毕业论文-3-巯基丙酸合成工艺实验及分析.docx

目 录毕业论文(设计)任务书毕业论文(设计)开题报告长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定中文摘要英文摘要1. 前言12. 方案论证33. 过程论述103.1 实验仪器及药品103.2 仪器介绍103.3 实验内容及步骤184. 数据结果与讨论194.1 实验数据记录194.2 结果分析275. 实验结论33参考文献34致谢35中文摘要3-巯基丙酸合成工艺实验及分析学 生：邓 招 化学与环境工程学院指导教师：尹先清 化学与环境工程学院摘要 传统的生产3-巯基丙酸的生产工艺就是使用硫脲法1，虽然理论上的效益可行，但是实际生产成本太高。因此，本论文着重讨论以丙烯腈和硫氢化钠为主要原料，在摩尔配比为n（NaHS）：n（CH2=CH-CN）=1.4：1.0，反应液回流条件下的温度区间5570，真空度0.091MPa的条件下3，探究以氢氧化钠溶液（质量浓度32%及以上）作为水解物质的实际生产效率是否符合经济性的工艺要求。本论文实验部分分为两大块：第一部分为荆州诺亚化工有限公司的实际生产数据。NaHS的使用量约37 吨/每批次，CH2=CH-CN约27 吨/每批次，氢氧化钠（质量浓度32%及以上）使用量约24 吨/每批次，控制温度和压力条件参与反应，严控回流环节、萃取环节、精馏环节等环节，综合分析得知最佳的反应时间缩短至3.5h，原液中的杂质含量减少很多，但是目标物质的纯度却有增无减，一般情况下在98%99%，较为可观。同时，我还实验室小试了该工艺。原料总量200g，其他条件同上，得到的结论与上述结果同步。由此可以对比酸水解的历史生产工艺，两者相比取最符合经济效益符合实际生产情况的方案。关键词 丙烯腈，硫氢化钠，水解，生产效益。英文摘要3-Mercaptopropionic acid Synthesis Process of Experiment and AnalysisStudent：Deng Zhao College of Chemistry and Environmental EngineeringTutor：Yin Xianqing College of Chemistry and Environmental EngineeringAbstract The traditional production of three-mercaptopropionic acid production process is the use of thiourea1，although theoretically possible benefits，but the actual production costs are too high. Therefore，this paper focuses on acrylonitrile and sodium hydrosulfide as the main raw material，the molar ratio of n (NaHS):n (CH2 = CH-CN) =1.4:1.0，temperature range of the reaction solution under reflux conditions of 55 at 70 ，vacuum degree is about 0.091MPa conditions3，in order to explore the sodium hydroxide solution (mass concentration of 32% and above) as the actual productivity hydrolysis substance meets the technological requirements of the economy.Experimental part of this thesis is divided into two blocks: the first part is the actual production data Noah Chemical Co.，Ltd. in Jingzhou. NaHS use about 37 tons /per batch，CH2 = CH-CN about 27 tons /per batch，sodium hydroxide (concentration of 32% and above) using about 24 tons /per batch，controlled temperature and pressure the reaction conditions for participation，and control reflux links，link extraction，distillation sectors and other sectors，a comprehensive analysis showed that the best reaction time is shortened to 3.5h，reduce a lot of impurities in the liquid，but the purity of the target substance is increasing，generally 98% to 99%，more impressive. At the same time，I also tried the small laboratory processes. The total raw materials 200g，other conditions are the same，the conclusions and results of the above-described synchronization.Whereby the production process can be compared with the history of acid hydrolysis，the two programs that best meet the economic benefits compared to take in line with the actual production situation.Key Words Acrylonitrile，sodium hydrosulfide，hydrolysis，production efficiency.选题背景1. 前言随着人民的生活水平日益提高，身体健康已然成为人类健康长寿不可忽视的重要因素，甚至可以说，我们对身体健康的关注度比国民经济的增长还要高，正所谓身体是革命的本钱，没有良好的健康躯体，也就没有了以国民健康为基础的富裕生活，基于此，医药作为保证人类身体健康的重要因素之一，应该并且正在越来越受到重视。药物与我们的生活息息相关，没有良好的医学药品，人类的许多疾病就无从下手，为了解决已经出现在人群中的各种疾病，国家、医学研究工作者和其他各类研究人士投入了大量的人力、物力和财力，通过研究、试验，已经生产出不可计数的医药药品，这些药品正在对我们的身体健康起着不可磨灭的积极作用；以及正在研究中、待研究的各类医学药品一直以来，3-巯基丙酸作为一种重要的医药（芬那露）中间体2，是许多医药的生产原料，在国内外的医药市场占据着十分重要的地位；不仅如此，3-巯基丙酸还可以用于制备电子化学品、交联剂、硬化剂、树脂添加剂、抗氧剂、催化剂和生化试剂，也可用来制备塑料热稳定剂、除草剂及其聚合反应的链转移剂，粘度指数改进剂等，市场前景十分广阔；由于它在许多领域都表现出了不可或缺的特点，以及它的应用广泛性和实用性，对人们的生产生活都产生了极其大的影响，长期以往，人们对它的依赖性与日俱增，很难想象如果有一天我们的生活中不再有3-巯基丙酸这个物质了，而我们又一时间找不到可替代的绿色环保的化学物质替代，那么我们的工业化生产会变成什么样子？也许，市场上已有的很多的化学药品都会因为它的消失而无法得到及时的供应，造成医院、诊所的医药链中断，毫无疑问，医药紧缺造成的物价疯涨产生的社会问题是极其巨大的，人们的生活不再是安稳的庆幸的是，经过长期以来的科学家和科研人员的协同合作研究，3-巯基丙酸的神秘的面纱正在逐步被揭开！只有我们掌握了更多的关于3-巯基丙酸的物理、化学等理化性质，研究它在不同的生产条件，例如温度、压力、反应原料的配比、所需酸或者碱的用量、以及反应时间的控制，尤其是反应原料的选取等，这些对工业化生产的效率都有不可忽视的影响，而这些也是目前为止，所有科研工作人员正在积极努力的探寻的重要因素！也只有将这些内在的反应机理摸索清楚了，才能更好地为工业生产扫平道路，间接地为国家做出应有的贡献。所以，对3-巯基丙酸的生产研究，不论是对于科学工作者而言，还是对于国计民生而言，都具有十分重要的意义。自科学工作者第一次发现3-巯基丙酸以来，经过几十年的发展研究，我们已经逐步揭开它的神秘面纱。3-巯基丙酸的物理性质，如外观为无色或者浅黄色透明液体、熔点16.8、沸点114-115.5、相对密度1.2199（20/4）、折光率1.4921（21）、闪点93、酸值 550(mgKOH/g)以及它的溶解性等，化学性质如化学结构、腐蚀性、化学活性等。不可置否的是，这些理化性质对我们研究生产3-巯基丙酸具有十分重要的积极作用，也只有了解清楚它的基本理化性质，才不至于在研究合成3-巯基丙酸的科研道路上漫无目的的瞎摸索，从而减少了人力、物力、财力的盲目投资，对科研团队而言，在通往成功的道路上不至于越走越远，越来越偏；另一方面，一个研究目标清晰地研究方案，避免了大量可用原料药不必要的浪费，减少了研究过程中化学物质对环境的污染物的量。几十年来，国内外的化学家、化学工作者以及科研团队都投入了大量的精力，致力于研究合成3-巯基丙酸，旨在探索出一套节约成本、环保无污染或者低污染、合成线路简单、收率高的可行方案，如此一来，无论是对于化工企业还是国计民生而言，都是福音！广大科技工作者通过研究合成3-巯基丙酸的化学反应历程，提出了各种不同的合成工艺路线，主要的合成方案有以下几种：（1）以丙烯腈和硫氢化钠为主要原料，采用盐酸或者氢氧化钠为水解物质，通过Michael加成反应合成酸，进而转化成盐，再还原成3-巯基丙酸，精馏得到最终可用的产品2。（2）丙烯酸路线。即利用丙烯酸与H2S通过Michael加成反应制备，或利用丙烯酸与Na2S2O3加成生成Bunte盐然后水解制备4。（3）以3-氯丙酸为原料与Na2CS3进行亲核取代反应，再酸解制备；或者3-氯丙酸与Na2S2O3反应制备3-巯基丙酸6。实验事实表明，以上几种生产方案各有利弊，具体选取哪种方案作为工业化生产路线，可依据原料来源、生产条件等实际情况而定。本实验研究是在荆州市诺亚化工公司现有生产工艺的基础上、参考文献资料，拟解决生产中的工艺稳定问题。本实验里面的部分最佳实验条件，都是依据文献数据得来，而本实验所要解决的问题则是在若干个最佳的实验条件中，选取最优的组合，确定最佳的实验方案，用于指导生产工艺的优化和改进。第35页（共34页）方案论证2. 方案论证据文献报道1 ，只有东北第三制药厂具有大规模生产3-巯基丙酸的条件和能力，其主要的生产方法为硫脲法。其合成方法可概括为三种类型：其一为丙烯腈路线2，即利用丙烯腈与NaHS通过Michael加成反应，原料摩尔比n(NaHS):n(CH2=CHCN)=1.4:1.0，然后酸解合成3-巯基丙酸。3-巯基丙酸的合成过程如下：其流程框图为：多硫化加成老化酸化水解还原目标物水溶液第一步反应所生成的巯基丙烯腈和硫化钠可以继续做为反应原料参与反应，第二步生成的副产物二羧基硫醚可通过适当的增加硫粉量得到控制，第三步生成的二硫代丙二酸加入硫粉3后在酸性条件下还原成目标产物3-巯基丙酸。所以，硫粉的使用量成为影响产品收率的重要因素，锌粉3作为还原剂，参与反反应的有效摩尔量严重影响反应进程，须严格控制硫粉和锌粉的投入量。此外，从以上反应机理历程可以看出，整个反应体系的加料顺序7很重要：因为硫粉是无机物不溶于有机体系，所以必须先向反应釜中加入定量的质量分数为30%的NaHS水溶液，接着加入定量硫粉，加热有利于溶解也能促进下一步反应。到45滴加原料CH2=CHCN，保温反应2h，再用浓盐酸酸化、加水，于110112回流3h，降温至8090加入锌粉，用盐酸调节溶液PH=12才能得到3-巯基丙酸水溶液，再经过萃取、精馏等操作就能得到纯度足够高的目标产物。这是目前国内各大化学制药厂最优先考虑的生产方法。原因有以下几点：（1）NaHS是盐，稳定性高，廉价易得，过量的废液要么回收要么进一步处理作为其他的原料；（2）利用盐酸作为水解物质，而盐酸为具有刺激性气味的液体，生产过程中一旦发生了泄露，那么就可以及时的人为检查原因并加以控制；同时，由于改反应是吸热反应，而使用盐酸水解的时候会放出大量的热量，这一部分热量可以供反应吸收使用，节能；生过程中过量的盐酸可以通过加入过量的碱性盐加以除去，处理废液方便简单；（3）该反应的合成线路简单，生产过程的副产物少，而且反应条件不需要很高的温度和压力，属于比较容易控制的反应类型。其二为丙烯酸路线4，即利用丙烯酸与H2S通过Michael加成反应制备，或利用丙烯酸与Na2S2O3加成生成Bunte盐然后水解制备，原料摩尔比n(Na2S2O3)：n(CH2=CHCOOH)=1.1：1.0，现以丙烯酸与硫代硫酸钠反应制备3-巯基丙酸说明如下：首先将硫代硫酸钠加入水中溶解，升温到80滴加丙烯酸，滴毕保温回流30min，在90下加入浓硫酸反应1h，再加入Zn粉还原20min，冷却过滤，用浓硫酸洗涤滤渣，合并滤液和洗液，用乙醚萃取数次，蒸除乙醚，得到浅黄色液体。精制即可得到符合纯度要求的目标成品。但是从上述反应历程来看，第（8）步骤对于反应的收率影响很大，要抑制副产物的产生，必须严格控制反应（7）的条件，即酸化水解的温度8090，温度太高会使反应向着副反应方向发展，时间宜控制11.5h。在较低的温度下，酸化水解不完全，应适当延长酸化水解的时间，就可以得到较高的收率。并且参考文献4中有实验数据明确指出，以丙烯酸为原料，用硫代硫酸钠参与反应制备3-巯基丙酸的反应时间很短，全程只需要大约22.5h就反应完全。遗憾的是，即使如此，这种方案生产的最高的收率也就只有51.8%，多数情况只能得到百分之四十几的收率。采用过量H2S高压下反应7，对设备要求苛刻，而一般的生产设备无法承受相当强的压力，因此高压意味着生产成本的提高，从节约成本的角度考虑并不划算，而且大大过量的H2S回收困难，排放到空气中将会对环境造成严重的污染，引起呼吸疾病，H2S属于一级剧毒物质，吸入少量即可引起中毒，重者来不及抢救即瞬间死亡，危险性高，并且H2S也是属于昂贵原料，生产成本高；后者Na2S2O3易氧化易分解吸潮，不易保存。另外，该反应反应复杂，条件苛刻，产品收率很低，综合考虑也不是最佳的生产方案。其三为3-氯丙酸路线6，即利用3-氯丙酸为原料，通过与Na2S2O3进行亲核取代反应，再酸解制备，其原理反应过程如下：主反应：副反应：因为溶液的酸度严重影响产品的收率，故第一步须加水调节3-氯丙酸溶液的pH值，文献6研究表明，酸性范围内，收率随着溶液pH的增大而增加，当pH=7时，收率可以达到55.1%；第二步加入原料五水硫代硫酸钠，加热到90保温反应t1时间，由文献6分析得知，取代反应初期收率随着时间延长而增加，8h后取代反应基本完成，取代反应的时间就不再是影响收率的因素；第三步加入95%质量分数的硫酸继续保温，文献6中得出结论：在控制反应溶液的pH=7，取代反应时间t1=8h的情况下，随着酸解的时间t2增加，收率上升，但是t2 2h后，收率开始略微下降；第四步加入锌粉，在pH对实验收率的影响成正比，此后再加入锌粉，3-巯基丙酸的收率基本不变反而浪费原料。值得注意的是，加入的锌粉的速度不能太快，否则产生的H以气体逸出，起不到还原作用，宜控制在一小时左右；第五步加完搅拌10min，冷却至室温过滤，滤液用乙酸乙酯萃取若干次，蒸除溶剂，即得液体3-巯基丙酸。取代反应介质的pH、取代反应时间、反应的温度、酸解反应时间、锌粉用量以及用于还原反应的还原剂种类，都对反应有不同程度的影响，所以要想用这种方案获取较高收率的3-巯基丙酸，必须严格控制好以上几个因素。Na2S2O3相比NaHS价格高，亲核取代的反应条件要求高，效果并没有加成反应的效果好，成本高，生产过程的废水量大，对环境污染严重，废液处理的成本高。另外利用3-氯丙酸与Na2S2O3反应，再酸解也可制备得到3-巯基丙酸。硫脲法所使用的原料中硫脲和一氯代丙酸钠的成本较高，反应中要生成氯化钠，氨气，二氧化碳和硫酸钡等多种副产品，回收利用的成本过高。所以，综合考虑原料是否廉价易得、合成线路是否简单易操作、原料是否容易回收、废气废液是否容易处理等多种因素，研究以丙烯腈与硫氢化钠为原料，合成3-巯基丙酸，对工业大规模化生产，具有十分重要的意义。通过分析比较前述3种研究方案，方案一的意义更为深远。本实验研究分别以酸和碱两种不同的水解物质对生产效率的影响，在相同的反应温度、反应压力、反应时间下，比较得出哪种生产方案能够实现工业利益的最大化；与此同时，还得横向比较两者的分析检测方式是否一样，如果不一样，对应的解决方法又该如何确定；以及生产过程中必须的检测步骤和检测的具体内容。综上所述，本实验必须要解决的问题集中在两点：其一为反应条件的选择，即具体是使用盐酸还是氢氧化钠作为水解物质。此处盐酸和氢氧化钠我们统一使用最佳的浓度，盐酸为不低于35%的质量浓度，氢氧化钠为不低于32%的质量浓度，不考虑其他因素。其二为生产控制过程的检测步骤及内容，经过查询文献知道，该反应主要涉及三个主要反映，包括合成、回流、水解、萃取、精馏几个步骤，真正需要我们重点关注的却是回流、萃取和精馏部分。因为回流效果不好直接影响产品的收率，本实验统一将回流时间控制在3.5小时，经查证只要酸或者碱的浓度合格，3.5小时基本实现了收率最大的要求。要求色谱分析的谱图中，溶剂峰峰高不高于30mV或者滴定分析的含量不低于95%；萃取则直接影响反应釜底的盐和酸分离的效果，从而对产品提纯产生影响。本实验统一将萃取合格率确定为不低于0.9%，同一批次的萃取液要求检测两次，相隔2小时，两次检测都合格那么本批次合格；精馏是指将半成品“提纯”，通过精馏能够除去反应过程中产生的其他的绝大部分的有机副产物，以及萃取环节没有完全除去的少量的盐和水。本实验要求精馏产品的滴定含量不低于98%，色谱分析含量不低于99%，颜色为微黄或者为无色澄清液体。横向比较两种不同的生产方案，最终以产品的收率确定为判断最优生产方案的唯一依据，收率高的为最佳方案。本课题研究的主题是设计选择合成三巯基丙酸的最佳的反应方案。因此，本实验采用控制变量法设计实验，即除了反应需要的水解溶剂不同以外，其他的所有的实验条件必须严格一致，包括实验原料的用量、加料顺序、反应时间、反应温度、反应压力，以及客观实验环境等。通过查询相关的实验文献，可查得最佳的实验原料配比为n（NaHS）：n（CH2=CH-CN）=1.4：1.0，由于水解反应过程可逆，并不能100%的转化成我们所需的中间物HS-CH2CH2CN，所以必须要加入水解催化物质催化反应，使之向右进行，同时必须要有一者过量，才能最大限度的提高转化率，最大程度的转化成目标中间产物，由于硫氢化钠较之丙烯腈廉价易得，为了节省成本，可将硫氢化钠稍微过量，最大限度地使丙烯腈反应完。反应过程中的催化剂的用量为混合原料反应液质量的一半保持不变。由于工业化生产和实验室中的反应器大小不同等原因，导致实际的反应过程中液体的流动方式并非理想的全混流模型9，必然存在没有混合均匀、反应不完全的“盲区”，因此，文献查询的反应回流温度大约45，实际生产过程的反应温度却是5570，根据不同的工业化生产可适当的调节反应温度。另外，该反应模型所使用的反应容器是外压控制的反应釜11，实验采用真空度为0.070.09MPa，所以整套装置必须保证完全密封抽真空；为了防止液体挥发，以及反应过程中会产生有毒害气体H2S，安全生产的第一要义就是“安全”，密封可以规避安全隐患。生产过程中使用回流的原因是：保证硫氢化钠和丙烯腈在催化剂的作用下，混合均匀充分反映，目的是提高原子利用率，工业生产利益最大化。根据文献资料，回流时间一般控制在33.5小时不等，在原料纯度足够高的情况下，催化剂浓度足够高，那么回流时间3小时足以保证反应完全，此时再额外的延长反应时间就没有必要了，但是我们不能保证每次使用的原料液都纯度一样，如果质量浓度偏低，或者使用的催化剂的质量浓度也不高，那么想要保证反应完全，就必须要延长回流时间到3.5小时，甚至还会达到4小时，不过后者的情况比较少见。硫氢化钠和丙烯腈主反应过程，分别用盐酸和液碱作为催化剂表示如下。方案一，盐酸作催化剂：方案二，液碱作为催化剂：相比方案二，方案一中以盐酸作为催化剂，有效的减少了主反应步骤，从而减少了反应过程中的复杂程度，意味着中间产物少，而中间产物少直接导致生产三巯基丙酸的过程中除杂相对比较容易，最终产物中杂质含量少，纯度高；然而方案一中步骤（1）过后溶液呈现碱性，再使用盐酸调节溶液pH到23左右，需要消耗大量的盐酸，并且实践表明效果并不怎么好，且实际操作麻烦；另外一点，反应过程产生的NH3在酸性环境中会生成相应的强酸弱碱盐NH4Cl，在废液处理回收过程中，由于NH4Cl溶解度低，处理起来难度比NaHS难，从经济角度来讲无疑是极其不划算的；从方案一的步骤（2）可以看出，反应过程中生成的NH3需要及时的排放出来以促进反应向右进行，然而在酸性环境中，NH3溶解度比在碱性环境中的溶解度大的多，大量未及时排放出去的NH3严重阻碍了反应进行，使得转化率受到限制。反观方案一，采用液碱作为催化剂，尽管主要反映多一步，但是液碱极大的促进 向 转化，转化率要高出方案一许多，究其原因，过量的液碱使得反应过后的溶液呈现碱性，NH3在强碱性环境中的溶解度很小，几乎是难溶性，所以NH3能够及时的从反应液中逸出，促进可逆反应向正反应方向进行，至此，原料丙烯腈就能够最大限度地转化成目标产品中间物质，原子利用最大化。对比方案一和方案二，两个方案都必须要使用到盐酸，方案一中盐酸不仅仅作为催化剂，还具有酸化的作用。当作催化剂使用的时候，对盐酸的浓度要求很高，根据文献资料查询，催化必须要使用浓盐酸，质量浓度不低于35%，用量大是方案一显著的特点，而酸化作用的盐酸却并不需要使用如此高浓度的盐酸，目的是将三巯基丙酸钠转化成三巯基丙酸，除去过量的碱性盐硫氢化钠和硫化钠，此方案中酸处理效果差是另一特点。方案二中，根据文献资料，液碱的使用浓度为32%左右，液碱在充当催化剂的时候，由于绝大部分的丙烯腈都转化成巯基丙烯腈，强碱性环境使得方案二步骤（5）只需要少量的液碱就能够完成转化，所以用量少是该方案的显著特点；由于液碱的用量少了，那么处理废液的所需要的盐酸的用量自然就少了，同时还具有处理效果好的特点。经以上分析，本实验选择使用液碱作为实验用催化剂，盐酸作为催化剂的实验可直接将参考文献的结论与之对比，不用重复实验操作。过程论述3. 过程论述3.1 实验仪器及药品（1）实验仪器：GC9790气相色谱仪、N2000色谱分析工作站、烘箱及常规实验合成玻璃仪器等。（2）实验药品：丙烯腈（水分含量0.45%）、硫氢化钠（Na2S 0%，NaHS 32%）、浓盐酸（32%）、液碱（32%）、盐酸标准滴定液（0.1084mol/L）、氢氧化钠标准滴定液（0.4998mol/L）、碘标准滴定液（0.1043mol/L）、淀粉指示剂（0.5%）、酚酞指示剂（0.5%）、甲基橙指示剂（0.5%）、GG茜素黄-百里香芬兰指示剂、BaCl2溶液（20%）、实验用甲醛、二氯乙烷、丙酮、蒸馏水等。3.2 仪器介绍3.2.1 GC-9790气相色谱仪图1 仪器基本结构GC9790型气相色谱仪（基本结构见图1）是GC97系列中的一种普及型、多用途、高性能的单检测器系列化仪器。其基型仪器采用单气路分析系统，柱箱采用恒温控制；可安装填充柱或毛细管色谱柱；可作柱头进样或快速汽化注样方式；可单一选择配置各种不同性能的检测器（FID、TCD、ECD、FPD）等。以组成不同功能的仪器来满足广大用户不同的分析对象、不同应用场合的需要。仪器采用微机控制，键盘式操作，液晶屏幕显示，菜单式输入方式，故障自诊断技术，九套操作文件任意调用等。具有电子线路集成度高，可靠性好、操作简单、适应长时间的运行等优点。仪器各加热区之间都用隔热材料相互隔开，以使各加热区之间的热传递减少至最小，每个加热区的温度均可独立控制，仪器的注样恒温箱内可装配一只填充柱注样器，毛细管恒温箱可装配一只毛细管注样器，检测器恒温箱可视需要选配检测器。仪器的气体流量和压力控制系统均安装在仪器气路箱内部，安装在仪器顶部的注样系统要求垂直进样方式。仪器的信号输出可以接至记录仪、积分仪及色谱工作站等外围绘图设备。3.2.1.1 综合参数外形尺寸：490460480 mm ；（长高宽）柱箱尺寸：260250150 mm ；（长高深）色谱柱安装间隔尺寸：152.4mm；（6 英寸标准接口）色谱柱：外径35mm 金属柱或玻璃柱；仪器重量：40 Kg3.2.1.2 温度控制参数四路温度控制包括：柱箱COL，进样器INJ，检测器DET，辅助炉AUX柱箱温度控制：室温加10350，（以1增量任设）（指标参数）；温度波动：不大于0.1；（环境温度变化10或电源电压变化10%）。温度梯度：1%（温度范围100350）热导检测器温度控制室温加20350（指标参数）控温精度：不大于0.2其余加热区温度：室温加20350（指标参数）控温精度：不大于0.23.2.1.3 FID氢火焰检测器检测限：不大于210-12g/sn-C16 噪声：不大于210-13A 漂移：不大于410-12A/ h启动时间：不大于1.5 小时3.2.1.4 应用环境环境温度： 535相对湿度： 不大于85%供电电压： 22010%供电频率： 500.5Hz最大消耗功率：2500W室内无腐蚀性气体，工作台不得有强烈的机械振动，周围不应有强烈的电磁场干扰，室内温度无剧烈变化，空气无大的对流存在。3.2.1.5 仪器工作原理本产品基于气相色谱法制造，是实现气相色谱法的有效装置，仪器以气体为流动相。当某一种被分析的多组份混合样品被注入注样器且瞬间汽化以后，样品由流动相气体载气所携带，经过装有固定相的色谱柱时，由于组份分子与色谱柱内部固定相分子间要发生吸附、脱附溶解等过程，那些性能结构相近的组份，因各自的分子在两相间反复多次分配，发生很大的分离效果，且由于每种样品组份吸附、脱附的作用力不同，所反应的时间也不同，最终结果使混合样品中的组份得到完全地分离。被分离的组份顺序进入检测器系统，由检测器转换为电信号送至记录仪或积分仪绘出色谱图，其流程图见（图2）。气相色谱仪和其它分析仪器一样，是用来测定物质的化学组份和物质物理特性的。物质的化学组份指一种化合物或混合物是由哪些分子、原子或原子团组成的，这些分子、原子和原子团的含量各多少。物理特性是指某些物质的分配系数（在固定相上）、活度系数、分子量、蒸汽密度、比表面、孔径分布等物理常数。气相色谱仪可广泛应用于石油、化工、有机合成、造纸、电力、冶炼、医药、农药残留、土壤、环境监测、劳动保护、商品检验、食品卫生、公安侦破、以及空白分析超纯物质研究等各部门。今天，气相色谱仪器已成为各个化学分析实验室中不可缺少的分析设备之一。图2 气相色谱仪流程图仪器所需要的载气和辅助气体，一般可由高压气体钢瓶、气体发生器、无油空气压缩机等装置提供，高压气体要经过减压阀减压后供给仪器。气源部份一般不和仪器配套，需要用户自己准备。气源是仪器启动的前提条件，所以必须提前考虑。若用户订货时提出具体的使用要求时，制造厂可以协助用户购置必要的设备。仪器根据检测器的配置情况应选择不同的气体，气体的种类和基本参数及选用原则参照表1。仪器允许使用化学、电解等工作原理生产的气体发生器、无油空气压缩泵等装置来提供仪器工作气源。但由于气体发生装置或空气泵产生的气体含水量一般比较高，特别是比较陈旧的气体发生装置使用时一定要格外注意，使用时一定要采取必要的防护措施，为此仪器配套了气体净化装置。使用气体净化装置时要注意对该装置的定期保养。净化装置内部的填充物质要做到定期活化或更换，否则将失去应有的作用。长期使用含水量高的气体会减少色谱柱的使用寿命，降低仪器的稳定性，或污染气路系统使仪器不能正常工作。（其活化方法和周期请参照第六章气路的有关部分）。表1 气相色谱仪使用气体的种类和基本参数及选用原则检测器气源入口压力纯度TCDH2或He0.3MPa99.999%FIDH20.3MPa99.995%N2或H20.40.5MPa99.998%Air0.3MPa无灰尘、油雾、水分等ECDN2或He0.40.5MPa99.998%或Ar /CH4H2O 0.002PmaO2 1ppmFPDH20.3MPa99.995%N2或He0.40.5MPa99.998%Air0.3MPa99.998%3.2.1.6 仪器操作一般来讲出厂的仪器都已经调整完好，并经过严格的产品测试。在您收到仪器后，安装正常，通入气体经过检漏后，检测器就可以正常的工作。除非检测器系统内部受到样品的严重污染外，一般情况下，用户请不要轻易的拆卸检测器，以免造成检测器器件污染使仪器不能正常工作。造成不应有的损失。拆卸检测器一定要请有经验的操作人员进行，或通知制造厂请求帮助。仪器启动操作基本步骤如下：1）注样器出口之前的载气气路检漏：首先用盲螺帽封住注样器出气口，通入载气后，调节载气路稳流阀将压力表指示稳定在0.4MPa，关闭净化器载气路关闭阀，观察半小时，气体压力降应小于0.005MPa。2）装色谱柱：应先安装与注样器连接的一端，通入载气0.4MPa，由色谱柱出口测量气体流量符合要求，开口状态吹洗色谱柱至少半小时（未经活化的色谱柱按色谱柱活化方法进行），后连接检测器一端。3）启动仪器：打开电源开关、仪器通过自检后，证明一切正常将等待用户设定参数。此时若用户不进行参数设定，仪器将按照上一次所设定参数进行工作。仪器进入升温（或初始化）状态。4）检测器点火：待仪器温度稳定以后，打开记录仪将表笔调节适当位置。对照仪器给定的气体压力流量曲线，调节相应气体流量控制阀，设定氢气30mL/min、空气150mL/min 左右，用电子点火枪沿检测器气体放空口进行点火。此时观察记录仪，气体点燃后信号应急剧增大，若回到原来基线位置，说明火焰没有点燃，可适当增加氢气流速再次点火。若仍不能点火则应检查下列事项：a. 氢气、空气气路是否连接正确，气路是否畅通；b. 检查点火枪电池连接是否正确；c. 用小镜子靠近检测器气体放空口，观察镜面有无冷凝现象。有冷凝水出现时,则说明气体已经被点燃。火焰点燃以后， 将空气调节到300mL/min。按照上述的方法选择最佳气体配比条件。3.2.2 N2000色谱分析工作站3.2.2.1 N2000色谱工作站主要性能及技术指标（1）整机性能输入通道数：2 个 输入电压范围：-5mV1.7V 输入阻抗：10M 积分灵敏度：1uV秒 最小分辨率：0.1 uV 动态范围：107线性度：0.1%（2）峰处理能力可处理的峰个数：大于 1000 个（与计算机资源有关） 可处理的最小峰宽：0.1 秒 具有自动时间程序 具有手动积分功能 可自动识别各种复杂峰形并准确分割 基线自动跟踪与校正 负峰影响自动消除 符合 ISO、GMP 规定（3）谱峰定性鉴别方法保留时间法 组份表鉴别法（4）积分参量峰面积或峰高（5）定量计算方法归一法、校正归一法（带比例因子的校正归一法）、内标法、分组法、多内标法、外标法、指数法3.2.2.2 操作规程（1）打开显示器及计算机主机的开关，计算机自检完毕后，进入桌面屏幕。（2）双点击N2000在线色谱工作站，待工作站运行后，出现“打开通道1”或“打开通道2”画面，在1或2或两者旁边点击，打上一个“”，再单击“OK”即可以进入N2000型在线色谱工作站。（3）出现“实验信息”方法，数据采集的按钮。（4）单击实验信息，可以用中文或英文输入实验标题、实验人姓名、实验单位、实验简介。而实验时间与实验方法，工作站会自动帮你填好。（5）单击“方法”，进入编辑实验方法，屏幕下方出现采集控制、积分、组分表谱图显示，报告编辑，仪器条件6个按钮。（6）单击“采集控制”，在屏幕上可以输入采样结束时间，文件保存方式，如是自动方式，并在文件前缀的空白处输入一个有特征性的文字，便于以后色谱文件的管理，还可选择标样保存路径，样品保存路径，采样结束是否要自动积分及采样结束后是否自动打印报告，完毕后，单击“采用”按钮。（7）单击“积分”，在屏幕上可以选择积分参量（面积或高度），积分方法（归一法内标法，外标法等。）在还可插入、删除修改分析参数，包括峰宽斜率、样品重量、漂移、最小面积、时间变参、锁定时间、停止时间，当修改这些参数后，再单击“OK”退出，最后单击“采用”，整个“积分”编辑完毕。（8）单击“组分”，在屏幕上单击“谱图”按钮，在此对话框中选择一个谱图文件，单击打开按钮。打开目标谱图文件后，按下 shift 键，再单击所要计算的色谱锋，然后单击插入按钮，弹出一个对话窗口，在上面可以输入参数，包括组分名，范围及是否有内标峰，再点电击“确定”同理单击删除和修改按钮，可以删除或修改已输入的组分信息。最后单击“OK”按钮，另外，还可以点击全选按钮，工作站即自动将所有的谱峰信息列在组分表内，可输入组分名，待输完后，点击采用按钮。接着曲线校正，单击校正按钮，出现另一对话框，在此对话框中，单击组分含量，又在此对话框中，输入含量（样品与标准），单击OK退出，再点击加入标样按钮，在此对话框中，选择一个标样图谱文件，点击打开按钮即可。同时还可以输入另一组组分含量，并加入标样，其操作与第一组组分含量输入相同，单击校正完毕按钮即完成。（9）单击“谱图显示”在屏幕上