使用“生物质气化领域”的X00-300-Ig对合成气组成的快速定量分析

近年来，对环境和经济影响化石燃料燃烧和石油化学的兴趣已经增加。这导致了寻找适合和现实的替代品，气化是燃料和碳氢化合物的原始选择。

图像信用：shutterstock / hywit dimyadi

气化方法利用诸如生物质，煤和废物的材料来产生合成气（合成气）。亚博网站下载合成气是一氧化碳氢和二氧化碳的可燃组合，其含有少量甲烷和某些痕量污染物。合成气主要用作燃料资源，以产生功率和热量，或者转化为氢气等产品，用于施肥或燃料电池，或通过Fischer-Tropsch反应使用液体燃料。

max300-ig

使用合成气的化学和气化方法依赖于获得有关离开反应器的气流成分的数据的能力。

的MAX300-IG是7^th能够在100％至10ppb的浓度下对许多化合物进行定量分析的生成过程质谱仪。该工具采用19mm四极杆质量滤波器，可实现高分析重复性并增强延长稳定性。

EERC测试设施

MAX300-IG用于监测北达科他大学能源与环境研究中心的试点制造。可以使用流化床气化器或夹带流动气化器配置该工具，然后使用它来分析压力摆动，Fischer-Tropsch合成，氢膜分离和煤预处理的影响。

生物质或煤粉供应气化炉温度超过1000°C和压力高达70bar。气化炉温度、固体燃料进料的流量、氧气、蒸汽、氮气和循环合成气的流量都可以被密切监测和控制。

将气化器产品的过滤完成以在将其运输到一系列固定床之前消除颗粒（图1）。每张床是温度控制的，可以装载催化剂/吸附剂分析或改变合成气。

图1所示。试点气化器和合成气调节系统

系统中的许多端口被构造成允许在每个阶段进行气体采样。然后路由退出床的最终产品以检查其他设备或过程。app亚博体育通过将一组分析仪放置在从第二个固定床中占用的溪流上观察到气化炉。该物流通过骤冷冷凝器发送，以在许多拉曼激光分析仪和气相色谱仪检查之前消除水分和挥发性有机物。

采样过程可以在一小时内进行，而在那段时间内，每个组件的浓度（n₂，O.₂， H₂，CO，CO₂，cos，ch₄， H₂O H₂一般每15分钟更新1至3次。

MAX300-IG分析结果

开发了一种分析技术来识别合成气流中的关键成分和常见的硫污染物(图2)。所有成分都在0.4秒内被测量和记录。这种技术的总分析时间小于6秒。

图2。MAX300-IG合成气分析方法包含分析物，检测质量和校准值的列表。此图像是Questor5软件的屏幕截图。

合成气过程由在线安装的MAX300-IG操作，以检查碳化木屑颗粒的气化情况(图3)。合成气成分不同，由于过滤器容器的程控脉冲，大约每15分钟循环一次。

这些程序确认了该程序的能力MAX300-IG识别样本流中的SWIFT更改。研究稳定的合成气组合的结果表明MAX300-IG的定量数据的分析稳定性（表1）。

表1．在稳定的合成气混合物上运行4H MAX300-IG分析期间记录的主要合成气组分的平均浓度。每个浓度为1,790分析点的平均值。

成分	平均浓度（％）	标准偏差
氢	30.35	0.016
一氧化碳	29.57	0.022
二氧化碳	19.99	0.012
氮	13.57	0.044
甲烷	3.03	0.003
乙烷	0.51	0.002

还使用MAX300-IG借助于电子乘法器来测量低水平的硫污染物，这是双探测器选项的一部分（图4）。该选项扩展了质谱仪中的检测范围为10ppb。鉴定硫浓度水平的增加可以是催化剂分解的重要指标。

图3。MAX300-IG分析主要合成气组件。在4小时的分析中记录了3,225个样品。

图4。合成气中ppm级硫化物的MAX300-IG检测在1h - 7min采集周期内记录了628个分析周期。

即使在ppm水平下，信号的稳定性也非常好，这可以从相当均匀的硫趋势部分的标准偏差分析中看出(表2)。

表2.．在MAX300-IG电子倍增器上记录的合成气硫组分的平均浓度。每个浓度为188个分析点的平均值超过20分钟。

成分	平均浓度(ppm)	标准偏差
硫化氢	7．9	0．15
羰基硫	8.1	０．２０

进一步的气化应用

MAX300-IG已经证明了其快速描述和量化合成气混合物的灵活性。它的灵敏度足以识别ppm以下的痕量成分，以及在0.4s以下执行所有测量的速度。质谱仪的速度表明，MAX300-IG可以自动观察许多样品点的气体组成，从而提供20s /点的一整套浓度。

在EERC，在反应堆下部的港口进行补充取样，可以对固定床的功能和效率产生重要的见解，或用于研究氢膜分离，或费托产物。

在使用合成气的合成氨装置等大型装置中，MAX300-IG及其前辈几十年来已经确立了自动分析和过程控制的标准(图5)。

图5。氨过程的图。处理质谱仪的典型分析点在每个编号位置处表示。所需的合成气可以通过天然气重整或气化产生。11个样品点的总分析周期时间<4分钟。

结论

的MAX300-IGMAX300-IG是一种理想的工具，能够评估气化炉中的许多合成气组分，从100%降低到ppm水平，因此，MAX300-IG可以轻松取代涉及多种设备和技术的复杂分析仪器。MAX300-IG的速度和灵活性，以及在恶劣和危险的工业条件下24小时运行的能力，使其适合监测生产规模的气化和其他相关的下游化学过程。

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