赛里安关于氢气中痕量、超痕量硫化物检测的解决方案

前言：全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革，随着全球能源需求不断增加，全球电气化趋势明显，未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化，进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取，氢能将成为第三次能源变革的重要媒介。现在工业上制造氢气有四种方法：一个是选用化石燃料制取氢气；二是以化工副产物中提炼氢气；三是选用生物的甲醇甲烷制取氢气；四是充分利用太阳能、风能等大自然能量来进行水的电解。其中前三种方法由于原料及工艺，不可避免的造成氢气中还有或多或少的硫化氢，硫化氢对于工业生产中的催化剂会造成不可恢复的损坏，氢气燃烧后产生的硫化物会造成环境污染和危害人类健康。本应用通过PFPD脉冲火焰光度检测器检测痕量（ppm级别）的硫化物和通过SPT（样品预浓缩仪）富集后，PFPD检测超痕量（ppb级别）的硫化物。其中SPT作为SCION独有的样品预浓缩仪，不仅可以选择加热或制冷模式，同时可自主搭配各种填料，最重要的是SPT体积小功能强，可以集成到SCION仪器上由软件统一反控。结论：SCION 456i GC分析仪能够分析氢气中的痕量(ppm)和超痕量(ppb)硫化物。在使用SPT+PFPD的配置下PFPD检测限低至0.2 ppb。同时在ppb浓度下，PFPD的RSD%不超过4%。使用SPT+PFPD分析硫化物，超痕量浓度的校准是使用软件控制的自动气体混合器完成的；通过改变流量，可以在不同浓度下得到不同的校准曲线；同时硫化物线性范围宽；通过洗脱SPT 1分钟就可得到校准曲线。整个SPT+PFPD分析仪会在出厂前完成调试，安装后可以直接使用（由专业的工程师进行安装和技术支持）同时本应用说明中没有显示其他气体中的硫化物，但同样可以在SCION 4X6 GC系列上分析天然气、乙烷、乙烯等其他气体中的硫化物。APPLICATION NOTE TTechcomp A n a lysis of Ul t r a-Trace PPT S u l p hur Sp e c i atio n i n Gas usi n g SPT T ec h no l og y and PFPD Detection Ren ew a b le En erg y 赛里安关于 氢气中痕量、超痕量硫化物检测的解决方案 前言 全 球能源 行 业正 经 历 着 以 低 碳化、无碳 化 、低 污 染 为 方向 的 第三 次 能 源 变 革 ，随 着 全 球能 源 需求不断增加，全 球 电 气 化 趋势明显，未来 以 可再 生能 源 增 长 幅 度最 大 的 电 力 能 源结构 将 持 续变 化，进 一步形成以石 油 、天 然 气 、煤 炭、可再生 能 源 为主 的 多 元 化 能源结构 。 氢 能作 为 一 种清洁、高 效、安全、可 持 续 的二次能 源 ，可通 过 一 次 能 源 、二次能 源 及工业领 域 等多 种 途径获 取 ，氢 能 将 成 为第 三 次 能 源 变革的 重 要 媒介。 现在 工 业 上 制 造氢 气 有 四 种 方法： 一 个 是 选用 化 石 燃料 制取氢气； 二 是以 化工副 产 物 中 提 炼 氢 气 ； 三 是 选用生 物 的 甲醇 甲 烷制取氢气； 四 是充分利用太阳能、风能等大自然能 量 来进行水的电解。 Author： 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司色谱市场部 其中前 三 种 方法 由 于原料及工 艺 ，不可避 免 的造 成 氢 气 中还 有或多或 少的 硫化 氢 ，硫化 氢 对于 工 业生 产 中 的 催化剂会 造 成不可 恢 复 的 损坏，氢 气 燃烧后产 生 的硫化 物 会 造 成 环 境 污 染和 危 害 人 类 健康。 本应用通 过 PFP D 脉 冲火焰光度检测 器 检测痕 量 (p pm级别)的 硫 化物 和 通过S PT(样品 预 浓缩 仪 )富集 后 ，P F P D 检 测 超 痕 量(ppb级别 )的 硫化物 。其 中 SPT作 为 SC I ON独 有 的 样 品 预 浓 缩仪 ，不仅可 以 选择 加 热 或 制 冷 模 式，同时可 自 主搭 配 各 种 填 料 ，最 重要 的 是 SPT体积 小 功 能 强，可 以集 成 到SC I ON仪 器 上 由软件统 一 反控。 本 应 用适用于赛 里 安SCIO N 4X6i GC和8X00 GC平台，图 1显 示 了SCION 456i GC平台。 图1赛里安SCION 456i GC 仪器设 备 SCION 8500 GC 主 机：456i GC或8500GC 进 样：1ml惰性 定 量 环 或 S PT 检测 器 ：PFPD 软件： Compass CDS 色谱柱 ：SCION -Low Sulfur 60m x0.32mm ，SC35795 SPT预 浓 缩 仪 结果与讨论 2.1定量 环 模 式 当 使用 传 统 的阀 (哈 氏合金)加 定 量环 进样模式， PFPD可检 测 痕 量 (ppm级 别 )的 硫 化物 ，下图 是 2ppm浓 度硫 化物色 谱 图。 2pp m 浓度 的 谱图 Peak results： index Name TmeMim Heigni AreefuV.Secl QuanfityImole ppml ICOS 407 2049126 4931274 210 H2S 4.31 3320050 8798451 510 3 CS2 6.81 2186142 488965.2 1.06 4 Methyl Mercaolan 8.66 1637401 3626847 2.10 5 Ethyi Mercaptan 10.79 152260.6 3451352 200 DiMethyi Suinde 512.27 1903564 4450398 2.06 iso-Propyi Mercaptan 12.36 104774.8 254576.4 1.54 n-PronylMercaptan 32.53 1552155 3529641 199 9 iso-Butyl Mercantan 1381 1287546 327040.4 2.03 10 n-Butyi Mercantan 1414 912240 2128871 141 11 Tetra Hydro Thiophene 1695 804531 3261401 202 Tolal 16230110 44876056 23.41 可 以看 到接近 2ppm浓 度 的硫 化 物可以 被 PF P D轻松 检 测 到，同时分离度也满足 分 析要 求。 当 使用S PT(样 品 预 浓缩 仪 )进样模式， PFPD可 检 测超 痕 量 (ppb级别 )的硫化物，下 图 是2-20ppb浓度硫化物色 谱 图。 2-20pp b 浓度的谱图 Peak results ： andex Name Timg QuanlityTepel Heightuvi Area Iuv.Secl Area26 1 COS 621 14.50 50491.0 182620.3 14.503 2 HZS 6.45 6.34 19198.0 74170安 6.342 3 CS2 8.84 24.S0 124471.6 2911774 24.897 4 Methy! Meicantan 10.68 5.33 31256.8 73976.7 6.325 5 Ethyi Mercantan 12.54 5.47 24581.3 639461 5.468 Di Mothyl Suinde 14.28 13.73 72372.6 160582.6 13.731 号7 Iso-Propyl Mencantan 14.35 4.38 22650.1 511730 4.376 8 n-ProoyiMercaotan 14.52 5.51 282357 64491.9 5514 9 iso-ButyLMorcaptan 15.81 5.57 263183 651357 5.569 10 n-Butyl Mercaotan 16.14 2.72 13985.4 318695 2.725 11 Tetra Hydro Thiophene 18.95 10.55 305688 123380.5 10.550 Totall 444130.21 11695244 100.000 可 以看 到 2-20ppb浓度范 围的 硫化物 可 以 被SPT+PFPD轻松 检测 到 ，同 时 分 离度也满足分 析 要求。 SPT +PFPD重复性 Component RSD% COS 3 H2S 3 CS2 1 Methyl Mercaptan 2 Ethyl Mercaptan 2 Di Methyl Sulfide 3 iso-Propyl Mercaptan 4 n-Propyl Mercaptan 3 iso-Butyl Mercaptan 4 n-Butyl Mercaptan 4 Tetra Hydro Thiophene 3 SCION 456i GC 分 析仪能够分析 氢气 中 的痕量 (p pm)和 超痕 量(p p b )硫化物。在 使用 S PT +P F P D的 配 置 下 P F PD检测限 低 至0.2 ppb。同 时 在ppb浓度下，PFPD的RSD%不超 过 4%。 使用SPT+PFPD分 析 硫化物 ，超 痕 量 浓 度 的 校准是使用软 件 控 制的自 动 气 体 混合器完 成 的；通 过改变 流 量，可 以 在 不 同 浓 度 下 得 到 不 同的校准曲线 ；同 时硫 化物 线性 范 围宽 ；通 过 洗 脱 S P T1分钟 就 可 得到 校准曲线。 整 个SPT+PFPD分 析 仪 会 在出 厂前 完 成 调 试 ，安装后 可 以直 接 使 用 (由 专业 的 工程师 进 行安装和 技 术 支 持 )同 时 本 应用 说 明 中 没 有 显 示 其 他 气体中的硫 化 物 ，但 同 样 可 以 在 SCION 4X6GC 系 列 上分 析 天然气 、乙烷、乙烯 等 其 他 气 体 中的硫 化 物 。 为满足客户多方面样品分析需求，天美公 司 可提供从消 耗 品到进样系统全方 位 解决方案，如液体自动进样器、顶 空进样器 、多功能进样器 、热解析仪、吹扫 捕 集浓缩仪等。 TTechcomp 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司 Techcomp Instrument Co.，Ltd 区tec h comp @t e chcomp.c n 天美集团总部 北京分公司 全国免费服务热线 香港新界葵涌永得利广场1座2606 北京市朝阳区北苑路58号航空科技大厦1号楼4层 400-810-7898 ≤852—27519488 、010-64010651 www.techcomp.cn x techcomp@techcomp.com.hk 区 techcomp@techcomp.cn www.techcomp.com.hk 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司 广州分公司 口堂 上海市松江新桥民益路201号16幢 广州市海珠区南边路38号保利1918产业园自编20号楼A218 <021-67687200 <020-32644011