液氧中乙炔含量与总碳含量的换算

气相色谱法测定液氧总碳张永忠（云南天安化工有限公司，云南安宁，650309）摘要：利用镍转化炉在高温下将二氧化碳和一氧4化碳转化为甲烷，采用FID检测器，通过测定甲烷含量来测定微量二氧化碳和一氧化碳的含量，同时可以测定烃类。

关键词：色谱法镍转化炉FID 一氧化碳二氧化碳烃类云南天安化工有限公司52000Nm3/h空分装置为公司50万吨/年以煤为原料合成氨装置的配套装置，是合成氨装置的有机组成部分，是国内大型空分装置之一。

它为煤气化及合成氨装置提供纯氧、纯氮、液氮并生产商品液氩、液氧。

目前，在空分液氧的分析中，二氧化碳、一氧化碳及烃类的含量直接关系到空分装置的稳定运行及其安全性，因此，准确、快速的分析结果对空分装置的运行意义重大。

1 实验部分1.1 方法原理图1 气相色谱仪原理、结构、气路流程在气相色谱仪色谱柱出口与FID检测器进口处接一个镍转化炉（转化炉温度设定为400℃），如图1所示。

氢气为载气，当一氧化碳和二氧化碳经过色谱柱被分离后分别进入镍转化炉，微量的一氧化碳和二氧化碳在镍粉的催化作用下，分别与氢气发生反应，生成可以在FID响应的甲烷气体。

2424002+CCO H CH H O∆︒+−−−−→镍催化剂22424004+2CCO H CH H O∆︒+−−−−→镍催化剂甲烷气体在FID中产生信号后，通过外标法可以间接计算出一氧化碳和二氧化碳的含量。

同时气体中的烃类不受镍转化炉的影响，经色谱柱分离后进入检测器，从而同时检测出微量的烃类组分，从而达到总碳的分析。

1.2 仪器和材料仪器为氢火焰检测器的气相色谱分析仪；记录仪为电脑及仪器自带工作站；载气为钢瓶高纯氢气（或氢气发生器发生的氢）；定量管为1ml；色谱柱为2根不锈钢管，柱直径分别为3m m×2.5m，填充HayeSep N单体和3mm×2.5m，填充13X单体；镍转化炉为镍粉；标准气为北京分析仪器厂的 2.1 ppm CO2、2.0 ppm C2H4、2.0 ppm C2H6、1.9 ppm C2H2、1.9 ppm CH4和1.9 ppm CO，N2为平衡气；取样器为锡箔球胆；1.3 操作条件柱箱温度60℃；镍转化炉温度400℃；氢火焰检测器温度250℃；氢气流量20ml/min；检测器氢气流量30 ml/min，空气流量450 ml/min；运行时间20min；1.4 分析要求空气中所含碳氢化合物的量非常少，但这些碳氢化合物可以在液氧和富氧液中积聚，达到足够的含量而发生爆炸反应。

气体岗第三级题库一、简答题1、什么是基线？答：基线指只有栽气通过检测器时的电信号；2、什么是噪声？答：噪声是指基线在短时间内的波动。

3、什么是死时间(t0)？答：指不被固定相吸附或溶解的气体(如空气)，从进样到柱后出现浓度极点的时间，它是气体流经色谱柱空隙所需的时间。

4、什么是保留时间(tr)？答：指样品组分从进样到柱后出现浓度极点的时间。

5、什么是校正保留时间(tr`)？答：指扣除死时间的保留时间。

tr`＝tr－t06、什么是死体积(V0)？答：指惰性组分(如空气)从进样到柱后出现浓度极点所通过的载气体积，死时间乘以载气流速即得死体积。

V0=t0×F0（校正到柱压下载气在柱内的平均流速）7、什么是校正保留体积(Vr`)？答：校正保留时间乘以载气流速即得校正保留体积。

Vr`=tr`×F0或Vr`=Vr-V08、什么是保留体积(Vr)？答：保留时间乘以载气流速即得保留体积。

Vr=tr×F09、什么是半峰宽？答：峰高一半处色谱峰的宽度。

10、什么是相对保留值(V12)？答：某组分校正保留值和基准物质校正保留值的比值，即：V12= t1`/ t2`= V1` /V2`。

11、什么是分配系数？答：平衡时物质组分在固定相和流动相中的浓度比K随温度变化，与柱中固定相和流动相的体积无关。

12、简要说明气相色谱分析法的分离原理。

答：气相色谱法的分离原理是基于不同物质组分在流动相（气相）和固定相两相间的作用力不同，当试样通过色谱柱时，试样中的各组分在两相中进行反复多次的分配，最终可使作用力不同的各个组分彼此得以分离。

13、气相色谱仪的基本组成包括哪些部分？答：载气系统、进样系统、色谱柱、检测系统、记录系统14、气相色谱常用的定性方法有哪些？答：（1）用已知保留值定性；（2）根据不同柱温下的保留值定性；（3）根据同系物保留值的规律关系定性；（4）双柱、多柱定性。

15、气相色谱常用的定量方法有哪些？答：（1）外标法；（2）内标法；（3）叠加法；（4）归一化法。

1.液氧中乙炔含量是1mg/L，如果换算成ppm是多少
解：
乙炔的相对分子质量为26，1mol气体所具有的标准体积是22.4L，所以乙炔的密度为26/=1.16g/L,而1mg乙炔所占体积为1mg ÷1.16g/L=0.000862L，1L液氧的体积为800L，因此换成ppm为：800＝×10-6=1ppm
2.在液氧中，除了乙炔(C2H2)以外，还有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H4)等其他碳氢化合物。

这些物质均是可燃物质，有时，虽然乙炔含量没有超标，但是，碳氢化合物含量过高，也有产生爆炸的危险，因此，要求这些碳氢化合物的总量控制在允许范围以内。

通常，以每升液氧中的总含碳量来表示，要求总含碳量在30mg/L以内。

液氧中碳氢化合物的组分较多，但甲烷约占有80%～90%，因此，测定碳氢化合物的总含量的方法是将它们在催化剂的作用下加氢转化成甲烷后测定甲烷的含量。

当液氧中甲烷的体积分数为1×10-6时，即甲烷含量为L，或是×16/=L。

由于甲烷的相对分子质量为16，其中碳占的份额为75%，所以，表示成碳含量为×75%=L。

如果要控制液氧中总碳量在30mg/L以下，就需控制甲烷的含量在30/75%=40mg/L=50mL/L以下，即体积分数在50××10-6/16=70×10-6以下。

一、液氧贮存的安全管理液氧贮存的目的是为了保证制氧设备临时停车检修或氧气压力低时供生产用氧,随之而来的液氧贮存过程又是一个很复杂的安全管理问题。

几十立方米乃至上百立方米液氧的长期存放无疑是一个巨大的安全隐患,一旦发生事故,后果不堪设想,为确保液氧安全贮存,应做好以下几方面的安全管理工作。

1、在液氧贮存现场应配置足够的消防设施,如大型CO2干粉灭火器、消防栓等。

同时应考虑在现场条件许可的情况下,尽可能的配置或利用原有的液氮、液氩贮槽足够的液氮、液氩量,当液氧贮槽泄漏,现场氧浓度超标,靠自然通风不能很快降下来时,可启开中压氮气贮罐阀门用氮气进行稀释,效果十分明显。

万一发生火灾,可采用远距离遥控打开液氮、液氩贮槽紧急喷射装置进行有效灭火,可避免重大事故发生。

2、氧贮槽现场严禁存放易燃易爆物品,照明及电气开关必须是防爆型的。

3、液氧贮槽必须设置单独的导除静电设施和防雷击装置。

导除静电的接地电阻不得大于100Ω,防雷击装置最大冲击电阻不得大于30Ω,并且要做到至少每年测定一次。

4、液氧贮存场所四周必须设置牢固可靠的防护围栏,安全通道和安全口,并有醒目的警示标志。

5.严格控制贮槽液氧中的乙炔含量和总烃量,每周至少分析化验一次。

其乙炔含量不得超过0.1×10-6总烃含量不得超50×10-4,超过时必须及时排放液氧进行置换处理。

6.为防止液氧贮槽上管道、阀门处碳氢化合物局部浓缩积骤,应对不常使用的阀门每周至少开关一次,时间应在15分种以上,使管道、阀门中的死气强行流动,以稀释其中的碳化合物,避免局部燃爆事故发生。

7.氧气是不燃气体,但由于碳氢化合物和激发能源的存在,就具备了燃爆的可能性。

因此要最大限度地消除引发液氧燃爆的激发能源,液氧贮存期间,应尽量避免与其有关的检修作业,严禁对液氧设施进行撞击、加热、焊接。

8.液氧贮存的时间不宜太长,即使是乙炔等碳氢化合物不超标,也要定期进行置换。

静态贮存至少3个月置换一次,动态贮存至少半年置换一次,这样才能防患于未然。

发生空分设备事故原因分析与管控措施发生空分设备事故原因与管控措施一、空分设备物理爆炸发生原因为：1、存有低温液体的分馏塔内进入大量高温气体，低温液体急剧汽化，造成分馏塔内压力升高，安全阀卸压速度慢，空分塔发生变形破裂。

2、空分冷箱内存有低温液体的分馏塔外装满数千立方保温材料珠光砂，分馏塔发生漏液故障，珠光砂内就会存有大量低温液体，遇到高温气体，低温液体急剧蒸发，把空分冷箱撑破，珠光砂大量喷到周围，专业术语称为砂爆或液爆。

二、空分设备化学爆炸发生原因为：1、1%液氧排放不及时，液氧中碳氢化合物积聚，达到超标，液氧中的总碳氢化合物，尤其是乙炔，会发生超标反应，造成化学爆炸。

液氧中乙炔超过0.5PPm或者碳氢化合物总含量超过300PPm，就有可能发生自燃爆炸。

2、膨胀机密封气管道堵塞，膨胀机轴承润滑油经过油封渗入到空气侧，被膨胀空气带入上塔，造成上塔底部主冷液氧中总碳氢化合物含量超标。

3、分子筛后二氧化碳分析仪失灵，并且分子筛发生超期使用，超温使用，再生不足，进入游离水，进油中毒等原因，不能完全吸附二氧化碳、总碳氢化合物等，碳氢化合物穿过分子筛进入分馏塔内，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。

4、对于自由端轴承在吸风管内的空压机来说，自由端轴承密封气管断开或堵塞，吸风管内产生的负压会把轴承内的、润滑油吸入空气中，造成分子筛中毒，空气中的总碳氢化合物会穿过分子筛，进入分馏塔内，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。

5、由于化工厂或化工车辆放散口在空压机吸风口附近放散杂环烃1#、杂环烃2#、粗酚、轻粗苯、硫磺、硫酸铵等化产气体，空气含有大量的总碳氢化合物。

空压机吸入总碳氢化合物含量高的空气，会造成总碳氢化合物会穿过分子筛，进入分馏塔内，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。

三、针对以上各种危险因素，制氧应制定相应的管控措施：1、操作空分塔进塔阀门必须缓慢，热空气进塔速度根据压力变化逐步调整。

制氧安全知识题库制氧厂试题库一、填空题：1、空分主冷液氧的防爆措施之一，液氧中乙炔含量控制在（0.1）ppm以下。

2、氧气燃烧爆炸的条件（可燃物）、（助燃物）、（激发能源）。

3、液体储槽盛装液体时，国家安全规范规定不能超过容量的（95%）。

4、主冷液氧液位必需采取（全浸式）操作。

5、制氧站区内动火，必须取样化验，需满足氧含量在小于（23%），在容器或冷箱内氧含量在（18—23%）之间。

6、氧压机安装结束后试机，必需采用（氮气）或（干燥无油的氮气）。

进行试机。

7、氧气压力表的使用必须是带有（禁油）的标志。

8、（水份）、（二氧化碳）进入空分塔内危害很大，它会堵塞设备、阀门、管道，使仪表失灵，氧提取率降低。

9、在制氧站区动火检修，必须办理（动火许可证）、（检修报告书）。

10、在正常情况下，氧气在空气中的容积比例为（20.9％），标准状态下的密度为（1. 429）kg/m3，常压下液化温度为（—182.98）℃。

氧气的制取有哪几种方法（化学法）、（吸附法）、（电解法）、（深度冷却法）。

11、氧气安全技术的核心是（防火、防爆）。

12、按压力容器的设计压力（P）分类，压力容器可分为（低压）、（中压）、（高压）、（超高压）。

13、低压容器（代号L）的压力范围在（0.6~1.6MPA ）之间。

中压容器（代号M）的压力范围在（1.6~10MPA ）之间。

14、压缩空气的管道颜色是（深蓝色），氧气的管道颜色是（天蓝色），氮气为（浅黄色），污氮为（棕色），氩气为（银灰色），蒸汽的管道颜色是（红色），上水与下水的管道颜色是（绿色），油（进）与油（出）的管道颜色是（黄色），原料空气的管道颜色是（浅蓝色）。

15、乙炔在液氧中报警限为（0.1 ）PPM，停车限（ 1 ）PPM。

16、依据GB8958《缺氧危险作业安全规程》中有关规定，当空气中氧气浓度低于（18％）就属缺氧。

17、压力容器的安全装置，按其使用性能或用途来分，可分为（联锁装置）、（计量装置）、（泄压装置）、（警报装置）。

空分塔主冷液氧中烃类的控制事故分析预防篇空分塔主冷液氧中烃类的控制焉p静瑜8 (新疆独山子石化公司乙烯厂空分空压车间 33600)独山子石化公司乙烯厂有两套空分装置，包括一台液氧大槽(300M3)，采用带冷冻机预冷的常温分子筛吸附净化空气，带增压透平膨胀机的全低压空分流程，分离部分采用杭氧KDON一4500,9000型空分设备。

装置于1994年9月投产至今。

由于存在于空分塔主冷液氧中的乙乙烯、丙烯等烃类化合物是影响空分设备安全运行的重要因素，是引起空分塔爆炸的主要炔、之一。

因此我们不断采取措施，对主冷液氧中的烃类进行严格的控制，保证两套空分设备原因全运行。

的安1、空分塔主冷液氧中烃类的形成及危险性1(I液氧中烃类的形成采用低温精馏的空分装置，以环境空气为原料，利用空气中的氧、氮沸点不同(在低温精馏下将氧、氮分离。

原料空气经过分子筛吸附净化后，绝大部分烯烃、炔烃等不饱和烃类化台物能有效除去，烷烃及小部分的未馥吸附后的烯烃、炔烃等化台物在生产过程中随原料空气进入分馏塔。

在下塔烃类随富氧液空不断被送入上塔，最终集中在主冷液氧中。

由于液氧中的烃类的沸点都比氧的沸点高，且相差较大，如:乙炔的沸点为189K，因此只有极小部分烃类随氧气产品带出分馏塔而大部分烃类聚积在主冷液氧中。

1(2液氧中烃类的危险性烃类的危险性主要是由于其本身的化学稳定性决定的。

乙炔是不饱和碳氢化舍物，参键结构，具有很高的化学活性，性质极不稳定。

而且乙炔在产冷液氧中的溶解度很低，约为5(6X 10’(,乙炔含量一旦超过其溶解度，乙炔就会以白色剧态微粒悬浮在液氧中。

有时乙炔在液氧中的含量未超过其溶解度，由于通道堵塞等原因，会产生乙炔局部浓度浓缩而析出(固态乙炔在静电，摩擦、臭氧、氮的氧化物等引爆源的作用下与氧作用产生爆炸。

当液氧中的乙炔含量过高时，其它烃类的含氧必升高(受乙炔点火的诱发，其它烃类的存在加剧了爆炸。

甲烷、乙烷、丙烷、等烃类化学性质不活泼，在液氧中溶解度也较大。

制氧厂试题库一、填空题：1、空分主冷液氧的防爆措施之一，液氧中乙炔含量控制在(0。

1)ppm以下。

2、氧气燃烧爆炸的条件（可燃物）、(助燃物）、（激发能源）。

3、液体储槽盛装液体时，国家安全规范规定不能超过容量的（95%）.4、主冷液氧液位必需采取（全浸式）操作。

5、制氧站区内动火，必须取样化验,需满足氧含量在小于（23%)，在容器或冷箱内氧含量在（18-23％）之间。

6、氧压机安装结束后试机,必需采用（氮气）或(干燥无油的氮气）。

进行试机。

7、氧气压力表的使用必须是带有（禁油）的标志。

8、（水份)、（二氧化碳）进入空分塔内危害很大，它会堵塞设备、阀门、管道，使仪表失灵,氧提取率降低。

9、在制氧站区动火检修，必须办理(动火许可证)、（检修报告书）。

10、在正常情况下,氧气在空气中的容积比例为（20。

9％），标准状态下的密度为（1. 429）kg/m3，常压下液化温度为（—182。

98）℃。

氧气的制取有哪几种方法（化学法)、(吸附法）、(电解法）、( 深度冷却法）.11、氧气安全技术的核心是(防火、防爆）。

12、按压力容器的设计压力（P)分类，压力容器可分为( 低压）、（中压)、（高压）、（超高压）。

13、低压容器（代号L）的压力范围在( 0.6～1.6MPA ）之间.中压容器(代号M）的压力范围在（1。

6～10MPA )之间。

14、压缩空气的管道颜色是（深蓝色），氧气的管道颜色是（天蓝色)，氮气为（浅黄色）,污氮为（棕色）,氩气为( 银灰色）,蒸汽的管道颜色是（红色)，上水与下水的管道颜色是（绿色），油(进）与油(出）的管道颜色是(黄色），原料空气的管道颜色是(浅蓝色)。

15、乙炔在液氧中报警限为（0。

1 )PPM，停车限（ 1 ）PPM。

16、依据GB8958《缺氧危险作业安全规程》中有关规定，当空气中氧气浓度低于（18％）就属缺氧.17、压力容器的安全装置,按其使用性能或用途来分，可分为（联锁装置）、（计量装置）、（泄压装置）、（警报装置).18、安全阀按其整体及加载结构可以分为（杆杠式）、（弹簧式)、(脉冲式）.19、操作者的素质要求的基本是“四懂四会”，其中四懂是指（懂结构、懂原理、懂性能、懂用途）。

液氧中乙炔含量的比色法分析1、方法原理借助于液氧的温度将试样中蒸发出的乙炔冻结（在标准大气压力下，乙炔的沸点为-83℃，液氧的沸点为-183℃）。

被冻结的乙炔在常温下用氮气吹入乙炔吸收剂。

在乙炔吸收剂的胶体溶液中，乙炔与氯化亚铜作用生成了均匀的紫红色溶液。

利用分光光度法进行测定，可确定乙炔的含量。

反应式：2Cu(NO3)2+4NH4OH+2NH2OH·HCl →Cu2Cl2+4NH4NO3+N2↑+6H2O ------ （1）Cu2Cl2 +C2H2+2NH4OH→Cu2C2+2NH4Cl+2 H2O --------（2）2、仪器与设备乙炔含量测定装置如图1所示。

所需主要仪器：a.分光光度计；b.蒸发瓶：250mL；c.吸收瓶：20 mL；d.蛇形冷凝管：18~22圈；e.微量注射器：50μL；f.冰瓶：内径200mm，高250mm。

3、试剂与溶液试剂与溶液如下：a.溶解乙炔：要求纯度在90％以上；b.氨水（1+1）：取50 mL氢氧化铵，用水稀释到100 mL，摇匀；c.硝酸铜溶液：称取10g硝酸铜，溶解于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；d.盐酸羟胺溶液：称取46 g盐酸羟胺，溶解于100mL容量瓶中，定容；e.白明胶溶液：称取0.5 g优质白明胶，加25mL水，加热使其溶解；f.无水乙醇；g.乙炔吸收液：在100mL容量瓶中，加入硝酸铜溶液5mL，氨水（1+1）5mL，盐酸羟胺溶液5mL，于沸腾水浴中加热还原成无色，在加入白明胶溶液4.5 mL及无水乙醇32mL，用水稀释至刻度，摇匀；h.氮气。

4、标准曲线的绘制4．1 以乙炔气体制备标准标准曲线的绘制如下：a.在6支25mL容量瓶中，分别加入乙炔吸收液至刻度，并盖上胶塞；b.用50μL的微量注射器分别向容量瓶的乙炔吸收液内注入5、10、15、20、25、30μL已知纯度的乙炔气，摇匀；根据公式1计算出每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积：C i=C1×V i -----------------------------------------（1）V1式中：C i ----------容量瓶中每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积，μL/mL；C1 ----------乙炔气的纯度，％；V i----------注入到容量瓶乙炔的体积，μL；V1----------容量瓶中吸收液的体积，mL。