實驗室氣相色譜法分析硫磺加收過程（一）

1主題內容與適用范圍

在石油加工和自然氣凈化工藝中產生大量的硫化氫氣體，產業上普遍采用克勞斯法處理含有硫化氫的酸性氣體，這種方法只有當H2S:SO2為2:1時，才能獲得最高轉化率。要獲得較高的轉化率，必須對H2S和SO2進行分析，并且要求分析結果正確可靠。此外，在克勞斯反應過程中還有一些副產物天生，如COS、CS2以及由空氣帶進的 O2、N2等。

為了正確的把握這些組分的含量，對其比率進行最優化控制，減少副反應，進步硫回收率，確定了硫回收過程組成分析的氣相色譜法。該法已用于硫磺回收過程氣中的H2S、SO2、COS、CS2、O2、N2等組分的分析。

2儀器與材料

氣相色譜儀。色譜儀應具有下列特性參數。

檢測器：熱導檢測器;

氣化室：要求在本方法使用的溫度下能連續運轉，為了減少其體積，它和色譜儀的連接間隔應盡量接近;

記錄儀：積分儀或色譜數據工作站;

色譜柱：要匹配雙柱，以補償柱子流失產生的基線漂移;

流量控制器：裝備有穩流閥和穩壓閥，先穩壓后穩流;

注射器：分格為0.01mL的1mL注射器和100mL注射器。

2.2材料

擔體：分子篩和高分子多孔小球;

載氣：氫氣(純度≥99.99%);

標準氣：H2S、SO2、COS、CS2、O2;

稀釋氣：高純氮(純度≥99.99%)。

3實驗方法

為了兼顧硫化物和氧氣的分析，選擇了如下實驗條件。

3.1色譜柱和固定相的選擇

不同的柱材料、柱型、柱長和柱效具有一定的影響。不銹鋼柱的優點是不易變形而且具有一定的惰性，用它分析O2、N2、H2S、SO2、COS和CS2等一般化合物是足夠穩定的。但是，若使用固定相Chromosorb101時不應使用不銹鋼柱。為了進步柱效，色譜柱的外形采用螺旋管，柱內徑為 2~3mm，螺旋管直徑比色譜柱內徑大15~25倍，柱長取2000~3000mm。

3.1.2固定相的選擇

目前，氣固色譜中使用的固定相主要有各種形式的碳分子篩和高分子小球等。

分子篩是氣固色譜中很重要的一種吸附劑，主要用于O2、N2、CO、CH4等永久氣體的分離。在使用分子篩前要在真空下350℃左右干燥3h，以便除往水分和其他吸附物。本實驗測得了不同溫度下2種分子篩的吸水量，如圖1所示。當分子中水分在9.37%時，氧和氮已不能完全分開，因此就要活化了，而活化的好壞會直接影響分離效果。分子篩的型號不同性能也不同，實驗證實，在相同的條件下，5A分子篩和13X分子篩的保存性能不完全一樣，在13X分子篩上 O2的保存時間較短一些，但是5A分子篩的分離能力卻比13X分子篩強。

高分子多孔小球可用作氣相色譜的固定相，常用的牌號有 Porapak系列，Chrmosorb101、102系列，GDX第列等。GDX是有機芳香族碳氫化合同物，高溫下使用體積會收縮，使填充柱產生裂層，在使用前活化會消除此現象，活化溫度應高于使用溫度20%左右。GDX301是中國自行研制的固定相，主要特點是疏水性強，耐腐蝕、熱穩定性好，無固定相流失，可配合高靈敏度檢測器使用。

通過實驗，對分析O2、N2、H2S、SO2、COS和CS2的固定相的種類、色譜柱的長度和材質條件進行了選擇優化，結果表明：柱Ⅰ適應于分析H2S、SO2、COS、和CS2;柱Ⅱ適應于分析O2、和N2(見表1)。

表1色譜柱及固定相的選定

色譜柱柱長柱內徑柱材質固定相分離組成

編號/mm/mm

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Ⅰ20000.5不銹鋼GDX-301H2S、SO2、COS、CS2

Ⅱ30000.5不銹鋼5A分子篩N2、O2

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