技术分享 | 如何通过气体分析为安全生产护航，为节能减排助力？

2023-12-11 15:03:01, 分测中心内容团队上海微谱检测科技集团股份有限公司

如今，化工产品已渗入到生活的每一个角落。常见的化工产品如农药、医药、食品、汽车、日化产品、电子产品等都是由不同化学原材料经过物理变化或者化学反应生产而成。

根据工艺的不同，化工产品生产过程中会应用加热、加压等各种条件，并相应的产生液、气和固三种不同状态的物质。其中，气体成分的类型繁多，包括无机气体、烷烃气体、苯系物等，其对空气环境的影响也千差万别。

气体类型	内容
无机气体	氢气、臭氧、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氨气、二氧化硫、氯化氢、氟化氢、二氧化氮等
烷烃气体	甲烷、乙烷、乙炔、丁烯、乙烯、丙烷、己烷等
苯系物	苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯代苯、萘
酚类物质	苯酚、甲基苯酚、萘酚等
醇醛酮胺类物质	甲醇、乙醇、异丁醇、月桂醇甲醛、乙醛、丙醛、丙酮、二甲胺、乙胺、三乙胺、三乙醇胺等
硫化物	硫醇、硫醚、噻吩

为什么要关注气体问题

对气体问题的忽略会严重影响企业的生产安全与大气环境。不同的气体成分对现场生产及环境的危害各不相同，比如氢气、一氧化碳、氧气、甲烷、乙烯、乙炔、丁烯等是易燃、易爆类物质；氯化氢、氟化氢、二氧化硫、硫化氢等都会对设备造成腐蚀；苯系物、部分醇醛酮胺和硫化物都具有令人难受的味道，对人的健康产生危害。

针对气体排放，不同地区和不同行业建立了对应的排放标准，例如《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822-2019）、《水泥工业大气污染物超低排放标准》、燃煤电厂大气污染物排放标准》（DB32/4148-2021）等。

如果企业排放超标，环境保护单位会依据《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国环境保护法》规定条例进行处罚整治。

2022年5月发生的山西某公司“5·31”爆炸事故、西吕某肥业公司“5·18”导热油锅炉爆炸事故，这两个事故属于典型气体爆炸事故；山东淄博某化工企业偏氯乙烯储罐呼吸口非甲烷总烃平均浓度超标119倍，罚款66.25万；泰兴市某厂界无组织废气中臭气浓度值达29、超标0.45倍，水解工段废气处理设施排气筒出口臭气浓度值达4121、超标1.06倍，最终罚款12万。

消息来源：安徽省应急管理厅、泰州市生态环境局

气体分析与气体检测的区别与价值

当企业面对气体问题时，一般会选择对气体进行检测，即依据各种国标对客户指定的各种气体指标进行靶向检测。

如企业要求检测气体的中臭氧、恶臭物质来源，在传统气体检测中会分别根据《环境空气臭氧的测定紫外光度法》（HJ 590-2010）、《GB/T 14675 空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》、《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》进行检测。

其中《GB/T 14675 空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》的检测，只规定了氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯和臭氧浓度这9种物质检测方法，而甲苯、乙苯、苯酚、乙硫醇、丙硫醇、噻吩等这些物质并不在对应标准中，但这些物质也可能产生臭味，因此采用此类方法作为气味溯源的依据时易出现漏项，从而导致企业无法真实解决问题；若采用多种标准同时检测，虽然可以在一定程度上避免此类问题，但会大幅增加测试费用和检测周期。

企业生产过程中还可能遇到其他各种各样的气体问题，如：

原材料遇到加热会不会分解，分解产物会不会有毒或者有安全隐患？

某个车间出现了异味，如何追溯异味的来源？

设备管路出现腐蚀，需要明确腐蚀原因，如何寻求解决方案？

烟气排放中有白烟或者排放超标，白烟是什么成分?超标物质有多少?如何根据成分设计处理方案?

废气处理后会有哪些物质残留？

化学反应过程中，会不会有气体性质的副产物，对反应是否有影响，会有毒吗？

其他........

以上等问题未具有明确的检测标准和方案，此类项目需根据问题产生的实际工况设计个性化的分析方案，包括样品的前处理方法（按指定加热、加压条件处理样品、模拟客户生产工艺制备气体、将气体用活性炭、吸附管富集浓缩、用不同的吸收液吸收气体个别成分）、仪器选择（顶空气相色谱、固相微萃取气相色谱、热脱附气象色谱、热失重气象色谱等）及对应仪器条件的选择等。

而微谱的分析技术服务恰恰是以各种分析仪器为基础，对未知气体或可能会产生未知气体的样品成分进行拆解、分析，通过综合谱图解析对成分进行定性定量分析，可为安全生产判断、废气排放指标控制、废气处理、各种现场及产品应用问题提供数据支撑。

微谱气体分析案例介绍

案例一

安全生产

案例情况：

某公司生产过程中需用到高温导热油、表面活性剂和高温硅油等，想了解环境温度由25℃逐步升温至350℃期间，原材料是否分解，分解产物成分气体是什么，是否有毒、易燃、易爆等。

解决方案：

根据客户的个性化需求，微谱设计了个性化的分析方案：使样品逐步升温，分阶段的收集分解产物（由25℃逐步升温至350℃），并将每阶段的分解产物用GC-MS、HS-GCMS、GC-TCD等仪器测试，综合实验数据和测试结果，完成分析报告。

本实验方案设计原则是模拟实际生产工艺的温度和压力，以此尽可能真实地分析出样品分解产物成分，提供具有参考意义的分析结果。

根据分析结果显示，高温导热油会发生分解，分解产物有氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷等易燃易爆物质，为客户制定生产安全规范提供数据依据。高温导热油分析结果如下：

案例二

气味溯源

案例情况：

某客户新采购的原材料与酸反应过程中产生了刺鼻的异味，客户需要确认刺鼻的异味来源，以及原材料金属元素含量。

解决方案：

微谱采取的方案是：模拟客户的生产过程，设计分析方案，将原材料与酸按现场条件进行小试反应，收起反应气体，对气体成分分别用GC-MS、HS-GCMS、GC-TCD、SEM-GCMS等仪器测试，综合实验数据和测试结果，完成分析报告。

元素分析结果如下：

反应气体分析结果如下：

根据分析结果，有易燃易爆性质的氢气产生，异味成分是硫化氢，结合元素数据结果，推断来源原材料中可能含有硫化铁等硫化物。硫化氢臭味重，即使其在空气中含量为ppm级别也会出现明显的臭味。

本次分析结果帮助客户分析出异味来源以及原材料中含有的金属元素。客户根据分析结果设计氢气回收和异味处理方案，成功避免了因硫化氢造成的工人安全、生产环境污染、排放不符合国家法律规定等问题。

案例三

废气排放

案例情况：

某客户在生产过程中形成废气，客户在线监测系统显示排放超标，但无法确定超标物质成分，因而无法优化废气处理工艺。由于环保监控异常，目前客户处于停产状态，客户要求分析气体的成分以及每种物质的含量，根据分析报告，设计废气处理方案。

解决方案：

根据分析结果显示，样品中气体成分很多，主要成分有氮气、氢气、一氧化碳和二氧化碳，其中氢气和一氧化碳是易燃易爆气体，微量气体含硫气体（比如二硫化碳、噻吩类物质），有烷烃气体、苯系物和酯类气体成分。

客户的样品是气体状态，微谱对其中的气体成分分别使用了GC-MS、HS-GCMS、SEPM-GCMS、TDS-GCMS、GC-TCD、GC-SCD、IC等仪器进行测试，根据测试结果完成分析报告。

气体分析结果如下：

样品中主要气体成分

样品中硫化物和氮氧化物的测试结果

样品中总烃组分分析结果

客户根据分析报告数据参考，设计废气处理方案，实现废气完全处理，达到排放标准，恢复正常生产。

知识课程

针对化工行业近年来不断涌现的企业安全生产问题与气体分析需求，微谱于本月19日特别推出了“气体分析助力安全生产及绿色排放”免费直播课程，为您提供更多气体分析干货！

点击下方或“阅读原文”观看直播回放⬇

微谱在气体分析领域积累了丰富的经验，可协同多种分析仪器及综合谱图解析为您解决未知气体或可能会产生未知气体样品的成分分析。

同时，微谱可为安全生产判断、废气排放指标控制、废气处理、各类现场及产品应用问题提供可靠的数据支撑。如您有相关的业务需求，欢迎前来咨询！

关于微谱

微谱，大型研究型检测机构，是科技服务改变世界的践行者。凭借长期服务于先进制造、生物医药、美丽健康、生态环保、食品及农产品五大产业链所沉淀的行业技术解决方案，坚持以市场需求为导向，满足用户在研发创新、质量升级、节能减排、工艺改善、调查分析、质量鉴定、计量校准、体系或产品认证等多层面的个性化综合性科技服务需求；通过众多自主研发的分析检测测试方法，助力客户获取更大成功。微谱始终秉承“服务，不止于检测！”的理念，尽心尽力让科技进步更快，让产品质量更好，让人类生活更安全、更健康、更绿色！