本标准规定了气体化工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

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，但有时还需要在一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问题大些。气体容易通过扩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．样品气是处于静态还是流动态；

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钢瓶中压缩或液化气体

由于气体的特性，钢瓶中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《化工产品采样总则》)。

液化气体见GB6680—86《液体化工产品采样通则》中第6章。

2.3贮罐中的气体

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

引起管内气体特性值荠异的原因有：

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。

可采取断面上不同点的样品，检测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、吸气器和柚气泵等。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性，不起催化作用，机械性能良好，容易加工连接。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、铜管一铝管、特制金属软管、玻璃管、聚四氟乙烯或聚乙烯等塑料管和橡胶管。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，訇可用硬焊或舞动连接，但妊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，推荐采用硅酮润滑剂(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。

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，容积为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。

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。

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、聚酯、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窄装置。

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6。

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。

使用水流柚引器可方便地产生中度真搴。见图8。

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。

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。在管道湍流源的下游采样最有利。应避龟在气体静止点采样(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妊须消除。

e．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．采样导管过长弓l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L部分气体，从而导致样品气组成的改变。

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。汞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干燥剂或吸收剂不会改变被测成分的组成。

工业气体在水中的溶解度见表1。

表1工业气体在水中的溶解度

气    体	溶    解    度
氮气       氧气       氢气       一氧化碳       二氧化碳       硫化氢       甲烷       乙烷       乙烯       乙炔	0.0140       0.0277       0.0172       0.0209       0.739       2.225       0.0294       0.0415       0.1064       0.811

 

颗粒的分离装置主要包括：

a．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(粒径大于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。

c．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．化学干燥剂常用的有氯化钙、硫酸、无水磷酸、过氯酸镁、无水碳酸钾和无水硫酸钙。在最佳条件下被干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、气体进入的状态、使用的压力和温度。吸附剂可能皈附气体的其他成分，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。

表2被干燥空气中水的极限值

 

 

c．冷阱对难凝样品，可在0℃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市。

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(最小梯度1/12)。

为了不使某些成分凝聚j有时也需加热，如煤气管旁用水蒸气加热以防萘等凝聚堵塞管道。

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，可采用真率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型扩散入被送入的气体中，采取反复增减压力的清洗操作效果更好。见图11。

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氦质谱探漏仪检查。

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。

4.7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：

4.9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。需用十五倍以上体积的样品气置换分析导管。

附录A

使用设备材科参考表

(参考件)

表A1不同材料对气体的适应性

	适    应    性
材料	稀有气体	O2	SO2	烃类	CO、 CO2	Cl2 (干燥)	N O、 NO2	H2S
铜／黄铜   不锈钢   玻璃   天然橡胶   丁基橡胶   聚四氟乙烯   铝	a     a     a     c     a     a     a	a     a      a     c     b     b     a	c     a     a     c     c     a     b	b     a     a     c     c     b     a	a     a     a     c     b     b     a	c     b     a     c     b     b     b	c     b     a     c     c     b     b	c     a     a     c     c     b     b

 

表A2分析不同气体所需采样管、导管等的材料

分析气体、共存气体	采样管、导管的材料	包装材料	过瞎材料
溴   酚   吡啶   苯   丙烯醛   光气   二硫化碳   硫醇   一氧化碳   氨   硫的氧化物及二氧化物   氮的氧化物   氟化物   氯   氯化氢   硫化氢   氰化氢	1、2、6   1、2、4、6   1、2、6   1、2、6   1、2   1、2、4、6   1、2、6   1、2、4、6   1、2、4、5、6、7   1、2、3、4、5、6、7   1、2、4、5、6、7   1、2、4、5、6 4、6 1、2、5、6、7 1、2、5、6、7   1、Z、4、5、6、7   1、2、4、5、6、7	6、8     6、8     6、8     6、8     6、8     6       6、8、9     6     6     6、8、9     6     6     6     6     6	a、b     a、b     a、b     a、b     a、b     a、b     a、b     a     a、b     a、b、c     a、b、c     a、b     c     a、b、c     a、b、c     a、b、c     a、b、c

 

附录B

采样器

(参考件)

B.1硅硼玻璃采样器

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50℃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B1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。

B.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1100℃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，但在石夷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。

珐邶质采样器一般能耐1400℃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。

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、石蜡和生橡胶或凡士林和松香按一定配方混熔可调制出良好的润滑剂。