崔福軍

（新疆獨(dú)山子石化公司 乙烯儀表車間，新疆維吾爾自治區(qū) 獨(dú)山子 833699）

0 引言

在線氣相色譜儀基于氣相色譜法原理工作，在載氣推動下，將經(jīng)預(yù)處理后連續(xù)流動的工藝樣品定量進(jìn)入色譜儀分析器的色譜柱系統(tǒng)中。在柱切的配合下，由于不同組分在固定相上的分配系數(shù)和吸附差異，混合組分得以分離；各分離的組分通過檢測器將濃度信號變換成電信號，通過數(shù)據(jù)處理，根據(jù)分析需要而定量測定出所需的特定組分或全部組分濃度。由于在線氣相色譜儀測量范圍寬，分析準(zhǔn)確等特點，在國內(nèi)化工廠中得到了廣泛地應(yīng)用，而對其定期地維護(hù)及檢修是保障在線氣相色譜儀長周期運(yùn)行的重要保證。目前本廠新老區(qū)共有在線色譜130多臺，結(jié)合多年在線色譜的實際檢修，對在線氣相色譜儀各部分具體檢修步驟及注意事項進(jìn)行了總結(jié)，為以后對在線氣相色譜儀現(xiàn)場的日常檢維修提供了參考。

1 在線氣相色譜儀構(gòu)成

一套比較完整的工業(yè)氣相色譜儀主要由取樣裝置、前級減壓站、預(yù)處理系統(tǒng)、色譜儀（分析單元、控制單元）以及輔助裝置等組成。其基本構(gòu)成如圖1[1]。

圖1 工業(yè)氣相色譜儀基本構(gòu)成Fig.1 Basic composition of industrial gas chromatograph

2 在線氣相色譜儀的檢修及注意事項

2.1 取樣裝置的檢修

對取樣頭道閥進(jìn)行檢查，對使用中發(fā)現(xiàn)外漏或損壞的利用檢修停工期間進(jìn)行更換，對帶取樣探針的，將取樣探針從工藝管道或容器中取出，檢查堵塞情況，對取樣探針進(jìn)行吹掃和清洗。對一些特殊的取樣裝置，例如：乙烯裝置的裂解氣取樣器，其清焦氣動柱塞閥/切斷氣動頭道球閥，建議委托給調(diào)節(jié)閥專業(yè)維修隊伍進(jìn)行檢修，其采樣蒸汽稀釋段及渦旋冷卻段建議利用檢修機(jī)會拆卸后進(jìn)行有機(jī)溶劑浸泡清洗。

注意事項：①對于帶壓可拔插的探頭，必須先將探頭抽出到限位后方能關(guān)閉頭道閥，否則將造成探針損壞，切斷閥也無法關(guān)閉。為了避免工藝人員誤關(guān)此閥，建議此閥制作提示標(biāo)簽懸掛在閥上；②對于使用球閥作為頭道閥的取樣管線，焊接時需將球閥解體，然后焊接，焊接完成后再恢復(fù)，避免焊接高溫破壞球閥的密封。

2.2 前級減壓站的檢修

對于取樣管道較長、壓力較高或樣品為液態(tài)的樣品，為了克服滯后大都設(shè)置了前級減壓站（前處理裝置）。這部分檢修主要是對減壓閥及汽化減壓閥進(jìn)行解體檢查，檢查堵塞情況，如有氣流不暢，用有機(jī)溶劑（無水乙醇，丙酮）進(jìn)行浸泡清洗；對于污染嚴(yán)重的臟污介質(zhì)可采用四氯化碳（CCl4）浸泡清洗；同時，許多前處理裝置為了減少減壓閥的堵塞情況，設(shè)置了除粉塵或除液的過濾器；對于金屬燒結(jié)過濾器，建議先吹掃，再根據(jù)其吸附的介質(zhì)的酸堿性等用弱酸或弱堿溶液浸泡去除溶解；對于有機(jī)油性物質(zhì)用有機(jī)溶劑進(jìn)行浸泡去除，然后在用儀表風(fēng)進(jìn)行吹掃；對于紙質(zhì)過濾器，取出濾芯，如有贓物，可用空氣吹除。如果發(fā)現(xiàn)有油等沾附物時，可以用溶劑清洗，清洗干凈后，應(yīng)用熱風(fēng)吹干后方可裝入。如果濾芯老化，則須更換。

注意事項：①在用有機(jī)溶劑等對減壓閥及過濾器進(jìn)行清洗時，它們中的所有橡膠材質(zhì)的O形圈或塑料材質(zhì)的密封墊片避免用有機(jī)溶劑進(jìn)行長時間的浸泡清洗，防止對這些材質(zhì)造成損壞或改變這些材質(zhì)的物性，造成密封失效問題；②減壓閥及過濾器的拆卸做好拆卸次序及標(biāo)記原器件的方向，以免回裝時裝錯，檢修及各部件復(fù)原后，做氣密性檢查。

2.3 預(yù)處理系統(tǒng)的檢修

1）浮子流量計的檢修：將各個拆下的流量計浸入盛有無水乙醇的容器中，數(shù)小時后用空氣進(jìn)行吹洗處理。若流量計污痕嚴(yán)重，建議解體，逐個對原器件進(jìn)行清洗。

注意事項：①清洗時，它們中的所有橡膠材質(zhì)的O形圈或塑料材質(zhì)的密封墊片避免用有機(jī)溶劑進(jìn)行長時間的浸泡，尤其避免用CCl4對橡膠材質(zhì)O形圈或墊片進(jìn)行浸泡清洗，防止對這些材質(zhì)造成損壞或改變這些材質(zhì)的物性，造成密封失效問題；②減壓閥及過濾器的拆卸做好拆卸次序及標(biāo)記其中原器件的方向，以免回裝時裝錯，檢修及各部件復(fù)原后做氣密性檢查。

2）減壓閥及汽化減壓閥的檢修：同前級減壓站中減壓閥的檢修。

3）安全泄壓閥的檢修：當(dāng)樣品壓力較高時，為避免儀表遭遇到大壓力的沖擊，造成不必要的損壞，此閥動作，對樣品管路的壓力進(jìn)行泄壓。因此，為了保護(hù)儀表應(yīng)對安全泄壓閥進(jìn)行泄壓實驗檢查，通入氣源連接標(biāo)準(zhǔn)壓力表及安全放空閥，安全放空閥出口通過軟管通入盛有水的容器中，逐步升高壓力。當(dāng)水中有氣泡時，觀看標(biāo)準(zhǔn)壓力表的壓力，此壓力安全泄壓閥的泄放壓力，或通過減壓閥調(diào)節(jié)氣源到一定的壓力（觀看標(biāo)準(zhǔn)壓力表的壓力值），通過調(diào)節(jié)安全泄壓閥的調(diào)節(jié)裝置，觀看水中有氣泡產(chǎn)生時，此時的壓力即為安全泄壓閥的泄壓壓力。若安全放空閥污痕嚴(yán)重，建議解體，逐個原器件進(jìn)行清洗。

注意事項：①清洗時，它們中的所有橡膠材質(zhì)的O形圈或塑料材質(zhì)的密封墊片避免用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，防止對這些材質(zhì)造成損壞或改變這些材質(zhì)的物性，造成密封失效問題；②安全泄壓閥的拆卸做好拆卸次序，及標(biāo)記原器件的方向，以免回裝時裝錯，檢修及各部件復(fù)原后按上述描述進(jìn)行，同時必須進(jìn)行安全放空閥的泄壓實驗檢查，確保泄壓壓力為設(shè)計給定的壓力；③調(diào)節(jié)好設(shè)定壓力后，為了確保設(shè)定壓力旋鈕不因外界各種因素發(fā)生偏移，必須將被緊螺帽鎖緊。

4）單向閥的檢修：為了防止測量介質(zhì)的逆向流動，預(yù)處理中大多設(shè)置了單項閥。對其的檢修如果測量較輕的介質(zhì)，對其進(jìn)行吹掃，并做單向性實驗（連接氣源，正向?qū)?，反向截止）即可；對于測量較重的介質(zhì)，器件污痕嚴(yán)重，建議解體，逐個對原器件進(jìn)行清洗。

注意事項：①清洗時，它們中的所有橡膠材質(zhì)的O形圈或塑料材質(zhì)的密封墊片避免用有機(jī)溶劑進(jìn)行長時間的浸泡，防止對這些材質(zhì)造成損壞或改變這些材質(zhì)的物性，造成密封失效問題；②單向閥的拆卸做好拆卸次序，及標(biāo)記原器件的方向，以免回裝時裝錯，檢修后各部件復(fù)原后按上述描述進(jìn)行，同時必須進(jìn)行單向閥的單向?qū)嶒灆z查；③回裝到預(yù)處理系統(tǒng)中時，確認(rèn)單向閥的方向不要裝反。

5）過濾器的檢修：同前級減壓站中過濾器的檢修。

6）換熱器的檢修：一些介質(zhì)因溫度較高需要使用小型換熱器進(jìn)行熱交換，將溫度降到儀表要求的溫度。熱交換器的檢修主要是對走冷卻水的管程進(jìn)行除垢處理，可使用除垢劑進(jìn)行浸泡清洗，對于分析樣品走的管程使用有機(jī)溶劑進(jìn)行浸泡清洗。同時，因高溫以及重介質(zhì)可能造成管壁結(jié)焦和重組份掛壁現(xiàn)象，所以樣品管道建議用有機(jī)溶劑進(jìn)行浸泡處理。

注意事項：換熱器進(jìn)行除垢處理后，樣品管道因使用有機(jī)溶劑等浸泡，建議使用儀表風(fēng)進(jìn)行充分吹掃處理，同時因使用除垢劑進(jìn)行浸泡清洗。為防止管壁腐蝕變薄、耐壓等級不夠，建議進(jìn)行打壓試驗，確保無泄漏[2]。

2.4 載氣及助燃?xì)庀到y(tǒng)的檢修

1）載氣減壓閥的檢查：配件齊全，無破損，調(diào)節(jié)升壓，降壓功能正常。

2）載氣凈化系統(tǒng)檢查：為了滿足色譜的測量精度，尤其是微量的測量，載氣及助燃空氣系統(tǒng)中一般都增加凈化系統(tǒng)對其進(jìn)行脫水、脫氧、脫烴。如果不是冗余設(shè)計，建議利用裝置檢修停工的機(jī)會對其進(jìn)行更換，如采用冗余設(shè)計，隨時進(jìn)行更換。

3）載氣供氣系統(tǒng)的泄漏檢查：通常將各色譜的載氣供給閥關(guān)閉，將載氣鋼瓶輸出的壓力調(diào)整到正常供給壓力的1.2倍，進(jìn)行憋壓處理，看壓力是否有下降，如有應(yīng)對載氣供氣系統(tǒng)的所有靜密封接頭進(jìn)行泄漏檢查并進(jìn)行消漏。

注意事項：①為了連接的靈活性，載氣系統(tǒng)中一般使用一段HOSE軟管，因HOSE軟管一般長期暴露在外界環(huán)境中且承受較高的壓力，為了安全起見，建議定期更換并做好更換記錄；②由于H2介質(zhì)的特殊性（分子小，易滲透發(fā)生氫脆，爆炸性等），氫的原子半徑很小，非常容易在內(nèi)壁的缺陷處，透過內(nèi)壁表面在大晶粒的邊緣縫隙進(jìn)行滲透，進(jìn)而產(chǎn)生點腐蝕坑，再延晶界擴(kuò)展而產(chǎn)生氫脆，尤其是H2載氣系統(tǒng)中經(jīng)常切換動作，且承受較高壓力的閥在檢修期間建議檢查其內(nèi)、外漏情況；③對于使用FID檢測器的色譜，助燃空氣一般經(jīng)過凈化裝置，大多采用Pt/Pd的催化氧化方式脫烴。這種方式一般工作在400℃左右的高溫條件下，為了確保凈化裝置的正常工作，定期檢查其工作溫度，避免應(yīng)加熱絲熔斷等故障，或因為沒有達(dá)到工作溫度而失去脫烴凈化的效果，如開蓋檢查應(yīng)在斷電2h后讓凈化單元降溫后處理[3]。

2.5 色譜分析器部分的檢修

這部分是色譜儀的分析核心，其通常由恒溫爐、柱切閥、色譜柱系統(tǒng)、檢測器、甲烷化器等組成。因不同廠家采用的各切換閥有所不同，檢修內(nèi)容略有不同。如ABB公司主要使用的CP滑閥，西門子主要使用50閥和11閥，橫河主要使用轉(zhuǎn)閥。

2.5.1 色譜儀柱切閥的檢修

1）ABB公司色譜儀CP閥的檢修：①取出取樣閥、反吹閥和選擇閥，對閥芯進(jìn)行檢查；②當(dāng)發(fā)現(xiàn)閥芯的滑動片有損傷時，輕則要進(jìn)行表面研磨處理，重則須更換；③當(dāng)發(fā)現(xiàn)閥芯面有臟物時要及時進(jìn)行清洗；④檢查閥的驅(qū)動膜片，如發(fā)現(xiàn)膜片有老化現(xiàn)象，則需重新更換；⑤上述操作要在清潔的場所進(jìn)行，以防止滑片的滑動面受到污染。

2）Simens公司色譜儀50閥的檢修：拆開閥，然后徹底地清洗閥各組件以除去所有微粒，并且需要使用合適的洗滌劑（例如：酒精的超聲波清洗是一種很好的清洗方法）。在清洗和重新組裝的過程中，必須要小心以避免使閥的拋光面出現(xiàn)抓痕或者損壞。膜片必須更換新的，舊的不能再用。注意：靠近勵磁端口處閥的3個部分上的定位記號，這些定位記號在重裝閥時必須再對齊。

注意事項：①此閥連接件較多，拆卸恢復(fù)相對繁瑣，拆卸前切記要做好標(biāo)記便于恢復(fù)；②各組件應(yīng)該放置在一塊無棉布上以避免污染物進(jìn)入閥內(nèi)以及閥的相關(guān)組件里。維護(hù)人員的雙手必須要干凈且無任何污染物，所有與閥有關(guān)的外部污染都必須要使用清洗劑來除去，清洗劑的品種如：己烷、丙酮、甲醇或者酒精以及一塊沒有灰塵的棉布；③在清洗50型閥及其各組件后，確保各個組件在重新組裝之前都用儀表風(fēng)吹干；④緊固時必須對角緊，先小力矩預(yù)緊，最后用7.5bar的力矩來均勻地擰緊各螺絲。

2.5.2 色譜柱的檢修

色譜柱是利用各種物理和化學(xué)方法將混合組份分離的部件。色譜柱有：填充柱、微填充柱、毛細(xì)管柱等。由于各種原因，如載氣不純，重組份進(jìn)入色譜柱未能及時反吹等可能造成色譜柱的劣化，從而造成色譜峰分離效果變差。因此，利用停工檢修時間對色譜柱進(jìn)行再次老化處理是必要的。不同的色譜柱老化方法也不同，但一般都使用惰性氣體做載氣來老化。

具體方法如下：

①毛細(xì)管柱：確保載氣流過毛細(xì)管柱15min～30min。緩慢程序升溫（5℃/min）到老化溫度，最初老化溫度≥4h。如果柱子受到污染，可在推薦的最高色譜柱溫度低于20℃的條件下，老化柱子。

②填充柱：將柱子接通載氣，流速5ml/min～10ml/min，在高于使用溫度5℃～10℃（但必須低于柱子使用限制溫度）下老化8h～24h，目的是去除裝柱時的殘留溶劑，使固定液分布均勻，提高柱效。但有另外一種情況，所使用的檢測器是TCD（熱導(dǎo)池檢測器）時，國內(nèi)一般使用H2做載氣，這時建議老化色譜柱時更換成N2進(jìn)行老化。如果老化后分離效果仍然不能滿足測量要求，建議對色譜柱進(jìn)行更換[4]。

注意事項：新色譜柱更換后，建議做老化處理，去除色譜柱中的O2及水汽。更換色譜柱時，注意新色譜柱的各項參數(shù)與老色譜柱一致，建議根據(jù)備件號購買原廠的色譜柱。

2.5.3 柱平衡的調(diào)節(jié)

色譜分析時，為了保證閥切換時氣流實現(xiàn)無擾動，對柱平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)是色譜分析重復(fù)性及精度的保證。色譜儀使用較長時間后，由于各種原因造成的各段氣路阻力的變化，從而造成各切換閥動作時氣路的平衡發(fā)生偏移，為此對其進(jìn)行調(diào)節(jié)是非常必要的。調(diào)節(jié)主要根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)單進(jìn)行，其主要宗旨是閥動作時確保氣流仍然按給定的流量繼續(xù)流動而不受干擾[5]。

注意事項：分析器中任何原器件更換或調(diào)節(jié)后，比如：更換色譜柱、柱切閥的維修等，建議重新進(jìn)行柱平衡調(diào)節(jié)。在對反吹流量的調(diào)節(jié)時，針對針閥的調(diào)節(jié)動作要緩慢，否則可能造成針閥的調(diào)節(jié)針損傷，從而造成流量調(diào)節(jié)作用喪失。

2.5.4 甲烷化器的檢修

對于測量微量CO、CO2的色譜，通常使用甲烷化器將CO、CO2轉(zhuǎn)化為CH4，然后使用FID進(jìn)行檢測。色譜儀甲烷化器使用較長時間后，分析轉(zhuǎn)化率會降低或失效。鎳（Ni）催化劑降低或失效后，反應(yīng)在分析產(chǎn)品氣或分析標(biāo)準(zhǔn)氣時CH4出峰好，而CO、CO2出峰小甚至不出峰，利用檢修期間對其進(jìn)行活化是非常必要的，對其的活化通常升高甲烷化器的溫度到450℃左右，通入純H24h～8h，然后恢復(fù)到甲烷化器的正常工作溫度。

注意事項：由于甲烷化器使用鎳觸媒，正常工作在300℃左右的溫度下，通過加氫反應(yīng)將CO、CO2轉(zhuǎn)化為CH4，少量的硫化物會使鎳催化劑中毒失效，難以再生。低濃度的乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）會使催化劑退化，因此色譜實際分析時要確保乙炔、乙烯及時反吹，不要進(jìn)入到甲烷化器中。

2.5.5 FID的檢修

不易揮發(fā)的重組份進(jìn)入FID，或者其它各種原因造成噴嘴或收集積炭或結(jié)焦現(xiàn)象，從而影響FID的測量。當(dāng)上述現(xiàn)象不嚴(yán)重時，可拆卸檢測器的阻火器對檢測器注入無水乙醇進(jìn)行浸泡清洗，同時拆卸進(jìn)FID入口的接頭，用燒杯接清洗后的溶液。當(dāng)此方法不能解決時，需對FID解體進(jìn)行清洗[6]。

注意事項：對柱箱中的所有接頭的拆卸需降溫后進(jìn)行拆卸，否則將造成接頭密封不嚴(yán)，或損壞絲扣現(xiàn)象，且所有接頭拆卸后需進(jìn)行試漏工作。

2.6 電子處理控制單元的檢修

這部分是色譜儀的控制核心，主要控制采樣閥及柱切閥的動作，控制恒溫爐或程序爐的溫度，處理檢測器信號，掌握壓力控制和調(diào)節(jié)，以及電源系統(tǒng)與DCS和PC機(jī)通信等，通常僅僅進(jìn)行外觀檢查，連接或插接是否有松動及吹灰工作。

2.6.1 程序備份

色譜停機(jī)前將所有色譜的程序進(jìn)行一次完整的備份，色譜走工藝氣時的譜圖和最后一次的校驗譜圖最好也保留一份。如沒有電子的文檔，需保留紙質(zhì)的譜圖。

2.6.2 停機(jī)步驟

對于TCD檢測器色譜，先降爐溫，用載氣繼續(xù)吹掃至室溫后，再停載氣，然后斷電；對于FID檢測氣，先熄火，再降爐溫，如檢測器有單獨(dú)溫控進(jìn)行降溫，用載氣繼續(xù)吹掃至室溫后，然后斷電；對于有甲烷化器的色譜，先降控制溫度，用載氣繼續(xù)吹掃至室溫后，然后斷電。

注意事項：使用EPC電子調(diào)壓的色譜停機(jī)時，先降爐溫，然后斷電。因為直接斷電，EPC斷電載氣將被切斷。由于爐溫降溫需一段時間，避免氧氣在高溫時串入色譜柱，F(xiàn)ID檢測器如直接斷電可能造成檢測器積液，開機(jī)時檢測器本底過高，影響開工。如果載氣使用機(jī)械調(diào)壓，可斷電后繼續(xù)使用載氣吹掃，但可降低流量。

2.6.3 校驗

校驗是色譜檢修中的一個重要環(huán)節(jié)，校驗周期通常建議每季度執(zhí)行一次。重要關(guān)鍵檢測點，根據(jù)實際情況對校驗周期進(jìn)行調(diào)整。校驗不僅僅是調(diào)節(jié)分析示值與標(biāo)氣一致，重點要觀察色譜峰的分離情況，尤其與廠家提供的出廠譜圖進(jìn)行比對，觀察峰的分離程度，有條件最好將色譜歷年的校驗譜圖也進(jìn)行比對。這樣可判斷色譜柱的柱效情況，判斷色譜柱是否更換，同時，如果校驗時色譜各個參數(shù)有較大更改或變化時，要做好記錄，要分析其可能原因。

注意事項：①校驗時放置較長時間的氣體應(yīng)對氣瓶進(jìn)行搖晃，使氣體混合均勻。一些易液化的氣體，采用蒸汽加熱或用熱水熱??；②色譜的校驗，建議在分析器檢修后進(jìn)行，比如調(diào)柱平衡，更換色譜柱等。

2.7 其它

停工檢修時，裝置都要進(jìn)行吹掃，包括儀表管路。因在線分析儀表的取樣管線較細(xì)，不建議隨裝置吹掃，而是關(guān)閉取樣閥，使用儀表風(fēng)對取樣管線整體進(jìn)行吹掃，對于一些特殊介質(zhì)，比如苯乙烯（C8H8）見氧自聚，建議使用N2對管路進(jìn)行吹掃。

注意事項：色譜檢修是一個綜合性的工作，有條件最好給每個色譜建一個檔案，包括色譜每次校驗譜圖，更換備件情況等，方便以后對色譜的維護(hù)及故障處理。

3 結(jié)束語

以上對在線氣相色譜儀的檢修進(jìn)行了綜合敘述，對于各個配件的檢修建議提前訂購檢修所需材料。為了節(jié)約成本，許多原器件可咨詢廠家其都有維修包，比如汽化減壓閥、安全泄壓閥、過濾器等檢修中，主要更換密封備件即可。實際檢修中如何科學(xué)地組織實施，不僅僅需要技術(shù)還需要管理等多方面的因素，尤其是當(dāng)色譜較多時，如何合理安排人員，安排檢修任務(wù)等，應(yīng)根據(jù)實際的裝置停工檢修時間，各廠實際的現(xiàn)實狀況來確定，這樣才能有效地對色譜進(jìn)行最優(yōu)化的檢修。