盧雪姣

摘 要：設計組裝一種取樣組件，可直接將液空、液氧樣品進入色譜儀進行測定二氧化碳，避免使用傳統(tǒng)保溫瓶取樣，間接進樣方法使得空氣中的二氧化碳干擾所產生的誤差減小，直接進樣法測定二氧化碳的標準偏差為0.354。

關鍵詞：氣相色譜法；液氧；液空；采樣組件；直接進樣；二氧化碳

1 概述

由于大氣中含有約400μL/L的二氧化碳，空分生產裝置不可避免的會進入二氧化碳，由于二氧化碳的凝固點高，進入分離裝置，會凝結在主換熱器、塔板、過冷器等部位，不僅影響空分系統(tǒng)的正常運行，甚至造成空分裝置凍堵等故障發(fā)生。因此液氧、液空中二氧化碳含量的控制已成為空分裝置安全運行的重要環(huán)節(jié)。測定液空、液氧中的二氧化碳是通過保溫瓶瓶取樣，間接將樣品進入氣相色譜儀進行測定的。由于在取樣、進樣過程中控制不好，也會將空氣中的二氧化碳帶入樣品，從而導致測定結果嚴重偏高，產生很大誤差，影響了分析數(shù)據(jù)對工藝控制的指導效果。如何能取消間接取樣保溫桶而將樣品直接進入到色譜儀進行測定，是測定液空、液氧方法的一個技術難題。

通過研究，本方法設計組裝了一種液空、液氧的采樣組件，可以不用保溫桶，直接將液空、液氧樣品取樣并封閉后直接進入氣相色譜儀中進行測定，避免了樣品與空氣的直接接觸導致的測定誤差。

2 直接采樣、進樣組件的組裝方法

2.1 采樣組件示意圖及材料

圖1為采樣組件示意圖，其組成材料為：

A 不銹鋼罐：罐體直徑120mm，高200mm，非標準件，定購；

B 銅密封蓋：與不銹鋼罐匹配，非標準件，定購；

C 聚四氟密封墊：與銅密封蓋匹配，非標準件，定購；

D 安全閥：A21W-25P 上海五岳泵閥制造有限公司；

E 針型調節(jié)閥：Φ6mm 型號：NBSS-ML6-7 美國飛托克集團公司；

F 不銹鋼管：Φ6mm；

G 不銹鋼兩通接頭：Φ6mm。

2.2 組件的組裝方法

用螺紋將不銹鋼罐（A）與銅密封蓋（B）密封連接，銅密封蓋內放置聚四氟密封墊（C），將針形調節(jié)閥（E）安裝在不銹鋼罐（A）上，距不銹鋼罐（A）上口約50mm，與罐體之間通過約80mm不銹鋼管（F）和不銹鋼兩通接頭（G）連接，將安全閥（D）直接安裝在銅密封蓋（B）上，組成采樣組件。

2.3 組件的特點

設計組裝的采樣組件，既具有保溫桶的采樣功能，又具有汽化罐的汽化密封功能，容積適宜，便于操作和攜帶，整體堅固，耐低溫、耐高壓（液氧密度1140kg/m3[1]，氣氧密度 1.429kg/m3[2]，液氧汽化后的體積是液體體積的797.8倍），為確保安全，安裝了安全閥；為預防凍結，使用Φ6mm針型閥，主體與針形調節(jié)閥之間用80～100mm 長Φ6mm的不銹鋼管連接，銅材質的密封壓蓋和聚四氟材質的密封墊的密封和耐溫度變化效果更好。

2.4 采樣流程圖

圖2顯示的是用保溫桶間接采樣進樣方法流程圖，在樣品由過程3到過程4中，空氣中的二氧化碳會干擾測定，使得測定結果偏大。圖3顯示的是采用直接采樣組件的方法，取消了圖2過程中的過程3和過程4，避免了空氣干擾，降低了測定誤差。

2.5 直接采樣組件使用注意事項

2.5.1 氮氣置換

用高純氮氣充分置換采樣組件內部3～5分鐘，除去其中殘存的二氧化碳，迅速蓋上壓蓋（旋緊、密閉）并關閉針形調節(jié)閥。

2.5.2 控制采樣點和采樣體積

開啟空分塔主冷排液閥，調節(jié)至合適的流量，放出管路中殘存的氣體和液體，開啟采樣組件螺帽，迅速在液空、液氧排出口的根部采集液空、液氧樣品，采樣體積約為采樣組件總容積四分之一，為確保安全，采樣體積不能超過總容積的一半，迅速將采樣組件的壓蓋旋緊、密封，運送至化驗室。打開振興調節(jié)閥使液空、液氧樣品直接進入氣相色譜儀的六通閥。

3 應用效果

3.1 準確度比較

從液氮的生產工藝推測，液氮中應該不含二氧化碳，通過測定液氮中的二氧化碳含量可以判斷方法的準確度。分別用直接進樣和間接進樣兩種采樣方法，對空分車間（雙高1號塔）生產的液氮中的二氧化碳含量進行測定，測定數(shù)據(jù)見表1。從表1看出，間接進樣采樣法測定二氧化碳平均值為165.0μL/L，標準偏差為89.73，而直接進樣采樣法測得的二氧化碳含量平均值為：2.07 μL/L，與理論推測值接近，標準偏差較?。?lt;0.13），重現(xiàn)性好；說明使用直接進樣法其測定結果的準確明顯好于間接進樣法。

3.2 精密度和隨機不確定度比較

分別用直接進樣和間接進樣兩種采樣方法，分別對空分車間（雙高1號塔）生產的液氧、進行了連續(xù)8次測定、測定結果的平均值、標準偏差、相對標準偏差，以及在95%置信度下，平均值的不確定度[2]等數(shù)據(jù)見表2。從表2可以看出：采用新型采樣組件和樣品處理方法測得的二氧化碳含量，使用間接法測定數(shù)據(jù)偏高，嚴重失真，而使用直接進樣法，測定數(shù)據(jù)合理，標準偏差SD為0.354、隨機不確定度△為0.315，均遠好于間接進樣法方法，效果明顯、數(shù)據(jù)可靠、與生產工藝狀況相符。

4 結論

直接進樣法解決了間接法測定液空、液氧中二氧化碳時大氣中二氧化碳溶到液氧、液空中，造成測定結果偏大甚至失真的問題。實踐證明，利用該方法測定結果與生產工藝變化相符，結果準確、可靠，重現(xiàn)性好，其方法標準偏差為0.354，相對標準偏差為7.403 %，不確定度為0.315。

參考文獻：

[1]湯學忠，顧福民.新編制氧工問答[M].冶金工業(yè)出版社，2004年5月：47.

[2]劉珍.化驗員讀本[M].化學工業(yè)出版社，2004年1月，第四版：上冊：306-309.