ⅰ3处于选择端口Ⅰ31、电磁选择阀Ⅱ4处于选择端口Ⅰ41、电磁选择阀Ⅲ5处于选择端口Ⅱ52、电磁选择阀Ⅳ6处于选择端口Ⅰ61、电磁选择阀Ⅴ7处于选择端口Ⅰ71、电磁选择阀Ⅵ8处于选择端口Ⅱ82；不工作模式下电磁选择阀Ⅰ3处于选择端口Ⅰ31、电磁选择阀Ⅱ4处于选择端口Ⅱ42、电磁选择阀Ⅳ6处于选择端口Ⅰ61和电磁选择阀Ⅴ7处于选择端口Ⅱ72，电磁选择阀Ⅲ5和电磁选择阀Ⅵ8处于非工作状态。 

采用上述在线气相色谱分析装置进行高压液相反应产物进行在线分析时，直接进行在 线取样并瞬间将高压液体反应产物进行闪蒸汽化，然后将汽化后的样品通过载气直接送入气相色谱仪进样口，并通过带预柱的中心切割系统进行色谱分析。这样的技术方案，既避免了高压液相反应产物在样品采集和汽化时容易出现的不均匀性和高压反冲等影响在线色谱分析结果重复性和稳定性的问题，又通过一次样品采集同时对轻质烃类和重组分进行在线气相色谱分析，提高了在线气相色谱分析的重复性和稳定性，节省了分析的时间和周期以及人力和物力消耗。使用本实用新型提供的高压液相反应产物在线气相色谱装置，进行标气在线分析时，连续分析6次的相对标准偏差不大于4.4%，进行实际催化剂考评在线气相色谱分析时，连续分析4次的相对标准偏差不大于5.0%，满足催化剂考评的要求。 

附图说明

图1为本实用新型高压液相反应产物在线气相色谱分析装置的流程示意图。 

图1中1为反应器Ⅰ，2为反应器Ⅱ，3为电磁选择阀Ⅰ，30为电磁选择阀Ⅰ固定端口，31为电磁选择阀Ⅰ选择端口Ⅰ，32为电磁选择阀Ⅰ选择端口Ⅱ，4为电磁选择阀Ⅱ，40为电磁选择阀Ⅱ固定端口，41为电磁选择阀Ⅱ选择端口Ⅰ，42为电磁选择阀Ⅱ选择端口Ⅱ，5为电磁选择阀Ⅲ，50为电磁选择阀Ⅲ固定端口，51为电磁选择阀Ⅲ选择端口Ⅰ，52为电磁选择阀Ⅲ选择端口Ⅱ，6为电磁选择阀Ⅳ，60为电磁选择阀Ⅳ固定端口，61为电磁选择阀Ⅳ选择端口Ⅰ，62为电磁选择阀Ⅳ选择端口Ⅱ，7为电磁选择阀Ⅴ，70为电磁选择阀Ⅴ固定端口，71为电磁选择阀Ⅴ选择端口Ⅰ，72为电磁选择阀Ⅴ选择端口Ⅱ，8为电磁选择阀Ⅵ，80为电磁选择阀Ⅵ固定端口，81为电磁选择阀Ⅵ选择端口Ⅰ，82为电磁选择阀Ⅵ选择端口Ⅱ，9为背压阀Ⅰ，10为背压阀Ⅱ，11为样品收集罐Ⅰ，12为样品收集罐Ⅱ，13为耐高压微型过滤器，14为高压液体闪蒸汽化进样器，15为气相色谱仪进样口，16为预柱，17为分析柱Ⅰ，18为分析柱Ⅱ，19为氢火焰离子化检测器Ⅰ，20为氢火焰离子化检测器Ⅱ，21为气相色谱仪恒温阀箱，22为电磁阀控制装置，23为耐高压连接管线。 

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。 

具体实施方式

【实施例1】 

一种高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，包括耐高压连接管线23、电磁选择阀Ⅰ3、电磁选择阀Ⅱ4、电磁选择阀Ⅲ5、电磁选择阀Ⅳ6、电磁选择阀Ⅴ7、电磁选择阀Ⅵ8、 耐高压微型过滤器13、高压液体闪蒸汽化进样器14、气相色谱仪进样口15、样品收集罐Ⅰ11、样品收集罐Ⅱ12、背压阀Ⅰ9、背压阀Ⅱ10、气相色谱仪恒温阀箱21、预柱16、分析柱Ⅰ17、分析柱Ⅱ18、氢火焰离子化检测器Ⅰ19、氢火焰离子化检测器Ⅱ20、电磁阀控制装置22；其中，反应器Ⅰ1通过耐高压连接管线23与电磁选择阀Ⅰ3固定端口30相连，电磁选择阀Ⅰ3选择端口Ⅰ31通过电磁选择阀Ⅳ6选择端口Ⅰ61和电磁选择阀Ⅳ6固定端口60与背压阀Ⅰ9相连，背压阀Ⅰ9与样品收集罐Ⅰ11相连，电磁选择阀Ⅳ6选择端口Ⅱ62与电磁选择阀Ⅵ8选择端口Ⅰ81相连；反应器Ⅱ2通过耐高压连接管线23与电磁选择阀Ⅱ4固定端口40相连，电磁选择阀Ⅱ4选择端口Ⅱ42通过电磁选择阀Ⅴ7选择端口Ⅰ71和电磁选择阀Ⅴ7固定端口70与背压阀Ⅱ10相连，背压阀Ⅱ10与样品收集罐Ⅱ12相连；电磁选择阀Ⅴ7选择端口Ⅱ72与电磁选择阀Ⅵ8选择端口Ⅱ82相连；电磁选择阀Ⅰ3选择端口Ⅱ32与电磁选择阀Ⅲ5选择端口Ⅰ51相连，电磁选择阀Ⅱ4选择端口Ⅰ41与电磁选择阀Ⅲ5选择端口Ⅱ52相连，电磁选择阀Ⅲ5固定端口50通过耐高压微型过滤器13与高压液体闪蒸汽化进样器14入口相连，高压液体闪蒸汽化进样器14出口连入电磁选择阀Ⅵ8固定端口80;高压液体闪蒸汽化进样器14与气相色谱仪进样口15相连，通过预柱16分为两路，一路通过分析柱Ⅱ18连入氢火焰离子化检测器Ⅰ19，另外一路通过分析柱Ⅰ17连入氢火焰离子化检测器Ⅱ20。 

采用上述所示的高压液相反应产物在线气相色谱装置，在反应器Ⅰ1内以石英砂代替催化剂填装，电磁选择阀Ⅰ3处于选择端口Ⅱ32，电磁选择阀Ⅱ4处于选择端口Ⅱ42，电磁选择阀Ⅲ5处于选择端口Ⅰ51，电磁选择阀Ⅳ6处于选择端口Ⅱ62，电磁选择阀Ⅴ7处于选择端口Ⅱ72，电磁选择阀Ⅵ8处于选择端口Ⅰ81，对自行配制的混合标样连续分析6次，分析结果见表1。分析结果表明，该高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，进行在线气相色谱分析时，分析结果与样品实际组成相吻合，相对标准偏差不超过4.4%，完全满足常规催化剂考评分析的要求。 

表1 

【实施例2】 

采用图1所示的在线色谱装置，在反应器Ⅰ1内填装催化剂，电磁选择阀Ⅰ3处于选择端口32，电磁选择阀Ⅱ4处于选择端口42，电磁选择阀Ⅲ5处于选择端口51，电磁选择阀Ⅳ6处于选择端口62，电磁选择阀Ⅴ7处于选择端口72，电磁选择阀Ⅵ8处于选择端口81，在催化剂运行稳定（转化率基本保持不变的运行阶段）的条件下，对实际反应混合样进行连续4次平行分析，并将在线分析结果与离线分析结果进行比较，见表2。 

表2 

【实施例3】 

为了考察该装置是否可应用于气、液两相反应产物的在线分析，在实验室考评装置上进行了模拟试验。即通入部分高压氮气，以代替不凝气，以石英砂代替催化剂，其它条件不变。试验结果见表3。 

表3 

由表3看出，通入不凝气对分析结果的影响不大，误差仍然在催化剂考评可接受的范围内。 

Claims (8)

1.一种高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，包括耐高压连接管线（23）、电磁选择阀Ⅰ（3）、电磁选择阀Ⅱ（4）、电磁选择阀Ⅲ（5）、电磁选择阀Ⅳ（6）、电磁选择阀Ⅴ（7）、电磁选择阀Ⅵ（8）、耐高压微型过滤器（13）、高压液体闪蒸汽化进样器（14）、气相色谱仪进样口（15）、样品收集罐Ⅰ（11）、样品收集罐Ⅱ（12）、背压阀Ⅰ（9）、背压阀Ⅱ（10）、气相色谱仪恒温阀箱（21）、预柱（16）、分析柱Ⅰ（17）、分析柱Ⅱ（18）、氢火焰离子化检测器Ⅰ（19）、氢火焰离子化检测器Ⅱ（20）、电磁阀控制装置（22）；其中，反应器Ⅰ（1）通过耐高压连接管线（23）与电磁选择阀Ⅰ（3）固定端口（30）相连，电磁选择阀Ⅰ（3）选择端口Ⅰ（31）通过电磁选择阀Ⅳ（6）选择端口Ⅰ（61）和电磁选择阀Ⅳ（6）固定端口（60）与背压阀Ⅰ（9）相连，背压阀Ⅰ（9）与样品收集罐Ⅰ（11）相连，电磁选择阀Ⅳ（6）选择端口Ⅱ（62）与电磁选择阀Ⅵ（8）选择端口Ⅰ（81）相连；反应器Ⅱ（2）通过耐高压连接管线（23）与电磁选择阀Ⅱ（4）固定端口（40）相连，电磁选择阀Ⅱ（4）选择端口Ⅱ（42）通过电磁选择阀Ⅴ（7）选择端口Ⅰ（71）和电磁选择阀Ⅴ（7）固定端口（70）与背压阀Ⅱ（10）相连，背压阀Ⅱ（10）与样品收集罐Ⅱ（12）相连；电磁选择阀Ⅴ（7）选择端口Ⅱ（72）与电磁选择阀Ⅵ（8）选择端口Ⅱ（82）相连；电磁选择阀Ⅰ（3）选择端口Ⅱ（32）与电磁选择阀Ⅲ（5）选择端口Ⅰ（51）相连，电磁选择阀Ⅱ（4）选择端口Ⅰ（41）与电磁选择阀Ⅲ（5）选择端口Ⅱ（52）相连，电磁选择阀Ⅲ（5）固定端口（50）通过耐高压微型过滤器（13）与高压液体闪蒸汽化进样器（14）入口相连，高压液体闪蒸汽化进样器（14）出口连入电磁选择阀Ⅵ（8）固定端口（80）；高压液体闪蒸汽化进样器（14）与气相色谱仪进样口（15）相连，通过预柱（16）分为两路，一路通过分析柱Ⅱ（18）连入氢火焰离子化检测器Ⅰ（19），另外一路通过分析柱Ⅰ（17）连入氢火焰离子化检测器Ⅱ（20）。 

2.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于高压液相反应产物在线气相色谱分析装置依次对2台反应器Ⅰ（1）和反应器Ⅱ（2）分别进行采样分析。 

3.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的电磁选择阀Ⅰ（3）、电磁选择阀Ⅱ（4）、电磁选择阀Ⅲ（5）、电磁选择阀Ⅳ（6）、电磁选择阀Ⅴ（7）和电磁选择阀Ⅵ（8）是耐高压范围为0～600Psi的零死体积自动电 磁选择阀。 

4.根据权利要求1所述的高压液相反应产物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（15）为分流或者不分流的进样口。 

5.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的耐高压微型过滤器（13）是耐高压范围为0～600Psi，过滤微小固体颗粒的过滤器。 

6.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的背压阀Ⅰ（9）和背压阀Ⅱ（10），是背压范围为0～600Psi的背压阀。 

7.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的高压液体闪蒸汽化装置直接安装在气相色谱仪进样口（15）的上方。 

8.根据权利要求1所述的高压液相反应产物在线气相色谱分析装置，其特征在于所述的预柱（16）为弱极性毛细管色谱柱，分析柱Ⅰ（17）为非极性毛细管色谱柱，分析柱Ⅱ（18）为极性毛细管色谱柱。