1、中华人民共和国国家标准气体化工产品采样通则General rules for sampling gaseous chemicsl products UDC 661 543.05 GB 6681 -86 本标准规定了气体化i二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。1 气体采样特点i扫T斗多气体化L产Al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，步相结合，只有时还需雯在单独容器1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问题大些。气体容易通过扩散和指流而混合均匀，成分上的不均匀性一般都是暂时的a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
2、致力于一般情况下气体采样的设备和技术。2 采样方案除瓶装气休外，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ga. 采样u的决定采样的类型pb. 样品气是处fl特j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。依体枉!计量的样品，必须换算成标准状态下的体积。2.2 钢瓶1压缩或液化气体由f气体的特性，钢瓶1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将采样数(参看GB6678-86 (化卫产品采样总
3、则)。液化气体见GB6680-86 (液体化工产品采样通则且中第6章。2.3 贮罐1的气休大型贮罐ljl的气休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戎连续采样。2.4 怡内流动的气体引起管内气体特性值差异的原因奋gs. 气体在断面上不同流动态引起的分层，b. 气体在生产过和巾，特性值的周期或间断性波i;/JI c. 以1-，两因素的综合作用。自I采取断面上不同点的样品，检视后确定采样的最佳位置一般在管中心1/3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。对分析之前援触样品的设备材料有如下要求s
4、对样品气不渗透，不吸收，在采样温度下兀化学活国家标准局19860813发布1987-01-01实施70 GB6681-86 性，不起催化作用，机械性能良好，容易JIL连接。见附录A表A1、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、铝营、特制金属软管、玻璃管、聚四氟乙烯或聚乙烯等塑料iT和模胶管。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，应采用不锈钢管戎铜管，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，推荐采用硅翩
5、润滑剂见附录C)。3.3 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1-3。带直通活事帽双制孔活事图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71 GB6681-86 3.3.2 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，容识为0.1升-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。双间第间图4小钢瓶3.3.3 贩附押j采样管句li性炭采样管(见图5)和硅胶采样管。活性炭采样管常
6、用来吸收并浓缩有机气体和蒸气。被璃管3.3.4 球胆A B 1二三三川、气三二UJft作主、公Z 础璃棉图5典型活性炭采样管球胆采样有严重缺陷s球胆易吸附怪类等气体，易渗透氢气等小分子气休，故放置后成分会发生变化。m因其价廉易得，使用方便，放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，应固定球阻专取某种样品。3.3.5 塑料袋有聚乙烯、聚丙烯、聚黯、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间长。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 f!i处理装置见4.2 气体的处理。3.5 调节压力
7、和流量的装置!问压采样，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103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60 GB 6681-86 气休-c二-f =.(体丁血信E纠日)B吸祖旺F nl!:陆肌l拔的用以)flHf量华监顺毛细n产1.7警麟I的同时i休句l A L 水, (休 理面华盛瓶掖封岳阳胃图61班量调节装置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
8、作用易使双联球腐蚀。自己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 !hJ 图7吸气瓶使用水流抽51器可方便地产生rt度真空。见图8。、73 GB 6681-86 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4.1 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。 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
9、发生分层，各点的组成可能不同，需要预先测量管道不同断面上的许多点，才能决定采样点的正确位置。在管道淌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lVl定结果的漏气必须消除。c. 在取卓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s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
10、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。r. 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。14 GB 6681-86 常使用水、稀酸或盐的水溶液作封闭液。应仔细选挥封闭液以避免微分溶解效应。表l为工业气体在水中的溶解度。7R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
11、，用作封闭液也不理想。气体在稀酸或盐水1溶解度比在水中小，但微量杂质溶于稀酸或盐水1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f燥剂或吸收剂不会改变被测成分的组成。毛毡-进口毛毡也垫型表面过撼嚣撞击-多于L盘属口擅纸旺过搪器臭胆擅过iII器的罔种武样带回排fL.每排19个，每个扎径6，直径1四气体进口矿擅槽噩噩270 筒状过植器图9过滤器鸣、75 GB 6681
12、-86 拙飞排气气得品在器( 送气主图10冷阱工业气体在水中的溶解度见表1。表l工业气体在水中的溶解度气体榕解度*氯气0.0140 氧气0.0277 氢气0.0172 -氧化碳0.0209 氧化碳0.739 硫化氯2.225 可1炕0.0294 乙皖0.0415 乙烯。.1064乙快0.811 事溶解度一-在25c和101325帕压力下测量出的气体体积毫升数，官与l毫升水达到溶解度平衡.颗粒的分离装置主要包括28. 栅网、筛子或粗滤器，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于L板制成。C. 各
13、种专用的装置s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71方法脱水方法的选悸一般随给定样品丽定。脱水方法离以下四类g 化学r燥剂常用的有氯化钙、!t楼、无水磷酸、过氯酸镇、无水碳酸钢和无水硫酸钙。在最佳条件下被f燥空气中水的极限值见表20 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、气体进入的状态、使用的压力和温度。吸附剂可能吸附气休的其他成分，该成分在以后的步骤中可能被气休的其他成分脱附或置换并影响气体样品的组成。76 GB 6681-86 表2被
14、干燥空气中水的极限值干燥IflJ在的极限值在标准状态FCOC、101325帕每立方米被|燥空气巾的毫克数五氧化二麟小于0.02熔凝的氢氧化镑2 无7(高氯酸饵2 无7(硫酸钙5 熔凝的氯化钙340 粒状的氯化钙1500 C. 冷阱对难凝样品，可在oC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。此膜形成为一组窗子，待T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
15、。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(最小梯度1/12)。为了不使某些成分凝聚，布时也需加热，如煤气管旁用水蒸气加热以防茶等凝聚堵塞管道。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。4.3.1 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(如坦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。玻璃容器内用硅烧化试剂处理能减少吸附性。4.3.2 导管的清
16、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f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呢体积，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。见图11。77 GB6681-86 1 s 图11间断的清洗一一波顿管的反复清洗示意图I 管道和死体积中充满了一个大气压的空气，2 单一清洗，空气从管道排出丽未从死体积申排出，3 压力升高时，残余:;气被压缩到管尾的死胡同中，4一当
17、维持压力时，窑气扩散人清洗气中，5一气体排出并带出些残余空气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。试漏方法乎1: ft. 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氯质i普探漏仪检查。4.5 部位样品的采样4.5.1 略高于大气压的气体将清洁、卡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休清洗，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
18、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。抽入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，通过旋寨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。4.7 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
19、时间自动采样。4.8 混合样品的采样混合样品的采样方法通常高两种sft. 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78 GB 6681-86 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sR= V, . X, + V, . X, + V3 .;飞+. . +几X. V，+V，+V3+几式中2町、V，、凡、.、几与采样点的气体流速成正比，X，、JE二、X3、.、X一一成分的相应比例。4.9
20、 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。4.10 高纯气体的采样高纯气体应每瓶采样。需用十五倍以t体积的样品气置换分析导管。79 材料稍有气休制/黄制a 千二锈钢 玻璃 *然楝胶C o在梅胶a 聚问拟乙怖 告ia GB 6681一附录A使用设备材料参考表参考件表Al不同材料对气体的适应性适应0 , S 0 , 处类CO、CO, a c b a a a a a a C c c c b C C b b a b b 。b a a 性C I , ( I燥c b C b b b tb a ti.小合适b在示街I保留.c在币不能用.表A2分析
21、不同气体所需采样管、导管等的材料分析气体、共存气体来样管、导管的材料包装材料15过l、2.6 自由l、2、4、66、8毗盹1、2、66、8平;1、2、66、8内蝇酶1、26、8光气1、2、4、66、8慌化碳1、2、66 硫frl、2、4、6氧化碳1、2、4、5、6.7 6、8、9氨1、2、3、4、5、6、76 髓的氧化物及氧化物1、2、4、5、6、76 氮的氧化物1、2、4、5、66、8、9氟化物4、66 氯1、2、5、6、76 氯化氢1. 2、5、6 7 6 硫it氧l、2、4、5、6、76 氟化氢1、2、4.5、6、76 NO、H, S NO, c c b a a a C C c c b
22、b b b 过撼材料、b、ba、ba、ba、b、ba、b a、ba、b、ca、b、ca、bc a、b、ca、b、ca、b、ca、b、c , 1-硬质玻璃，2一而英，3一普通钢，4 不锈钢，5一陶瓷，6 氟树脂戒氟椒胶，7-氯乙烯树脂，8一硅橡跤，9 氯!一烯，a无憾玻漓棉或英棉事告一矿渣棉，c-元定形量最.所用材料除J昏虑气体的性质外，还需J号虑使用的温度.80 GB 6681-86 8.1 附录B采样揭(参考件硅葡玻璃采样镰价廉易制，但越过450.C不能使用。金属采样器8.2 广泛使用。低碳钢在高于300.C易受气体腐蚀并能渗透氢气。在1l00C的较高温度，可选用一种适当的合金，但要注意大气
23、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。不锈钢或络铁可在950C使用。一些镰合金适于1150C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Bl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。焊匾t _=_._1 在二.:JI!o.飞飞J=#zzzz!. a, lb.匀. llLFljj 11t:1 li I!I 且斗;JU1275 7s 38 哇!气休出口水出口水进口25
24、 什典型的水冷采样器图Bl全部章上幢幢曹氧化幅水I!刷料1780 纹 曹制英寸英国瞌兰水壶曹氧化铝水缸1830 采样曹金蜡圃球形石英接合81 典型的带水冷套管的加热器部件图B2GB 6681一B .3 耐火采样描通常用透明石英、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900C以下无限期地使用，在1100c 时尽管有失去透明性的趋势，仍可使用。在最高温度1500c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入护套中。法部质采样器一般能耐1400C高温，但易受热灰所侵蚀。氧化铝瓷器适于在1500C连续使用，富铝红柱石可在1700C使用，而重结晶的氧化铝可在1900C使用。82 GB 6681一附录C润滑剂参考件)玻璃磨口面上涂抹的润滑剂，佳酬较好，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。用凡土林、石蜡和生橡胶或凡士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s本标准由中华人民共和国化学王业部提出，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。83
