[发明专利]分析甲烷化原料气体中痕量羰基铁和羰基镍的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工行业甲烷化技术领域。具体地，本发明涉及一种痕量分析方法和系统，特别涉及一种利用无焰原子吸收光谱法(AAS)测定甲烷化原料气中痕量羰基铁和羰基镍的方法，以及实现该方法的系统。

背景技术

我国煤制天然气、煤制烯烃、煤制甲醇蓬勃发展，绝大多数煤化工工艺采用煤炭气化制取合成气转化为甲醇、烯烃、乙二醇等有机化工产品。

在煤制天然气生产过程中对甲烷化原料气中各组分含量要求越来越严格，尤其是对高效催化剂产生毒害的羰基铁和羰基镍，原料气中含的羰基铁和羰基镍很容易在低于反应器温度的条件下生成,又能在反应温度下分解而沉积在催化剂表面,覆盖在催化剂表面和堵塞孔隙,使催化剂活性的活性降低甚或失活,反应生成热不能及时带走,会使催化剂床层温度升高,可导致催化剂中毒，影响催化剂的使用寿命。而且还引起一些副反应，在很大程度上影响了装置的长周期运行。

这是因为，原料气中所含的CO及少量CO₂加H₂在镍催化剂存在下生成CH₄和H₂O，化学反应方程式为：

CO+3H₂＝CH₄+H₂0△H⁰298＝-206KJ/mol

CO₂+4H₂＝CH4+2H₂0△H⁰298＝-165KJ/mol

此反应过程中如果气体中含有微量的铁、镍，铁、镍能在较温和条件下直接与CO气体反应生成羰基化合物Fe(CO)₅和Ni(CO)₄，其反应式为：

Fe(s)+5CO(g)→Fe(CO)₅(g)

Ni(s)+4CO(g)→Ni(CO)₄(g)

目前，现有技术中尚没有采用此方法测定甲烷化原料气中的羰基铁和羰基镍。在其他行业中测定羰基铁和羰基镍的主要方法有石墨炉原子吸收、ICP、ICP-MS。其中ICP测定过程中因加入有机溶剂导致无机进样系统点火时灭炬，需更换有机进样系统，测量过程中需要消耗大量氩气增加检测成本，同时ICP的检出限较石墨炉原子吸收法偏高。而ICP-MS的检出限过于低，溶剂的背景干扰较大，重复性不佳。本发明创造性地采用石墨炉原子吸收法测定甲烷化原料气中羰基铁和羰基镍。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种利用无焰原子吸收光谱法分析甲烷化原料气中痕量羰基铁和羰基镍的方法，以及实现该方法的系统。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一方面，本发明提供一种利用无焰原子吸收光谱法分析甲烷化原料气中痕量羰基铁和羰基镍的方法，该方法包括以下步骤：

(1)用洗涤溶液对甲烷化原料气进行吸收处理，得到吸收了所述甲烷化原料气中羰基铁和羰基镍的洗涤溶液，并记录所述甲烷化原料气的流量；

(2)将步骤(1)得到的洗涤溶液转移至量筒中，记录体积后利用无焰原子吸收光谱法进行分析。

在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的吸收处理是通过包括以下步骤的方法实现的：

(a)将甲烷化原料气通入通过连接管依次串联的至少一个装有洗涤溶液的洗气瓶和至少一个装有去离子水的洗气瓶；

(b)用少许甲醇清洗步骤(a)中所有的洗气瓶和连接管，得到清洗液；

(c)将步骤(a)中得到的洗涤溶液、步骤(b)中得到的清洗液加入到量筒中，得到吸收了所述甲烷化原料气中羰基铁和羰基镍的洗涤溶液。

所述装有洗涤溶液的洗气瓶为2～6个。优选地，所述装有洗涤溶液的洗气瓶为4个。更优选地，所述装有去离子水的洗气瓶为1个。

在本发明所述的方法中，所述洗涤溶液为碘-氢碘酸混合液，每个洗气瓶中的洗涤溶液相同。

另一方面，本发明还提供一种用于实现上述方法的系统，该系统包括吸收处理装置和原子吸收分析装置，所述吸收处理装置包括通过连接管依次串联的至少一个装有洗涤溶液的洗气瓶、至少一个装有去离子水的洗气瓶和流量计；所述原子吸收分析装置包括量筒和原子吸收光谱仪。

装有洗涤溶液的洗气瓶为2～6个，优选为4个，更优选为1个。

在一个实施方案中，吸收处理装置还包括与第一个所述装有洗涤溶液的洗气瓶的进气端连接的针型阀。

在一个实施方案中原子吸收分析装置还包括取样器量杯。