CN105954452A - 非甲烷总烃在线检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种非甲烷总烃在线检测装置，包括一十通阀、一六通阀、一第一色谱柱、一第二色谱柱、一第三色谱柱、一零死体积三通以及一检测器，所述十通阀具有一第一载气入口、一第二载气入口、一样气入口以及一阀放空口，所述六通阀具有一第三载气入口和一样气出口，所述零死体积三通与所述检测器连接，其中样气依次经过样气入口和样气出口进入十通阀和六通阀，第一载气气源能够通过第一载气入口依次经过十通阀、第一色谱柱、第二色谱柱和零死体积三通，最终进入检测器，第二载气气源能够通过第二载气入口进入十通阀并从十通阀的阀放空口出去，第三载气气源能够通过第三载气入口依次经过六通阀、第三色谱柱和零死体积三通，最终进入检测器。

Description

非甲烷总烃在线检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于通过气相色谱仪对气体进行检测的检测装置领域，更具体而言，本发明涉及一种能够提高测试结构准确性并且能延长色谱柱使用寿命的非甲烷总烃在线检测装置及其检测方法。

背景技术

气相色谱仪是将混合样品进行分离分析检测的装置，包括气路***、进样***、分离***、电路控制***、检测***、数据采集及处理***。在气相色谱仪中载气载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别经过检测器检测，通过数据采集***采集到试样中各组分的峰高或面积，经过计算得到需要组分的含量。

现有技术中的气相色谱仪在进行非甲烷总烃的检测时会通过六通阀或十通阀，一次或两次进样得到甲烷的含量和总烃的含量，通过差减法，将总烃的含量减去甲烷的含量，得到非甲烷总烃的含量。这个方法的问题存在以下两点问题：

1、载气中往往含有本底烃类，从而会降低检测器的灵敏度；

2、样品中含有大量的空气，其中氧气在经过检测器时会对其产生干扰，出现干扰峰会对峰形的切割和最终定量产生很大误差，最终降低检测结果准确性。

3、玻璃微球柱在分析总烃时会对部分碳五以上组分产生保留，使检测得到总烃含量偏低，影响最终结果的准确性。

因此，现有技术中采用的非甲烷总烃在线检测装置在检测的过程中不仅会影响检测结果的准确度，而且非甲烷总烃在线检测装置中的色谱柱寿命会受到很大干扰，甚至影响色谱柱的寿命。所以，本领域技术人员亟待发明一种非甲烷总烃在线检测装置，从而解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种非甲烷总烃在线检测装置，所述非甲烷总烃在线检测装置能够提高对于非甲烷总烃的检测结果的准确性。

本发明的另一个目的在于提供一种非甲烷总烃在线检测装置，所述非甲烷总烃在线检测装置能够提高所述非甲烷总烃在线检测装置中的色谱柱的使用寿命。

为达上述目的， 本发明的主要技术解决手段是提供一种非甲烷总烃在线检测装置，所述非甲烷总烃在线检测装置包括一十通阀、一六通阀、一第一色谱柱、一第二色谱柱、一第三色谱柱、一零死体积三通以及一检测器，所述十通阀具有一第一载气入口、一第二载气入口、一样气入口以及一阀放空口，所述六通阀具有一第三载气入口和一样气出口，所述零死体积三通与所述检测器连接，其中样气依次经过所述样气入口和所述样气出口进入所述十通阀和所述六通阀，第一载气气源能够通过所述第一载气入口依次经过所述十通阀、所述第一色谱柱、所述第二色谱柱和所述零死体积三通，最终进入所述检测器进行检测，第二载气气源能够通过所述第二载气入口进入所述十通阀并从所述十通阀的所述阀放空口出去，第三载气气源能够通过所述第三载气入口依次经过所述六通阀、所述第三色谱柱和所述零死体积三通，最终进入所述检测器进行检测。

更进一步地，所述非甲烷总烃在线检测装置还包括一第一定量环和一第二定量环，所述样气在通过所述样气入口和所述样气出口的过程中依次经过所述第一定量环和所述第二定量环。

优选地，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一脱烃净化***、一第二脱烃净化***和一第三脱烃净化***，所述第一脱烃净化***连接于所述第一载气气源和所述第一载气入口之间，所述第二脱烃净化***连接于所述第二载气气源和所述第二载气入口之间，所述第三脱烃净化***连接于所述第三载气气源和所述第三载气入口之间。

更进一步地，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一流量控制***、一第二流量控制***和一第三流量控制***，其中所述第一流量控制***连接于所述第一脱烃净化***和所述第一载气入口之间，所述第二流量控制***连接于所述第二脱烃净化***和所述第二载气入口之间，所述第三流量控制***连接于所述第三脱烃净化***和所述第三载气入口之间。

优选地，所述第一流量控制***、所述第二流量控制***和所述第三流量控制***均为EPC电子流量控制***。

具体地，所述检测器为为氢火焰离子化检测器且分别包括一空气入口和一氢气入口。

作为优选，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第四脱烃净化***和一第五脱烃净化***，所述第四脱烃净化***连接于所述空气入口和所述检测器之间，所述第五脱烃净化***连接于所述氢气入口和所述检测器之间。

更进一步地，所述第一色谱柱内包括有高分子聚合物，所述第二色谱柱内包括有担体5A分子筛，所述第三色谱柱为不锈钢惰性管。

此外，本发明的另一个目的在于提供一种非甲烷总烃在线检测的检测方法，所述非甲烷总烃在线检测的检测方法能够一次性检测出样气中的甲烷和总烃，从而得出所述样气中非甲烷的含量，并且检测步骤简单方便、结果准确可靠。

为达上述目的，本发明的主要技术解决手段是提供一种非甲烷总烃在线检测的检测方法，所述非甲烷总烃在线检测的检测方法包括以下步骤：

分离样气中的空气、甲烷和非甲烷，从而检测样气中的甲烷含量；

分离样气中的空气，从而检测样气中的总烃含量；

计算样气中的非甲烷总烃含量，其中在对所述甲烷含量进行检测前至少对样气中的空气进行至少三次分离。

因此，采用本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置和所述非甲烷总烃在线检测的检测方法能够达到以下几点有益效果：

1、本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置由于检测过程中通过多次对样气中的氧气进行分离，从而使最终进入检测器中的氧气被完全分离，因此能够减少所述样气中的氧气对于检测器的伤害，从而提高所述检测器的使用寿命；

2、由于本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置是通过单独的支路并且是用专用的、能够防止碳五以上组分被色谱柱中玻璃微球柱保留的色谱柱对总烃进行检测，从而提高本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的检测结果的准确性和可靠性；

3、本发明所述的非甲烷总烃在线检测的检测方法能够一次性检测出样气中的甲烷和总烃，从而得出所述样气中非甲烷的含量，并且检测步骤简单方便、结果准确可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的第一优选实施例在取样状态下的结构示意图。

图2 为本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的第一优选实施例在检测状态下的结构示意图。

图3发明所述的非甲烷总烃在线检测的检测方法第一优选实施例的流程结构示意图。

图4为本发明根据上述优选实施例的测试结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的第一优选实施例在取样状态下的结构示意图；图2 为本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的第一优选实施例在检测状态下的结构示意图。如图1和图2所示，本发明主要提供一种非甲烷总烃在线检测装置，所述非甲烷总烃在线检测装置包括一十通阀V1、一六通阀V2、一第一色谱柱23、一第二色谱柱24、一第三色谱柱22、一零死体积三通25以及一检测器26，所述十通阀V1具有一第一载气入口7、一第二载气入口4、一样气入口9以及一阀放空口3，所述六通阀V2具有一第三载气入口12和一样气出口16，所述零死体积三通25与所述检测器26连接，样气20依次经过所述样气入口9和所述样气出口16进入所述十通阀V1和所述六通阀V2。如图2所示，在检测状态下，第一载气气源31能够带动所述样气20通过所述第一载气入口7依次经过所述十通阀V1、所述第一色谱柱23、所述第二色谱柱24和所述零死体积三通25，最终进入所述检测器26进行检测，第二载气气源35能够带动所述样气20通过所述第二载气入口4进入所述十通阀V1并从所述十通阀V1的所述阀放空口3出去，第三载气气源38能够带动所述样气20通过所述第三载气入口12依次经过所述六通阀V2、所述第三色谱柱22和所述零死体积三通25，最终进入所述检测器26进行检测。

因此，如图2所示，在检测状态下，所述十通阀V1用于将样气20中甲烷送入所述检测器26进行检测含量，并且在所述检测器26检测之前，所述样气20已经利用所述十通阀V1的所述阀放空口3的反吹功能以及所述第一色谱柱23和所述第二色谱柱24对样气20中的空气进行三次分离，从而提高所述空气在所述样气20中的被分离度，进而提高进入所述检测器26中的甲烷的纯度。换句话说，通过多次对样气20中的空气进行分离，能够避免样气20中的氧气对所述检测器26产生干扰，从而提高所述检测器26的检测灵敏度。

如图所示，作为本发明进一步的优选，所述非甲烷总烃在线检测装置还包括一第一定量环19和一第二定量环32，所述样气20在通过所述样气入口9和所述样气出口16的过程中依次经过所述第一定量环19和所述第二定量环32。通过所述第一定量环19和所述第二定量环32，确保所述样气20进入所述十通阀V1和所述六通阀V2的量。

所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一脱烃净化***17、一第二脱烃净化***34和一第三脱烃净化***37，所述第一脱烃净化***17连接于所述第一载气气源31和所述第一载气入口7之间，所述第二脱烃净化***34连接于所述第二载气气源35和所述第二载气入口4之间，所述第三脱烃净化***37连接于所述第三载气气源38和所述第三载气入口12之间。通过在所述第一载气气源31和所述第一载气入口7之间增加所述第一脱烃净化***17，在所述第二载气气源35和所述第二载气入口4之间增加所述第二脱烃净化***34以及在所述第三载气气源38和所述第三载气入口12之间增加所述第三脱烃净化***37，从而能够将所述第一载气气源31、第二载气气源35以及所述第三载气气源38内微量的烃类气体脱除，从而避免所述第一载气气源31、第二载气气源35以及所述第三载气气源38中的本底烃类降低所述检测器26的灵敏度的影响。

如图所示，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一流量控制***18、一第二流量控制***33和一第三流量控制***36，其中所述第一流量控制***18连接于所述第一脱烃净化***17和所述第一载气入口7之间，所述第二流量控制***33连接于所述第二脱烃净化***34和所述第二载气入口4之间，所述第三流量控制***36连接于所述第三脱烃净化***37和所述第三载气入口12之间。更进一步地，在本发明的第一实施例中，所述第一流量控制***18、所述第二流量控制***33和所述第三流量控制***36均为EPC电子流量控制***。在对所述第一载气31、第二载气35和所述第三载气38脱除本底烃类气体的前提下，再通过所述EPC电子流量控制***对所述第一载气31、第二载气35和所述第三载气38的流量进行监控，能够进一步确保所述非甲烷总烃在线检测装置在工作过程中的稳定性和一致性。

本领域技术人员可以根据需要对所述第一载气气源31、第二载气气源35和所述第三载气气源38的脱烃净化需求和流量控制需求进行确定，可以选择性地或者全部增加所述脱烃净化***和所述流量控制***，只要采用了与本发明相同或近似的技术方案，解决了与本发明相同或近似的技术问题，并且达到了与本发明相同或近似的技术效果，都属于本发明的保护范围之内，本发明的具体实施方式并不以此为限。

作为本发明的一种优选，在本发明的第一实施例中，所述检测器26为氢火焰离子化检测器且分别包括一空气入口29和一氢气入口30。如图所示，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第四脱烃净化***28和一第五脱烃净化***27，所述第四脱烃净化***28连接于所述空气入口29和所述检测器26之间，所述第五脱烃净化***27连接于所述氢气入口30和所述检测器26之间。换句话说，本发明是采用了氢火焰离子化检测器对样气20中的所述甲烷和所述总烃含量进行检测，并且在所述氢火焰离子化检测器26进气点火之前利用所述第四脱烃净化***28和所述第五脱烃净化***27进行脱烃，从而保证所述检测器26在对所述样气20中的甲烷和总烃进行检测时，不会受到点火进气中的烃类气体的影响，因此能够进一步确保本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的检测结果的准确性和可靠性。

需要强调的是，所述第一色谱柱23内包括有高分子聚合物，所述第二色谱柱24内包括有担体5A分子筛，所述第三色谱柱22为不锈钢惰性管。其中所述第一色谱柱23用于分离样气20中的空气、甲烷和碳2以上的组分，所述第二色谱柱24用于分离样气20中的空气和甲烷，而所述第三色谱柱22能够完全分离样气20中的总烃成分，而不会导致样气20中碳5以上的成分被所述第三色谱柱22中的玻璃微球柱保留。因此，经过所述第三色谱柱22分离的样气20中的总烃含量不会受到影响，从而确保了最后检测的结果的准确性。

换句话说，如图1和图2所示，本发明提供的所述非甲烷总烃在线检测装置中的所述十通阀V1包括1-10十个接入口，所述六通阀V2包括11-16六个接入口，所述第一色谱柱23和所述第二色谱柱24分别与所述十通阀V1连接，所述第三色谱柱22与所述六通阀V2连接，所述零死体积三通25分别连接所述第二色谱柱24、所述第三色谱柱22和所述检测器26。

如图1所示，在取样状态下，样气20通过所述样气入口9进入所述十通阀V1，再通过所述十通阀的第八接口8连接所述第一定量环19，再次通过所述十通阀的第一接入口1进入所述十通阀V1，然后通过所述十通阀的第十接入口10出去并经过所述六通阀的第15接入口进入所述六通阀V2，然后再经过所述六通阀V2的第14接入口连接所述第二定量环32并通过所述六通阀V2的第11接入口再次进入所述六通阀V2，最后通过所述六通阀的所述样气出口16出去。当样气20进入所述十通阀V1和所述六通阀V2并且通过所述第一定量环19和所述第二定量环32，清洗干净后，将所述十通阀V1和所述六通阀V2切换至如图2所示。

如图2所示，在检测状态下，所述第一载气31依次进过所述第一脱烃净化***17和所述第一流量控制***18，然后通过所述第一载气入口7进入所述十通阀V1，再通过所述十通阀V1中的第八接入口8连接所述第一定量环19，再通过所述十通阀V1中的第一接入口1进入所述十通阀V1，然后通过所述十通阀V1中的所述第二接入口2连接所述第一色谱柱23，再通过所述十通阀V1中的第六接入口6进入所述十通阀V1，然后通过所述十通阀V1中的第五接入口5连接所述第二色谱柱24，再经过所述零死体积三通25进入所述检测器26进行检测。其中所述第一色谱柱23对所述样气20中的空气、甲烷和碳2以上组分进行分离，所述第二色谱柱24对所述样气20中的空气和甲烷进行分离，最终使所述检测器26对样气20中的甲烷含量进行检测。

同样地，所述第二载气35依次经过所述第二脱烃净化***34和所述第二流量控制***33，再通过所述第二载气入口4进入所述十通阀V1，然后通过所述十通阀V1中的所述阀放空口3排出。所述第二载气35在流通过程中利用所述十通阀V1的所述阀放空口3的反吹功能对所述样气20中的空气和甲烷进行分离，仅使甲烷进入所述检测器26。

所述第三载气38依次进过所述第三脱烃净化***37和所述第三流量控制器36，再通过所述六通阀V2的第十二接入口12进入所述六通阀V2，然后通过所述六通阀V2的第十一接入口11连接所述第二定量环32，再通过所述六通阀V2的第十四接入口14进入所述六通阀V2，然后通过所述六通阀V2的第十三接入口13连接所述第三色谱柱22，最后通过所述零死体积三通25连接至所述检测器26，进行检测总烃含量。

最后，根据所述检测器26测出的样气20中的总烃的含量和甲烷含量算出所述样气20中的非甲烷总烃的含量。

需要强调的是，在本发明的第一实施例中，所述零死体积三通25为零死体积1/16三通。本领域技术人员可以根据实际情况或具体需求确定所述零死体积三通25的具体类型以及所述第一色谱柱23、第二色谱柱24和第三色谱柱22中的成分，只要与本发明采用了相同或近似的技术方案，解决了与本发明相同或近似的技术问题，并且达到了与本发明相同或近似的技术效果，均属于本发明的保护范围之内，本发明的具体实施方式并不以此为限。

如图3所示，本发明所述的非甲烷总烃在线检测的检测方法的第一优选实施例，包括以下步骤：

步骤一：分离样气20中的空气、甲烷和非甲烷，从而检测样气20中的甲烷含量；

步骤二：分离样气20中的空气，从而检测样气20中的总烃含量；

通过所述检测器检测出来的样气20中的甲烷含量和总烃含量和计算样气20中的非甲烷总烃含量，其中在对所述甲烷含量进行检测前至少对样气20中的空气进行至少三次分离。

此外，需要强调的是，上述非甲烷总烃在线检测的检测方法的检测步骤中的步骤一和步骤二没有先后顺序，而是同时对样气20进行检测的。

经过所述检测器26检测，得到的结果如图4及如下表一及表二所示，为本为非甲烷总烃的色谱峰和含量。

表一：非甲烷总烃的色谱峰峰面积

组分名称	1峰面积PA*S	2峰面积PA*S	3峰面积PA*S	4峰面积PA*S	5峰面积PA*S	6峰面积PA*S	RSD%
								甲烷(10.18ppm)	110.21	111.30	111.17	110.85	110.87	111.21	0.36%
总烃(21.71ppm)	520.17	521.38	522.34	524.01	523.78	522.95	0.28%

表二：非甲烷总烃的色谱峰峰高

组分名称	1峰高PA	2峰高PA	3峰高PA	4峰高PA	5峰高PA	6峰高PA	RSD%
								甲烷(10.18ppm)	33.52	33.58	33.92	33.79	33.64	33.87	0.48%
总烃(21.71ppm)	119.54	120.21	119.02	119.87	120.15	120.06	0.38%

灵敏度：（经实验测定FID 的噪音是0.02PA，3 倍噪音是0.06PA）

本实施例中甲烷检测的最低检测限为：标准气体浓度÷（峰高/3 倍噪音）=10.18÷（33.72/0.06）=0.018ppm

本实施例中总烃检测的最低检测限为：标准气体浓度÷（峰高/3 倍噪音）=21.71÷（119.80/0.06）=0.011ppm（以甲烷计约0.0078mg/m3）

因此，按照相对标准偏差在3% 以内的国家标准，本实用性非甲烷总烃在线检测装置的检测结果具有良好的平行性，同时非甲烷总烃0.0078 mg/m3 的检测限远低于国家标准规定的0.14mg/m3，保证结果的准确性。

综上所述，采用本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置和所述非甲烷总烃在线检测的检测方法能够达到以下几点有益效果：

1、本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置由于检测过程中通过多次对样气中的氧气进行分离，从而使最终进入检测器中的氧气被完全分离，因此能够减少所述样气中的氧气对于检测器的伤害，从而提高所述检测器的使用寿命；

2、由于本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置是通过单独的支路并且是用专用的、能够防止碳五以上组分被色谱柱中玻璃微球柱保留的色谱柱对总烃进行检测，从而提高本发明所述的非甲烷总烃在线检测装置的检测结果的准确性和可靠性；

3、本发明所述的非甲烷总烃在线检测的检测方法能够一次性检测出样气中的甲烷和总烃，从而得出所述样气中非甲烷的含量，并且检测步骤简单方便、结果准确可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测装置包括一十通阀、一六通阀、一第一色谱柱、一第二色谱柱、一第三色谱柱、一零死体积三通以及一检测器，所述十通阀具有一第一载气入口、一第二载气入口、一样气入口以及一阀放空口，所述六通阀具有一第三载气入口和一样气出口，所述零死体积三通与所述检测器连接，其中样气依次经过所述样气入口和所述样气出口进入所述十通阀和所述六通阀，第一载气气源能够通过所述第一载气入口依次经过所述十通阀、所述第一色谱柱、所述第二色谱柱和所述零死体积三通，最终进入所述检测器进行检测，第二载气气源能够通过所述第二载气入口进入所述十通阀并从所述十通阀的所述阀放空口出去，第三载气气源能够通过所述第三载气入口依次经过所述六通阀、所述第三色谱柱和所述零死体积三通，最终进入所述检测器进行检测。

2.根据权利要求1所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测装置还包括一第一定量环和一第二定量环，所述样气在通过所述样气入口和所述样气出口的过程中依次经过所述第一定量环和所述第二定量环。

3.根据权利要求2所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一脱烃净化***、一第二脱烃净化***和一第三脱烃净化***，所述第一脱烃净化***连接于所述第一载气气源和所述第一载气入口之间，所述第二脱烃净化***连接于所述第二载气气源和所述第二载气入口之间，所述第三脱烃净化***连接于所述第三载气气源和所述第三载气入口之间。

4.根据权利要求3所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第一流量控制***、一第二流量控制***和一第三流量控制***，其中所述第一流量控制***连接于所述第一脱烃净化***和所述第一载气入口之间，所述第二流量控制***连接于所述第二脱烃净化***和所述第二载气入口之间，所述第三流量控制***连接于所述第三脱烃净化***和所述第三载气入口之间。

5.根据权利要求4所述的的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述第一流量控制***、所述第二流量控制***和所述第三流量控制***均为EPC电子流量控制***。

6.根据权利要求5所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述检测器为为氢火焰离子化检测器且分别包括一空气入口和一氢气入口。

7.根据权利要求6所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测装置进一步包括一第四脱烃净化***和一第五脱烃净化***，所述第四脱烃净化***连接于所述空气入口和所述检测器之间，所述第五脱烃净化***连接于所述氢气入口和所述检测器之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的非甲烷总烃在线检测装置，其特征在于，所述第一色谱柱内包括有高分子聚合物，所述第二色谱柱内包括有担体5A分子筛，所述第三色谱柱为不锈钢惰性管。

9.一种非甲烷总烃在线检测的检测方法，其特征在于，所述非甲烷总烃在线检测的检测方法包括以下步骤：

分离样气中的空气、甲烷和非甲烷，从而检测样气中的甲烷含量；

分离样气中的空气，从而检测样气中的总烃含量；

计算样气中的非甲烷总烃含量，其中在对所述甲烷含量进行检测前至少对样气中的空气进行至少三次分离。