提高用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分准确度的建议

山西科技　文章编号：１００４—６４２９（２０１８）Ｏ１一Ｏ１１９—０３　ＳＨＡＮＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０１８年第３３卷第１期　收稿日期：２０１７—１１—０９　提高用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分　准确度的建议　李永斌，李松　（太原天然气有限公司检测站，山西太原，０３００１２）　摘要：依据ＧＢ／Ｔ　１２２０８－－２００８｛，Ｘ，．＿ｒ－煤气组分与杂质含量测定方法》，　针对用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分时出现的问题，提出了合理化　建议，经实验证明提高了测试的准确度，以期对ＧＢ／Ｔ　１２２０８－－２００８的修　订有一定的参考价值。　关键词：奥氏气体分析仪；发生炉气；煤气组分；测定方法　中图分类号：ＴＨ８３　文献标识码：Ａ　人工煤气的产生方式有很多种，如焦炉煤气、发生　过感应圈变成高压电加到铂丝电极上，使铂丝电极间　炉煤气、油煤气、高炉煤气、水煤气、裂化煤气等。发生　炉煤气的产生方法是将煤在发生炉中燃烧后，将炉底　隙处产生火花，从而使可燃气体爆炸。疏型管是连接量　气管、吸收瓶及燃部件。旋塞用以控制气体的流　动线路。　１．２奥氏气体分析仪原理　的空气加以，使煤不能完全燃烧，因而产生大量的　一氧化碳，这种方法使炉中排出的气体主要是一氧化　碳、氢气、氮气以及少量的甲烷、二氧化碳。　用氢氧化钾溶液吸收气体中的二氧化碳，用硫酸　银硫酸镍溶液吸收气体中的不饱和烃，用焦性没食子　酸溶液吸收气体中的氧气；用氨性氯化亚铜溶液吸收　气体中的一氧化碳，根据吸收前后气体体积的变化来　分别计算以上４种组分的百分含量，甲烷和氢气用爆　炸燃烧法测定，惰性气体氮气用减差法计算。　１　奥氏气体分析仪构成及原理　１．１奥氏气体分析仪构成　奥氏气体分析仪主要部件有：一个量气管，一个水　准瓶，一套疏型管，一个爆炸管，一个点火器，若干个吸　收瓶，若干个控制气体不同流向的旋塞。量气管是测量　气体体积的装置，一般是容积为１００　ｍＬ且带有刻度的　玻璃管，上端与疏型管连接，下端用橡皮管与水准瓶连　接，水准瓶内装满弱酸性粉色封闭液。当升高水准瓶　时，管内液面上升将气体放出；下降水准瓶时，管内液　面下降，将气体吸人。吸收瓶内是气体吸收剂，用来完　成气体分析中的吸收作用。吸收瓶有接触式和气泡式　２奥氏气体分析仪分析发生炉气组分的操作　步骤　（１）检查仪器的气密性：将吸收瓶内吸收液的液面　都调到吸收瓶旋塞下面，不得超过旋塞，量气管吸入一　定量空气，关闭所有旋塞，将封闭液瓶放在仪器顶部后　观察５　ａｉｒｎ，如果液面没有变化说明不漏气。　两种结构，接触式吸收瓶适用于黏度较大的吸收剂（如　氢氧化钾吸收溶液、硫酸银硫酸镍吸收溶液、焦性没食　子酸吸收溶液、稀硫酸吸收溶液），气泡式吸收瓶适用　于黏度较小的吸收剂（如氨性氯化亚铜吸收溶液）。爆　（２）吸人样品气：将样气２０　ｍＬ一３０　ｍＬ吸入量气管　然后全部排出，置换至少３次，确保仪器内没有空气，　然后准确量取样气１００　ｍＬ（其中量气管９４　ｍＬ，疏形管　路中６　ｍＬ）。　炸瓶是一个厚壁抗震玻璃容器，下部装一定量的蒸馏　水，上端熔封两根铂丝电极，铂丝的外端接电源，电通　（３）吸收二氧化碳：将样气送入二氧化碳吸收瓶，　往返吸收７～８次，然后将样气送入量气管读数，重复上　ｌ１９　李永斌，李松提高用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分准确度的建议　本刊Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｔｏｍ　问题探讨　述操作来回吸收，吸收至读数不变记为Ｖ１，则二氧化　碳体积分数ｑ￣１＝（９４．０一Ｖ１）＋ｌＯＯｘｌＯ０％。　步骤通过奥氏气体分析仪分析组分得出结果组分（见　表３）发现：甲烷和氢气的体积分数比发生炉气标准气　体的数值偏低，氮气体积分数比发生炉气标准气体的　（４）吸收不饱和烃：将样气送人不饱和烃吸收瓶，　往返吸收最少ｌ２次，然后将样气送人量气管读数，重　数值偏高，其他组分的体积分数基本相同。　表２标准发生炉气体组分　复上述操作来回吸收，吸收至读数不变记为　２，则不　饱和烃体积分数　２＝（Ｖ１一Ｖ２）＋１００ｘ１００％。　（５）吸收氧气：将样气送人氧气吸收瓶，往返吸收　最少８次，然后将样气送入量气管读数，重复上述操作　来回吸收，吸收至读数不变记为＇，３，则氧气体积分数　３＝（Ｖ２一Ｖ３）＋ｌＯＯｘｌＯ０％。　碳），％　３．６０　（二氧化　妒（不饱　（氧　（一氧　（甲　碳）　３．６４　（氢　（氮　和烃），％　气）　０．８２　０．２１　化碳）／％　烷）／％　气）／％　气）／％　２９．９３　２．６Ｏ　１３．９８　４８．８２　表３　Ｒ为１时标准发生炉气体测试组分　（二氧化　（不饱　（氧　‘Ｄ（一氧　（甲　（氢　（氮　（６）吸收一氧化碳：将样气送人第一个一氧化碳吸　收瓶往返吸收最少８次，再用第二个一氧化碳吸收瓶　往返吸收最少１５次，再送人硫酸吸收瓶往返吸收最少　４次，然后将样气送人量气管读数，重复上述操作来回　和烃）／％　气）／％　化碳）／％　烷）／％　气）／％　气）／％　０．８　０－２　３０．０　２．４　ｌ２．８　５０．２　４分析及建议　根据测试结果可知：用吸收法分析的组分二氧化　吸收，吸收至读数不变记为Ｉ／４，则一氧化碳体积分数　４＝（Ｖ３一Ｖ４）＋１００ｘ１００％。　碳、不饱和烃、氧气、一氧化碳结果都准确，而用爆炸燃　烧法测定的甲烷和氢气结果偏低，并且导致用减差法　计算的氮气结果偏高。原因可能是：依据ＧＢ／Ｔ　ｌ２２０８一　ａｏｏ８（人工煤气组分与杂质含量测定方法》标准中发生　炉煤气计算倍数Ｒ取ｌ，所以疏形管路中有６　ｍＬ甲烷　（７）分析甲烷和氢气：根据表１中发生炉气的技术　要求，取剩余全部样气送人量气管，在中心三通旋塞处　加氧气１５　ｍＬ一２５　ｍＬ，记下量气管读数　５，则参加爆　炸气体总量Ｖ６＝Ｖ５＋６．０，把量气管内全部混合气体送　人爆炸瓶进行爆炸，冷却５次半后将全部气体送入量　气管中，记下量气管读数　７。将剩余气体送入二氧化　碳吸收瓶，吸收后将样气送人量气管，吸收至读数不变　记为　８，则甲烷体积分数ｐ５＝Ｒ（　７一　８）＋１００ｘ１００％，　和氢气实际上没有参与爆炸，参加爆炸的不是全部气　体，导致甲烷和氢气体积分数比标准气体数值偏低，氮　气体积分数比标准气体数值偏高。建议计算倍数Ｒ取　２，使量气筒中的气体为全部剩余气体的１／２，相应加入　氧气量按照标准减半，同样一次爆炸，则其他气体含量　计算和上述公式一样，甲烷体积分数　５＝２ｘ（Ｖ７一Ｖ８）÷　１００ｘ１００％，氢气体积分数ｅ６＝２ｘ２／３ｘ［Ｖ６一Ｖ７—２ｘ（Ｖ７一　８）］＋１００ｘ１００％。　氢气体积分数￣６＝２Ｒ／３ｘ［Ｖ６一Ｖ７—２ｘ（Ｖ７一Ｖ８）］＋１００ｘ　１００％。　（８）通过上述的吸收及燃烧法测定后，剩余的气体　氮气体积分数￣７＝１００—　１一　２—　３一　４一　５一　６。　５结果　计算倍数Ｒ取２，加入氧气量按照标准减半，一次　爆炸得出的结果（见表４）和标准气体对照，其结果基本　３奥氏气体分析仪分析发生炉气时发现的问题　我们把发生炉气标准气体组分（见表２）依据上述　表１　不同气体进行爆炸的技术要求　气体种类　混合煤气　人工　煤气　吸收后剩余气体倍数１／Ｒ　计算倍数　加人氧气量／ｍＬ　１／２　１／３　１／２　爆炸次数　分４次　分４次　分３次　各次气体量／ｍＬ　约ｌ０，２０，３Ｏ，４０　约１Ｏ，２０，３０，４０　约１０２０。＞５０　，２　３　２　６０～７０　６５－７５　４０￣４５　焦炉气、纯炭化炉气、油制气　水煤气　发生炉气　沼气　全部气体　１／３　１　３　１５－２５　７０－８０　分１次　分４次　全部　约１０，２０，３０，４０　李永斌，李松提高用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分准确度的建议　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ＣＯＷｌ　问题探讨　表４　Ｒ为２时标准发生炉气体测试组分　，ｐ（－－氧化　（不饱　（氧　‘ｐ（一氧　（甲　‘ｐ（氢　（氮　精度，对ＧＢ／Ｔ　１　２２０８－２００８￣人工煤气组分与杂质含量　测定方法》的修订有一定的参考价值。　参考文献　　．碳）／％　和烃）／％　气）／％　化碳）／％　烷）／％　气），％　气）／％　３．６０　０．８　０．２　３０．０　２．６　１４．０　４８．８　［１］　中华人民共和国住房和城乡建设部．人工煤气组　分与杂质含量测定方法：ＧＢ／Ｔ　１２２０８－２００８［ｓ］．北京：　中国标准出版社，２００９．　符合要求，证明分析结果及所采取的措施正确。　６结论　用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分时，分析甲　烷及氢气体积分数时计算倍数　取２，避免了计算倍　数　取１时（参加爆炸的气体实际上不是全部气体，疏　（责任编辑：孙硕）　作者简介：李永斌，男，１９８３年生，太原天然气有限　公司检测站工程师；李松，男，１９６７年生，太原天然气　形管路中的甲烷和氢气实际没有参与爆炸）引起的误　差，提高了用奥氏气体分析仪分析发生炉气组分时的　有限公司检测站站长。　Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　Ｇａｓ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　ＬＩ　Ｙｏｎｇｂｉｎ，ＬＩ　Ｓｏｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ＧＢ／Ｔ　１　２２０８－－２００８　ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｇａｓ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｅｍｅｒｇｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｒ　ｇａｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　ｇａｓ　ａｎａｌｙｚｅｒ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｓｏｍｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｔｈａｔ　ａｒｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｈａｖｅ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌＨｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ＧＢ／Ｔ　１２２０８—２Ｏ０８．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　ｇａｓ　ａｎａｌｙｚｅｒ；ｆｕｒｎａｃｅ　ｇａｓ；ｇａｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　（上接第１１８页）　２－Ｄ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　Ｒａｔｉｏ　ｏｆ　Ｏｒｉｉｃｅ　ｆＥｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｓｉｐａｔｏｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏｙａｎ，ＹＡＮＧ　Ｙｕ，ＹＡＯ　Ｊｉａｗｅｉ，ＹＵＡＮ　Ｐｅｎｇｚｈａｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｏｒｉｆｉｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｏｒ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｈａｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｄａｍａｇｅ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｆｉｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｆｕｉｄ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｉｆｃｅ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｕｌｅ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｎｕｍｂｅｒ，ａｎｄ　ｏｂｔａｉｎｓ　ｔｈｅ　ｅｍｐｉｉｒｃａｌ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｂｙ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎＴｈｅ　．ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔ　ｈａｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｒｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　ＥＹ　ＫＷＯＲＤＳ：ｏｒｉｉｆｃｅ　ｅｎｅｒｙ　ｄｉｇｓｓｉｐａｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　１２１