GBT6681-1986气体化工产品采样通则.pdf 14页

'中华人民共和国国家标准UDC661会543.05气体化工产品采样通则GB6681-86Generalrulesforsamplinggaseouschemicalproducts本标准规定了气体化上产品采样的基本原则，叙述了气体化工产品采样的一般设备和技术。气体采样特点由于许多气体化工产品的分析是在仪器上进行的，因此常常把采样步骤与分析的第一步相结合，但有时还需要在单独容器中采取个别样品。气体采样在理论上存在的问题少些而实践上的间题大些。气体容易通过扩一散和湍流而混合均匀，成分上的不均匀性一般都是暂时的;气体往往具有压力、易于渗透、易被污染和难以贮存。因此本标准致力于一般情况下气体采样的设备和技术。2采样方案除瓶装气体外，大部分气体是由管道输送的，因此采样与时间、流速的关系较大，与采样量的关系较小。在制订采样方案时应考虑下面两个问题:a.采样目的决定采样的类型，b.样品气是处于辞态还是流动态。2.1采样的类型及有关事项采样的类型有部位样品、混合样品、间断样品或连续样品。最小采样量根据分析方法、被测成分的含量范围和重复分析的需要而定。依体积计量的样品，必须换算成标准状态下的体积。2.2钢瓶，}，压缩或液化气体由于气体的特性，钢瓶，}，的压缩气体基本上是均匀的，采样方案应考虑容器间特性值的差异来选择采样数(参看GB6678-86《化1_产品采样总则》)。液化气体见GB6680-86《液体化工产品采样通则》中第6章。2.3贮罐中的气休大型贮罐中的气体在不断得到补充的情况下，通常以采取部位样品或在气体离开贮罐出口进行间断或连续采样。2.4管内流动的气体弓1起管内气体特性值差异的原因有:a.气体在断面上不同流动态引起的分层;b气体在生产过程中，特性值的周期或间断性波动。c.以上两因素的综合作用。可采取断面r不同点的样品，检测后确定采样的最佳位置(一般在管中b1/3半径的断面内)。3采样设备采样设备包括采样器、导管、样品容器、预处理装置、调节压力或流量的装置、吸气器和抽气泵等。对分析之前接触样品的设备材料有如下要求:对样品气不渗透，不吸收，在采样温度下无化学活国家标准局19860813发布1987一OT一01实施 GB6681-86性，不起催化作用，机械性能良好，容易加工连接。见附录A表Ai、表A2。对于污染样品的部件，例如湿式流量计应安装在分析仪器之后。3.1采样器见附录B。3.2导管异管采用不锈钢管、炭钢管、铜管、铝管、特制金属软管、玻璃管、聚四氟乙烯或聚乙烯等塑料"is和橡胶管。塑料管、乳胶管和橡胶管不能用于高纯气体的输送。高纯气体的采样，应采用不锈钢管或铜管，管间用硬焊或活动连接，但必须紧密连接确保不漏。只有在要求不高时才能用橡胶或塑料管。磨口玻璃器具，磨口面上应很好地润滑，推荐采用侧酒司润滑剂(见附录C)o3.3样品容器3.3.1玻璃容器两头带考克的采样管，带三通的玻璃注射器和真空采样瓶见图1一3。带直通活鑫带双翻孔活安图1玻璃采样管图2带金属三通的玻璃注射器图3真空采样瓶 GB6681-863.3.2金属钢瓶有不锈钢瓶、碳钢瓶和铝合金瓶等。两头带针形阀的比单头的使用方便。常用的是小钢瓶，容积为0.1升一5升，一般分耐高压和中压两类。对含微量硫化氢或水等的样品不能较长期保留。微量水的含量随钢瓶的压力和温度而变。钢瓶必须定期作强度试验和气密性试验。钢瓶要专瓶专用。见图4。单阀双阀图4小钢瓶3.3.3吸附剂采样管有活性炭采样管(见图5)和硅胶采样管。活性炭采样管常用来吸收并浓缩有机气体和蒸气。驶瑞管玻璐棉活性炭A段装iL奄克.B段装50范克活性炭图5典型活性炭采样管3.3.4球胆球胆采样有严重缺陷:球胆易吸附烃类等气体，易渗透氢气等小分子气体，故放置后成分会发生变化。但因其价廉易得，使用方便，故在要求不高时尚可使用。用球胆采样时必须先用样品气吹洗干净(至少吹洗三次以上)，采样后必须立即分析，应固定球胆专取某种样品。3.3.5塑料袋有聚乙烯、聚丙烯、聚醋、聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯制成的袋子。含氟袋子比球胆保存样品时IA1长。3.3.6复合膜气袋复合膜气袋优于塑料袋，适于盛装质量较高的气体。3.4预处理装置见4.2“气体的处理”。3.5调节压力和流量的装置高压采样，一般可安装两级型式的减压调节器。高压或中压采样，可在采样导管和采样器之间安装一个三通，将三通的一端连接一个合适的安全装置或放空装置。爱德华兹瓶能在内压起伏约10’帕的情况下，给出一个基本稳定的流速，见图6。补偿式流量计，其流速是靠改变一个封闭的排气管中的液体高度来调节的，见图6。 GB6681-86‘休-刊泣二一丁一一一一一—.一-一一一一二n-气体认叮r愈添加装用以克服在爱华兹瓶毛细价产竹冷艘而堵的阵al.:!…|土爱撼华兹瓶液封租i,管图6流量调节装置3.6吸气器和抽气泵常压采样常用橡胶制的双联球，但它排气能力低，容积小，某些蒸气与橡胶作用易使双联球腐蚀。配有出气口阀门的手动橡皮球在使用上与双联球相似。也用玻璃(或聚乙烯)瓶组成的吸气瓶。见图7。图7吸气瓶使用水流抽引器可方便地产生中度真空。见图8。 GB6681-86图8水流抽引器常用机械式真空泵，它可产生较高度真空。应根据现有的条件，具体的采样要求来选择合适的装置。有毒或易燃蒸气采样泵，其放空气应作适当处理或排放到安全区。在易燃、易爆地区操作的真空泵，应符合安全规定。4采样技术1.1产生误差的因素和消除办法在采样前应预先分析产生误差的因素，从而采取措施使误差减少到最低程度。a.因分层引起组成的变化在直径较大的管道或容器中，流动速度较低的气体混合物常发生分层，各点的组成可能不同，需要预先侧量管道不同断面上的许多点，才能决定采样点的正确位置。在管道湍流源的下游采样最有利。应避免在气体静止点采样(如靠近锐孔的下游、尖端障碍物和器壁处)。b.在采样前应严格试漏。影响测定结果的漏气必须消除。c.在取平均样品或混合样品时，流速变化会引起误差。应对流速进行补偿和调整。d.系统不稳定引起的误差和消除办法:如热的气体采样后在管内燃烧、爆炸或腐蚀管道.气体冷却到露点以下凝结并失去液体成分，气体中某些成分被液体溶解或被管壁吸收。以合适的冷凝或加垫部件的方法控制采样系统的温度，可减少上述因素所造成的误差。e.采样导管过长引起采样系统的时间滞后，这样取得的样品没有代表性。应尽量采用短的、孔径小的导管。连续采样时，可加大流速，间断采样时，应在采样前彻底吹洗导管。f.封闭液造成的误差先用样品气将封闭液饱和，以封闭液充满样品容器，然后用样品气将封闭液置换出去，从而在样品容器中充满了样品气，完成采样操作。但由于气体组成改变、温度改变和振荡的影响，原来饱和的封闭液可能变成不饱和或过饱和，这就会再溶解一部分气体或释放一部分气体，从而导致样品气组成的改变。 GB6681-86常使用水、稀酸或盐的水溶液作封闭液。应仔细选择封闭液以避免微分溶解效应。表1为工业气体在水中的溶解度。求对一般气体溶解度小，但易与含硫、卤化合物等反应，而且毒性大、价格高，用作封闭液也不理想。气体在稀酸或盐水中溶解度比在水中小，但微量杂质溶于稀酸或盐水中影响检出。因此本法只能用于常量分析。4.2气体的处理4.2.1处理的目的、步骤为了使气体符合某些分析仪器或分析方法的要求，需将气体加以处理。处理包括过滤、脱水和改变温度等步骤。4.2.2过滤装一个过滤器或阱(见图9、10)，可分离灰、湿气或其他有害物，但应以试验证实所用的于燥剂或吸收剂不会改变被测成分的组成。接合橄胶垫圈毛砧}S3}L!毛砧坐垫型表面过劫昌纸过谕番夹(灰.过诌留的两种式样)气休进口一曲状过曲器图9过滤器 GB6681-86Hbz排气邢今样占人容器样品容器样品容器送气图10冷阱1二业气体在水中的溶解度见表I。表1工业气体在水中的溶解度气体溶解度.氮气0.0140氧气0.0277氢气0.0172一氧化碳0.0209几氧化碳0.739硫化氢2.225甲烷0.0294乙烷0.0415乙烯0.1064乙炔0.811‘溶解度—在25℃和101325帕压力下测最出的气体休积毫升数，它与1毫升水达到溶解度平衡。颗粒的分离装置主要包括:a.栅网、筛子或粗撼器，可用金属织物、多孔板、烧结块或熔渣物、层片物质制成，能机械地截留较大的颗粒(拉径大于2.5微米)。b.过滤器由金属、陶瓷或天然与合成纤维的多孔板制成。。.各种专用的装置:磁的或电的装置、冲击器、鼓泡器、洗涤器、冷凝器、旋风器等。为防止过滤器堵塞，常采用滤面向下的过滤器装置。4.2.3脱水方法脱水方法的选择一般随给定样品而定。脱水方法有以下四类:a.化学于燥剂常用的有氛化钙、硫酸、无水磷酸、过抓酸镁、无水碳酸钾和无水硫酸钙。在最佳条件下被于燥空气中水的极限值见表2。b.吸附剂比表面积大，通常为物理吸附。常用的有硅胶、活性氧化铝及分子筛。吸附剂的吸附能力取决于使用前的干燥度、气体进人的状态、使用的压力和温度。吸附剂可能极附气体的其他成分，该成分在以后的步骤中可能被气体的其他成分脱附或置换并影响气体样品的组成。 GB6681-86表2被干燥空气中水的极限值干操剂水的极限值〔在标准状态下(0"C,101325帕)每立方米被「燥空气中的毫克数〕五氧化二磷小于0.02熔凝的氢氧化钾2无水高抓酸钾2无水硫酸钙5熔凝的抓化钙340粒状的抓化钙1500。.冷阱对难凝样品，可在。℃以上几度的冷凝器中缓慢通过脱去水分。过程的效率依赖于冷凝器的几何形状和工作状态即气流速度和温度。其缺点是某些成分溶解于形成的冷凝液中。d.渗透用半透膜让水分由一个高分压的表面移至分压非常低的表面。此膜形成为一组管子，待干燥的气体在其中通过，干吹洗气在外夹套中通过。在正常操作条件下，有良好的选择性，但在每一种单独情况下需要校验气体的渗透性比水蒸气低。4.2.4改变温度气体温度高的需加以冷却，以防止发生化学反应。在可能冷凝为液体的场合，采样导管应往下倾斜连至冷阱(最，/J锑度1/12)。为了不使某些成分凝聚，有时也需加热，如煤气管旁用水蒸气加热以防蔡等凝聚堵塞管道。4.3导管(包括采样器)的处理导管内壁要除去润滑剂、油脂、固体渣粒和其他污染物。在采样前还要除去管内残留的气体和痕量湿气。防止表面发生化学反应，产生吸附和被残留气体污染。4.3.，表面的处理可用化学方法(酸洗、碱洗、钝化或用其他类似的化学表面剂处理)或机械方法(如超声波的方法)进行净化。金属容器、金属导管内壁进行抛光处理。玻璃容器内用硅烷化试剂处理能减少吸附性。4.3.2导管的清洗导管的清洗方法随气体存在的量、压力等而定。一般用十倍以上体积的气体清洗。若样品气体积很小，可采用真空采样或置换封闭液的方法。若气源是处在负压情况下，可用一个合适的吸气器或泵来采样。4.3.3间断的清洗减压器、阀和导管都有一定的死体积，使用简单清洗操作并不非常有效，因为残留气体和痕量湿气在死体积中停留并缓慢扩散人被送人的气体中，采取反复增减压力的清洗操作效果更好b见图ii. GB6681-86图11间断的清洗—波顿管的反复清洗示意图I一管道和死体积中充满了一个大气压的空气，z一单一清洗，空气从管道排出而未从死休积中排出;3一压力升高时，残余空气被压缩到管尾的“死胡同”中;9一当维持压力时，空气扩散人清洗气中;5一气体排出并带出一些残余空气4.4试漏导管、螺纹连接或焊接处都应试漏，经过装卸的部件更应试漏。分段试漏是行之有效的好方法。试漏方法有:a.将系统加压或减压，然后关闭出口，观察压力计(或流量计)的变化，b.将系统加压，用表面活性剂(如肥皂水、洗涤剂溶液)涂抹所有连接点。c.真空管线可用高频火花放电器或氮质谱探漏仪检查。4.5部位样品的采样4.5.1略高于大气压的气体将清洁、干燥的采样器连到采样管路，打开采样阀，用相当于采样管路和容器体积至少十倍以上的气体清洗，然后关上出口采样阀再关上进口采样阀，移去采样器。4.5.2高压气体应先减压(装调压器、针阀或节流毛细管等)至略高于大气压，再照4.5.1采样。4.5.3等于或低于大气压的气体将采样器的一端连到采样导管，另一端连到一个吸气器或抽气泵。抽人足量气体彻底清洗采样导管和采样器，先关采样器出口再关采样器进口采样阀，移出采样器。若采样器装着双斜孔旋塞，可在连到采样器前用一个泵将采样器抽空。清洗采样器后，通过旋塞的开口端转到抽空管，然后在移去采样器之前转回到连接开口端。可用定型的采样仪，在规定时间内采取固定流速的气体样品。4.6连续样品的采样在整个采样期内需要保持同样速度往样品容器充气。4.了间断样品的采样间断样品的采样常用手动操作。也可用电子时间程序控制器接到气体采样系统，控制固定间隔时I间自动采样。4.8混合样品的采样混合样品的采样方法通常有两种:a.分取混合采样法将不同容器内的气体分别按气体的体积采取等比例的气体样品，然后将其混合。此混合物可代表 GB6681-86这几个容器内的气体混合后得到的样品。b.分段采样法对一种气流，可按规定距离由几个采样点采取部位样品，同时在每一个采样点测量气体的流速。逐个分析这些样品，混合样品中某一成分r的平均浓度可由下式计算:扩l·Xl+vZ··X,十·⋯+陈·X=R二厂1+十.·⋯+片叽式中:V,、、厂3、与采样点的气体流速成正比;瓜龙、、X，、成分的相应比例。4.，样品的预检采样时，应观察样品容器是否有破损、污染、泄漏等现象，容器标记是否符合。有异常现象时必须记录。1.10高纯气体的采样高纯气体应每瓶采样。需用十五倍以上体积的样品气置换分析导管。 GB6681-86附录A使用设备材料参考表(参考件)表A1不同材料对气体的适应性适应性材料c0,NO,稀有气体Oz5Oz烃类clzH2S仁02(1澡)N02铜/黄铜aacbaccc不锈钢aaOOa66a玻璃口口口a口口a口天然橡胶ccccccc亡I基橡胶a吞c亡bbcc聚四拟乙烯Oba6b6bb铝aa6aa66b注:a表小合适.b表示有保留，c表示不能用。表A2分析不同气体所需采样管、导管等的材料分析气休、共存气休采样管、导管的材料包装材料过动材料浪t、z、sa,bK)t、2、4、66、8a,b毗喧1、2、66、8a,b苯1、2、66、8口、6丙烯醛1、26、8。、b光气1、2、4、66、8a、6飞硫化碳1、2、66a,b硫附1、2、4、6a一氧化碳1、2、4，5、6、76、8、9a,b氨1、2、3、4、5,6、76a,6,c硫的氧化物及_几氧化物1、2、4、5、6、76a,b,c氮的氧化物I、2、4、5、66、8、9a,b揪化物4、66c抓I、2、5、6、76口、b,c氯化氢1、2、5、6，76。、b,c硫化氢1，2、4、5,6.76a,b,c献化氢1、2、4.5.6.76a,b、‘注:1一硬质玻璃;2一石英.3一普通钢，4一不锈钢;5一陶瓷.6一氛树脂或氟橡胶，7一抓乙烯树脂，8一硅橡胶，9一氯1几烯;a-无碱玻璐棉或石英棉;b一矿渣棉.c一无定形碳。所用材料除考虑气休的性质外，还需考虑使用的温度。 Gs6681-86附录B采样器(参考件)B.1硅翻玻确采样器价廉易制，但超过450℃不能使用。B.2金属采样器广泛使用。低碳钢在高于300℃易受气体腐蚀并能渗透氢气。在1100℃的较高温度，可选用一种适当的合金，但要注意大气的氧化、还原性能及热的样品气中硫含量对合金的稳定性有影响。制造采样器的材料取决于样品气的种类。不锈钢或铬铁可在950℃使用。一些镍合金适于1150℃在无硫样品气中使用。用水冷却可减少采样时产生化学反应的可能性。可燃性气体，如含有可燃成分的烟道气而且温度高到足以继续反应，或被热采样器所引爆，就特别需要这一措施。图BI和图B2为典型的式样，后者用作测定湿气或硫的氧化物。在保证不堵塞前提下，应选用最小直径的气体采样管。矛翻如.，4...尸，..:...山‘皿气位样品It气休出口mlz一}"盆滋012图B1典型的水冷采样器接水管米内径宋样管④水含管引线曰环外包石楠纸的透明石英曹球形石英接台口12斑米内径。}_.-箫1830权化铝水泥图B2典型的带水冷套管的加热器部件 GB6681-86B.3耐火采样器通常用透明石英、瓷器、富铝红柱石或重结晶的氧化铝制成。它们易碎，若无底座在高温下会变形，除石英外受到突然的温度变化会破裂。石英采样器可在温度900℃以下无限期地使用，在11000C时尽管有失去透明性的趋势，仍可使用。在最高温度1500℃可偶尔地短期使用。由于热灰颗粒能与石英熔融造成采样器的毁坏，石英质采样器可用合金钢保护套保护，但在石英采样器两端可露出几厘米，不加保护。并推荐将采样器捆上石棉线作绝热层再插人护套中。珐哪质采样器一般能耐1400"C高温，但易受热灰所侵蚀。氧化铝瓷器适于在1500℃连续使用，富铝红柱石可在1700℃使用，而重结晶的氧化铝可在1900℃使用。 GB6681-86附录C润滑剂(参考件)玻璃磨口面上涂抹的润滑剂，硅酮较好，无水羊毛脂也可用。高真空润滑油在一般温度可用，温度较低时粘性不合要求不好用。纯凡士林不适于用作润滑剂。用凡士林、石蜡和生橡胶或凡十林和松香按一定配方混熔可调制出良好的润滑剂。附加说明:本标准由中华人民共和国化学工业部提出，由化学工业部标准化研究所归口。本标准由化学工业部标准化研究所负责起草。本标准主要起草人俞小云。'