案例解析】气相色谱仪在焦炉煤气制LNG项目中的应用

检测人王大锤

2024/07/15

私聊

气相色谱（GC）

目前我国在建焦化及焦炉煤气制甲醇、LNG项目有很多，本文拟通过一个经典焦炉煤气制LNG项目的成功案例，来和大家分享下气相色谱在焦炉煤气制LNG项目中的应用情况。

作为一名设计师，除了要有精湛的设计水平，行业动态也应时刻关注，这两年就个人设计工作而言，焦化、焦炉煤气制甲醇、LNG项目相对比较多，可见这类项目近年比较热。个人分析是由于国家将持续推动供给侧结构性改革，我国焦化行业仍以淘汰过剩及落后产能、加强装备水平升级、推广使用干熄焦节能技术、园区化及集约化发展、完善并延伸产业链等为重点发展方向，从而推动实现焦化行业的绿色转型升级。

焦炉煤气作为炼焦过程中最主要的副产品，与煤化工相比，焦炉煤气合成产品具有明显成本优势和很少的政策限制。

综上可知，目前我国在建焦化及焦炉煤气制甲醇、LNG项目会很多，本文拟通过一个经典焦炉煤气制LNG项目的成功案例，来和大家分享下气相色谱在焦炉煤气制LNG项目中的应用。

项目概况

本项目生产规模为年产7万t/a LNG，11万t/a甲醇。年操作8000小时。

本项目主要有气柜、焦炉气压缩、精脱硫、甲醇合成、合成气压缩、甲醇精馏、MDEA脱碳装置、冷剂压缩、螺杆压缩、干燥液化装置、甲醇罐区、LNG罐区、循环水等装置。

色谱使用实景展示

主要分析项目及控制指标

序号	分析项目	分析内容	控制指标
序号	分析项目	分析内容	控制指标
一	气柜
1	煤气	O₂	<0.5%(体积)
二	焦炉气压缩
1	氮气	O₂	0.1(v%)
三	精脱硫
1	焦炉气	H₂S	275mg/Nm³
		有机硫(包括二甲基二硫醚噻吩、硫醚、硫氧化碳)	30mg/Nm³
2	焦炉气	H₂S	304mg/Nm³
		有机硫	1.5mg/Nm³
3	焦炉气	H₂S	32mg/Nm³
		有机硫	<0.1ppm
4	焦炉气	H₂S、有机硫	<0.1ppm
5	焦炉气	H₂S、有机硫	<30ppb
6	焦炉气	分析焦炉气组成
四	甲醇合成
1	合成气	H₂
		CO
		CO₂
		CH₄
		N₂
		CH₃OH
		O₂
2	热媒	H₂
		CO
		CO₂
		CH₄
		N₂
		CH₃OH
五	合成气压缩
1	氮气	O₂	0.1(v%)
六	甲醇精馏
1		甲醇	54~58%（wt）
		乙醇	0.16%（wt）
		CO	0.33%（v）
七	MDEA脱碳装置
1	原料气	H₂
		CO
		CO₂
		CH₄
		N₂
		CmHn
2	吸收气	H₂
		CO
		CH₄
		N₂
		CmHn
3	脱碳气	H₂
		CO
		CH₄
		N₂
		CmHn
		CO₂
八	冷剂压缩
1	氮气	O₂	0.1(v%)
九	螺杆压缩
1	氮气	O₂	0.1(v%)
2	氮气	O₂	0.1(v%)
十	干燥液化装置
1	天然气	全组份
2	乙烯	C₂H₄
		C₂H₂
		CO₂
3	丙烷	C3
		C5+
		CO₂
4	异戊烷	异戊烷
		正戊烷
		C6+
		CO₂

注：由于涉及部分工艺包，故对分析项目和控制指标做了删减。
从以上分析表格中我们可以看到，此类项目色谱主要用来分析气体、醇类等组分，色谱配置需要看分析项目和控制指标及分析频次，此外还需根据业主实际情况来综合考虑，比如是否有依托的老化验室、是否一些项目不测考虑委托有资质的机构定期来检测等等，比如焦炉煤气制甲醇、LNG等项目，作为原料气焦炉煤气在上游也就是焦化项目中会检测其组分，那作为下游企业是否还需要再检测，这些就需要企业根据自身管理机制等自行决定。

在此类项目中大部分都是常规检测，这类色谱比较好配置，有一些微量组分如硫化时分析有机硫<0.1ppm；脱硫槽出口有机硫<30ppb；干燥液化装置异戊烷中CO₂≤50ppm等项目含量很低，就比较难检测，需要选择合适的检测器和色谱柱等。

色谱配置

本项目业主最终根据分析项目、控制指标和分析频次结合业主操作人员的数量，对气相色谱做了如下配置。

1、仪器配置汇总表

序号	设备名称	单位	数量	说明
1	气相色谱仪	台	2	对排放气、原料气、吸收塔顶气、脱碳气常规组分分析
2	气相色谱仪	台	1	煤气、MDEA溶液分析
3	气相色谱仪	台	1	焦炉气分析
4	气相色谱仪	台	2	精甲醇、杂醇、粗甲醇分析
5	气相色谱仪	台	1	LNG、混合冷剂分析

2、仪器配置清单

（1）样品基体：排放气、原料气、吸收塔顶气、脱碳气分析组分：煤气中O₂（0.5%），氮气中O₂（0.1%），冷剂压缩：N₂中O₂：0.1%，螺杆压缩：N₂中O₂：0.1%，焦炉气全分析（主要为H₂、O₂、N₂、CH₄、CO、CO₂、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯）

序号	名称	规格型号	数量	单位	备注
1	气相色谱仪	气相色谱主机SP-3510	1	台
2		TCD填充系统	2	个
3		填充注样器系统	2	个
5		自动十通阀	1	个
6		自动六通阀	1	个
7		Porapak Q 6m*3mm	1	根
8		5A分子筛 3m*3mm	1	根
9		GDX-104 3m*3mm	1	根
10		色谱备件箱	1	套
11	工作站	BF-3000软件	1	个
12		联想扬天M4000q电脑	1	台
13		联想LJ2205激光打印机	1	台
14	气体净化器		1	套
15	标气		1	套
描述：采用TCD检测器，氢气做载气，十通阀进样，Q柱预分离，5A柱分析O₂、N₂、CO、CH₄，其余组分通过十通阀反吹出去；六通阀进样，GDX-104柱分析二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯。差减法计算氢气的含量。

（2）样品基体：煤气、MDEA溶液分析组分：苯、萘（1ppm以上）、MDEA

序号	名称	规格型号	数量	单位	备注
1	气相色谱仪	气相色谱主机SP-3510	1	台
2		FID毛细系统	2	个
3		毛细注样器系统	2	个	采用钝化后的注样器及管路
4		HP-WAX 30m0.32mm0.50um	2	根
5		自动惰性六通阀	2	个
6		色谱备件箱	1	套
7	工作站	BF-3000软件	1	个
8		联想扬天M4000q电脑	1	台
9		联想LJ2205激光打印机	1	台
10	气体净化器		1	套
11	标样和内标	国家标准物质中心提供	1	套
12	标气		1	套
描述：采用FID检测器，氮气做载气，HP-WAX 柱分析苯、萘，苯用六通阀进样。

（3）样品基体：焦炉气分析组分：H₂S：10ppb以上、有机硫（二甲基二硫醚噻吩、硫醚、硫氧化碳）：1ppm以上。

序号	名称	规格型号	数量	单位	备注
1	气相色谱仪	气相色谱主机SP-3510	1	台
3		FPD毛细系统	2	个	钝化气路、检测器
4		毛细注样器系统	2	个	钝化气路、检测器
5		惰性自动六通阀	2	个
6		HP-PLOT Q 30m0.53mm20.0um	2	根
7		色谱备件箱	1	套
8	工作站	BF-3000软件	1	个
9		联想扬天M4000q电脑	1	台
10		联想LJ2205激光打印机	1	台
11	气体净化器		1	套
12	标气		1	套
描述：采用FPD检测器，氮气做载气，惰性六通阀进样，HP-PLOT Q柱分析，外标法定量。

（4）样品基体：精甲醇、杂醇、粗甲醇分析组分：粗甲醇中甲醇（1ppm -90%）、轻组分（二甲醚）：1ppm以上，甲醇残液中甲醇：1ppm-0.5%，杂醇：甲醇：1ppm-30%、丁醇：1ppm-12%

序号	名称	规格型号	数量	单位	备注
1	气相色谱仪	气相色谱主机SP-3510	1	台
2		FID毛细系统	2	个
3		毛细注样器系统	2	个	采用钝化后的注样器
4		HP-PLOT Q 30m0.53mm20.00um	2	根
5		色谱备件箱	1	套
6	工作站	BF-3000软件	1	个
7		联想扬天M4000q电脑	1	台
8		联想LJ2205激光打印机	1	台
9	气体净化器		1	套
10	标样	国家标准物质中心提供	1	套
描述：采用FID检测器，氮气做载气，HP-PLOT Q柱分析甲醇、丁醇、二甲醚。

（5）样品基体：LNG、混合冷剂分析组分：氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、己烷。
各组分检出限：氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷，以上组分0.1%以上，丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、己烷，以上组分1ppm以上。微量的一氧化碳、二氧化碳（1ppm以上）。

序号	名称	规格型号	数量	单位	备注
1	气相色谱仪	气相色谱主机SP-3510	1	台
2		TCD单填充系统	1	个
3		FID毛细系统	1	个
4		毛细注样器系统	1	个
5		填充注样器系统	1	个
7		辅助系统	1	个
8		自动十通阀	2	个
9		自动六通阀	2	个
10		HP-PONA 50m0.25mm0.50um	1	根
11		13X分子筛 3mm*3m	1	根
12		Porapak N 3mm*6m	1	根
13		Porapak Q 6m*3mm	1	根
14		TDX-01 1m*3mm	1	根
15		转化炉	1	个
16		色谱备件箱	1	套	随机附带
17	工作站	BF-3000软件	1	个
18		联想扬天M4000q电脑	1	台
19		联想LJ2205激光打印机	1	台
20	气体净化器		1	套
21	标气		1	瓶
描述：一次进样全分析。采用TCD检测器，氦气做载气，十通阀进样，一根N柱预分离，13X柱分离氢气、氮气、甲烷、一氧化碳，二氧化碳、乙烷在六通阀的气阻上出，其它气体通过十通阀反吹出去。C3开始的物质采用FID检测器分析，六通阀进样，氮气做载气，HP-PONA柱分析。采用FID检测器，氮气做载气，十通阀进样，Q柱预分离，TDX-01柱+转化炉分析微量的二氧化碳，其余组分通过十通阀反吹出去。