万帆
河南龙宇煤化工有限公司 河南 永城 476626
摘要：在线色谱分析与实验室色谱分析不同，它要求直接安装在工艺流程中，对物料的组成成分或物性参数进行自动连续分析，在线色谱分析系统是“一个从过程的取样点到显示或控制终端输出的完整的分析系统”；一般包括样品取样（采集、输送）、处理（调理）、分析（成分量及其他参数）、输出（显示、打印、传输、告警）等，具有自动／半自动控制（标定、清扫、切换、制动、启动）及安全、防护等公用工程附属设施部分。在线色谱分析系统的核心技术是在线色谱分析仪器技术，关键技术是样品处理系统技术；在线色谱分析仪表系统是多学科技术应用的综合系统集成。但要在在线分析条件下及时、准确地提供这类复杂混合物的在线分析结果，还要充分考虑可能影响其分析结果的每一个因素。
关键字：在线色谱分析、煤化工行业、应用、问题、探讨
一、引言
在线色谱分析仪器的现场应用中，由于过程分析的复杂性和苛刻要求以及早期样品取样处理技术不过关，造成样品取样处理部件发生的故障率往往比在线分析仪器的故障率高，影响了在线分析的可靠性、准确性，也影响了成分量分析在过程自动化控制中的有效应用。通过长期实践和持续改进、在线分析的样品取样处理技术及其关键部件质量的改进提高，逐步发展形成了样品处理系统技术。
同时，由于在线色谱分析仪器自身自动化、数字化水平的提高以及系统集成技术的应用，逐步实现了在线分析仪器与样品处理技术的成套系统分析。
随着时代发展的需要，煤化工行业的传统分析技术（红外线、热导、激光等）已经无法满足煤化工企业发展的需求。在线色谱分析仪器在煤化工的应用中，可以更高效，更快速，更简便的对气体的组分含量、纯度、利用率等进行检测，在一定程度上帮助了煤化工行业提高工作效率，推动煤化工行业更好的发展。
二、样品预处理
样品系统的基本要求，使分析仪得到的样品与工艺管线或设备中物料的组成和含量一致；工艺样品的消耗量最少；易于操作和维护；能长期可靠工作；系统构成尽可能简单；采用快速回路以减少样品传送滞后时间。
样品处理系统的作用，保证分析仪在最短的滞后时间内得到有代表性的工艺样品，样品的状态（温度、压力、流量和清洁程度）适合分析仪所需的操作条件。
在线分析仪能否用好，往往不在分析仪自身，而是取决于样品系统的完善程度和可靠性。因为，分析仪无论如何复杂和精确，分析精度也要受到样品的代表性、实时性和物理状态的限制。事实上，样品系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要多，样品系统的维护量也往往超过分析仪本身。所以，要重视样品系统的作用，至少要把它放在和分析仪等同的位置上来考虑。
三、正压式取样
正压式取样处理需要关注的是取样点压力、温度及样品被测组分及背景组分，包括含颗粒物、含水量以及含有其他干扰物的工况条件。含尘量≤10mg/m的气体样品取样可采用直通式探头取样，对含有少量易堵塞物（黏稠物、冷凝物）的气体样品则可采用可拆探管式取样探头。高压取样设置根部减压阀就地减压后，需要再进行前级减压、稳压、冷却、除水、除尘等气体的调节处理。可采用前置减压箱（也称前处理工作站）完成减压、稳压和调节处理。正压式取样处理要特别注意系统泄漏和扩散、管路吸附与解析以及防腐蚀。当其减压到0.1MPa以下时，要注意在减压时的气体降温。样品减压时应采取加热处理，然后伴热输送。
正压式取样在线分析系统的取样探头大多采用直通式取样探头，一般采用316不锈钢管材质，采用带法兰的T型短管接头固定，探头管道常采用6mm或0.25in(6.4mm)ODTube管。探头长度取决于插入长度，一般要求插入长度至少等于管道内径的1/3.取样根部减压阀（即截止阀）常采用球阀或闸阀，高压时可采用双截止阀系统。前级减压箱（或级减压站）包括减压、稳压调节等，后级样品处理根据需要配置除水、除尘等部件，再送色谱分析仪器检测。
四、分离过程及特点
色谱柱是靠吸附力的差异对组分进行分离的。
当混合组分的样品由载气带入气固色谱柱后，由于吸附剂对不同的组分有不同的吸附能力，随着载气的流动，不同组分的移动速度也不同。吸附能力强的组分停留在色谱柱中的时间较长，吸附能力差的组分停留在色谱柱中的时间较短，无吸附能力的组分首先流出色谱柱，吸附能力最强的组分最后流出色谱柱，从而达到分离的目的。
固定相表面积比气液柱大、热稳定性较好，不存在固定液流失问题，特别适合于高灵敏度的痕量分析；价格低，许多吸附剂失效后可再生使用，柱寿命比气液柱长；特别适合于气体、气态烃、低沸点烃的分离；产品重现性较差，但气相色谱专用的产品各批产品的性能差别不大；高温下非线性较严重，在较高温度下使用会出现催化活性，若将吸附剂表面加以处理，能得到部分克服。
五、柱切技术及作用
在线色谱分析对组分有特定分离的单柱（反吹柱，预分柱、主分柱）和阀件组成一个系统，由程序控制器根据预先设定的程序来控制色谱柱系统的分离过程，实现对工艺样品的全分析或某此要求组分的分析，称为柱切技术。
柱切技术的主要作用有以下几个方面。缩短分析时间在样品气体各组分中，有，当需要分析的组分从预切柱出来以后就让重组分离开系统，只让需要分析的组分进入主分柱中分离，然后在检测器内测定，这样就缩短了分析时间。
某些样品组分对主分柱存在危害，如水或一些有机组分，由于它们的吸附特性强，会逐渐积累而使柱子活性降低甚至失效。为了防止这种现象发生，可以用气液柱作预切柱，将有害组分在主分柱前面排除出系统。
在测定高纯物质所含的杂质时，由于大组分与微量杂质组分的含量相差悬殊，并在色谱图上出现重叠，分离比较困难，这时，将大组分的大部分在进人主分柱之前将其吹除，使剩下的大组分和杂质组分的含量之间的差别缩小，再用主分柱来实现分离。
某些样品内有机组分和无机组分都有，它们的选择性比较强，要用不同长度和填充物的柱子，又不能互相串用，以免影响分离效果和柱子寿命。如在煤气化装置中，H2、N2、CH和CO可以用分子筛分离，CO2必须用硅胶来分离。这样，就要在设计柱流程时采取措施，改变各组分的流径，使它们分开流动。
六、定性分析
定性分析的依据是：每个组分都有一个对应的峰（每个峰不一定只反映一个组分），而且峰顶到进样时刻的时间距离是一定的，即保留值（或保留时间）一定。定性分析常用方法有以下几种。
纯物质对照法将已知的纯物质和待测物分别进样，量取其保留值，然后对照比较进行定性，也称峰识别。增高法在仪器操作条件不稳定时，可将已知纯物质加入待测物中，然后进样。对照比较加纯物质前后两次进样的谱图，根据峰高或峰面积的增加情况进行定性。双柱法有时不同物质在同一色谱柱上可能有相同的保留值，那么上述方法就无能为力了。这时可用双柱法定性，选择两根极性相差比较大的柱子，然后用上述方法之一定性，如果在两根柱上均得到相同的结论就可以定性。当组分比较复杂且纯物质不全时，可利用文献中给出的保留值数据定性。
结束语：
总得来说，我国属于煤炭使用大国，目前对于煤化工行业越来越重视。在线色谱法具有灵敏度高、速度快、分离能力强、样品用量少等优点，目前气相色谱法在煤化工中得到了很好的应用，在进行检测时能很好的发挥出作用。为了使得气相色谱法与煤化工更好的得到应用，就需要在线色谱法与先进的科学技术及信息技术相结合，与时俱进，发挥出更大的作用。
参考文献
[1]李林桃.在线气相色谱分析仪的故障分析与处理[J].仪器仪表标准化与计量,2019(03):37-39.
[2]荣智海,齐波,张鹏,李成榕,杨祎,辜超,吴昊.基于核主成分分析的油色谱在线监测装置异常状态快速辨识[J].高电压技术,2019,45(10):3308-3316.
[3]琚裕波,童明全,潘蓉,李超,李健,李振虎.甲醇氨氧化合成氢氰酸产物气相色谱在线分析方法[J].天然气化工(C1化学与化工),2019,44(01):101-104+128.
[4]蔡昆. 基于改良三比值法的变压器油色谱在线监测应用研究[D].华南理工大学,2018.