天然氣組分氣相色譜儀分析方法
閱讀：6687 發(fā)布時間：2012-8-11
天然氣組分氣相色譜儀分析
一、項目總論
天然氣是由多種組分構成的混合物。天然氣的組成是指天然氣中所含的組分及其在可檢測范圍內的相應含量。在檢測時通常所指的組成是指天然氣中甲烷、乙烷等烴類組分和N2、CO2等常見的非烴組分的含量。盡管天然氣還含有如硫化物、水等雜質，但如果不特別說明，在組成分析時并不檢測這些組分。在商品天然氣的組分分析中，由于組分相對穩(wěn)定，只要求對Cl至C6的烴類組分進行簡單分析（也稱常規(guī)分析）。
目前，我國針對天然氣組分分析的氣相色譜法，制定的標準《GB/T13610一2003天然氣的組成分析一氣相色譜法》采用外標法，檢測器使用熱導檢測器（TCD）和氫火焰離子檢測器（FID）。
我們需要通過氣相色譜儀分析天然氣的組分，并根據(jù)組分來計算其密度，壓縮因子，發(fā)熱量等。
二、項目的主要技術指標和依據(jù)技術文件
2.1依據(jù)技術文件
GB/T11062-1998天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法
GB/T13609-1999天然氣取樣導則
GB/T13610-2003天然氣的組成分析氣相色譜法
GB/T17747-1999天然氣壓縮因子的計算
GB/T17820-1999天然氣
SY/T7506-1996天然氣中二氧化碳含量的測定氫氧化鋇法
GB/T17281-1998天然氣中丁烷至十六烷烴類的測定氣相色譜法
SY/T7507-1997天然氣中水含量的測定電解法
JJG700-1999氣相色譜儀
GB/T18603-2001天然氣計量系統(tǒng)技術要求
2.2主要技術指標
檢測精密度：
用下列準則，判斷測定結果是否可信。
（1）重復性
由同一操作人員使用同一儀器，對同一氣樣重復分析獲得的結果，如果連續(xù)兩個測定結果的差值超過了下表規(guī)定的數(shù)值，應視為可疑。
（2）再現(xiàn)性
對同一氣樣由兩個實驗室提供的分析結果，如果差值超過了下表規(guī)定的數(shù)值，每個實驗室的結果都應視為可疑。
精密度（%）
組分濃度范圍（摩爾分數(shù)）y重復性再現(xiàn)性
0～0.10.010.02
0.1～1.00.040.07
1.0～5.00.070.10
5.0～100.080.12
?。?00.200.30
2.2.1載氣
a）氦氣或氫氣，體積分數(shù)不低于99.99%；
b）氮氣或氫氣，體積分數(shù)不低于99.99%。
2.2.2標準氣
分析需要的標準氣可采用國家二級標準物質，或按GB/T5274制備。
在氧和氮組分分析中，稀釋的干空氣是一種適用的標準物。
標準氣的所有組分必須處于均勻的氣態(tài)。對于摩爾分數(shù)不大于5%的組分，與樣品相比，標準氣中相應組分的摩爾分數(shù)應不大于10%，也不低于樣品中相應組分濃度的一半。對于摩爾分數(shù)大于5%的組分，標準氣中相應組分的濃度，應不低于樣品中組分濃度的一半，也不大于該組分濃度的兩倍。
2.2.3儀器與設備
a）檢測器
選用熱導檢測器，或在靈敏度和穩(wěn)定性方面與之相當?shù)臋z測器。要求對于正丁烷摩爾分數(shù)為1%
的氣樣，進樣0.25mL，至少應產生0.5mV的信號。
b）記錄系統(tǒng)
選用記錄儀、電子積分儀或微處理機。
c）記錄儀
記錄儀滿標量程為1mV-5mV，記錄紙寬不少于150mm，記錄筆的zui大響應時間等于或小于2s。如果人工測量色譜峰，則需較快的紙速，紙速可快至100mm/min。
d）電子積分儀或微機處理機
能檢測色譜分離并記錄響應值。
e）衰減器
如果人工測量色譜峰，必須使用衰減器，以使檢測器輸出信號的zui大峰值保持在記錄儀的紙寬范圍內，衰減檔之間的誤差必須小于0.5%。
f）進樣系統(tǒng)
必須選用對氣樣中的組分呈惰性和無吸附性的材料制成，應優(yōu)先選用不銹鋼。
進樣系統(tǒng)應配備帶定量管的進樣閥，定量管體積為0.25ml～2ml，內徑2mm，小于2mm的應帶加熱器。
g）柱溫控制
恒溫操作時，柱溫保持恒定，其變化應在0.3℃以內，程序升溫時，柱溫不應超過柱中填充物推薦的溫度限額。
h）檢測器溫度控制
在分析的全過程中，檢測器溫度應等于或高于zui高柱溫，并保持恒定，其變化應在0.3℃以內。
i）載氣控制
在分析的全過程中，載氣流量保持恒定，其變化應在1%以內。
j）色譜柱
柱的材料對氣樣中的組分必須呈惰性和無吸附性，應優(yōu)先選用不銹鋼管。柱內填充物對被檢測的
組分的分離應能達到規(guī)定的要求。
k）吸附柱
必須能*分離氧、氮和甲烷，分離度R必須大于或等于1.5。
l）分配柱
必須能分離二氧化碳和乙烷到戊烷之間的各組分。在丙烷之前的組分，峰返回基線的程度應在滿標量的2%以內。二氧化碳的分離度R必須大于或等于1.5。要求對于二氧化碳摩爾分數(shù)為0.1%的氣樣，進樣0.25mL時要求能產生一個清晰可測的峰。整個分離過程（包括正戊烷之后，通過反吹獲得的己烷和更重組分的一組響應）應在40min內完成。
m）干燥器
除已知水分對分析不干擾外，在進樣閥前必須配備干燥器。干燥器必須只脫除氣樣中的水分而不除待測組分。
n）閥
使用閥或試樣分流器，或二者兼用，用于反吹或切換。
o）壓力計
可采用U型壓力計，或計量且易讀的其他壓力計，測量范圍為100kPa～120kPa或更大范圍。如果采用U型水銀壓力計，應按有關安全規(guī)格執(zhí)行。
p）真空泵
真空泵的真空度必須達到壓力為130Pa或更低。
三、建設該項目所需投入的儀器設備及檢測方法
3.2在線天然氣組分分析方法（一種檢定方案）
3.2.1主要儀器設備：
主要儀器：GC-2010（舉例）
標準氣：標準氣體：編號489620,包裝于8L的鋁合金氣瓶中，填充壓力9MPa
通道A：固定體積進樣器,色譜柱為OV-1（8m0.15mm，2.0），與熱導檢測器TCD1相連；
通道B：固定體積進樣器，色譜柱為PLOTU（8m0.32mm），與熱導檢測器TCD2相連；載氣：氦氣（純度99.999%）；真空泵輔助進樣；樣品氣流速：（60~80）mL/min。
3.2.2取樣方式
采用充氣排空法取樣
3.2.3分析步驟
?。?）載氣接入色譜儀氣路入口,調節(jié)載氣出口壓力在0.10~0.50MPa之間,檢查儀器載氣出口是否有氣體出來。封閉氣流出口,檢查載氣流路、色譜柱及各連接處密封情況。
?。?）打開色譜儀電源，與控制計算機相連,設定計算機IP地址,調用化學工作站軟件AgilentCerrty,下載分析方法,儀器運行轉30min穩(wěn)定。
（3）將編號為489620的標準氣氣瓶與儀器連接,調節(jié)瓶出口壓力為0.2MPa左右,控制氣體流速在80mL/min左右,對儀器進行校準后,即可進行氣體組分分析。
3.2.4校準方法
天然氣主要成分是甲烷,此外還有少量的C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、N2、CO2等。天然氣各組分在色譜柱中吸附與解析能力不同,使各組分的保留時間不同,其中極性組分C3H8、C4H10、C5H12以及C6+由檢測器TCD1檢測出,非極性組分N2、CH4、CO2、C2H6由檢測器TCD2檢測出。按1.2色譜條件測定標準氣體，得到標氣各組分的峰面積As，輸入標準氣中相應組分的含量ys，即可得到該組分的校正因子f=ys/As。然后再根據(jù)得到的校正因子測定該標準氣，如果測定的組分含量在規(guī)定的誤差范圍內，則完成校準；如果誤差較大，調整各組分的保留時間,用調整后的方法重新處理前一組數(shù)據(jù),直到誤差控制在規(guī)定范圍之內。
3.2.5分析結果計算
用外標法按下式計算樣品氣中各組分的體積分數(shù)：
式中：Xi-樣氣中組分i的體積分數(shù)；
Ai-組分i的峰面積；
fi-組分i的校正因子（標氣的體積分數(shù)與標氣峰面積之比），從校正表中得到。
每個組分的原始含量Xi乘以100，再除以所有組分原始含量的總和，即為每個組分歸一的摩爾分數(shù)。所有組分原始含量的總和與100%的差值不超過1%。根據(jù)計算的天然氣各組分的含量，通過相應的軟件操作，計算得到天然氣的密度、發(fā)熱量、沃泊指數(shù)。
補充：
1、可以安裝在汽車上到處取樣檢測（車載）。
2、整套系統(tǒng)的組成，報價。
3、是否需要特殊安全條件（如載氣和鋼瓶）。
4、樣品檢測時間大概多久。
5、可以分析計算天然氣各組分、相對密度、壓縮因子等技術參數(shù)（需要軟件支持）。
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