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气相色谱仪在天然气组分分析中的应用

文章出处:扑克王app官网 人气:发表时间:2020-07-08 17:28

  气相色谱仪在天然气组分分析中的应用_化学_自然科学_专业资料。技术与信息 气相色谱仪在天然气组分分析中的应用 苏静( 青海省化工设计研究院有限公司,青海 西宁 810000) 摘要 :天然气组分分析能帮助人们掌握天然气的化学组成,为天然气的开发、存储和运输

  技术与信息 气相色谱仪在天然气组分分析中的应用 苏静( 青海省化工设计研究院有限公司,青海 西宁 810000) 摘要 :天然气组分分析能帮助人们掌握天然气的化学组成,为天然气的开发、存储和运输等提供依据。随着科学技术的发展,中国 天然气组分分析装置比过去有较大进步,气相色谱仪在天然气组分分析中的应用使得相关工作的效率和精确性都有大幅度的提 升。文章结合实验探讨气相色谱仪在天然气组分分析中的应用。 关键词 :气相色谱仪; 天然气组分分析; 检测器 0 引言 在天然气组分分析的过程中,在线分析仪是对过程进行自 动检测,实现对信息资料的动态连续采集,且能够保障其精确 性。在实际工作中,在线分析仪的种类十分多样,其中色谱仪以 优越的可靠性、灵敏度受到了广泛欢迎,成为现阶段我国天然 气组分分析中常用的一种仪器。因此深入探究其在天然气组分 分析中的应用具有积极意义。 1 气相色谱仪简介 1906 年色谱现象在俄国被首次发现。经过约半个世纪后 的1952年,世界上第一个气相色谱检测仪器诞生了,其后两年, 热导计的出现代表我国进入现代气相色谱检测器时代。进入 二十世纪六十年代后,气相色谱仪已经实现了批量生产。气相 色谱仪是将色谱法原理和检测技术有机融合后产生的一种新 型工具,可以用于气体组分浓度检测和混合物分离等领域。通 常情况下,气相色谱仪主要有进样阀、检测器、信号处理器、载 液、色谱柱、温度控制箱以及控制器等多个部分构成。从宏观 上可以将气相色谱仪分为分析和显示两个单元。其中气路系 统是气相色谱仪中一个载气连续运行的密闭管路系统。进样 是指将气体或是液体样品匀速而定量的加到色谱柱上端。检 测器的主要功能是根据特定和含量将色谱柱分离的样品转化 为电信号。温度控制系统则用于控制和测量色谱柱、检测器等 部位的温度。气相色谱仪可以分为气固色谱仪和气液分配色谱 仪两种类型,二者分离的固定相虽然存在差异,但仪器构造则 是相同的。 气相色谱仪中常用的检测器包括热导检测器(TCD)、氢火 焰离子检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、火焰光度检测器 (FFD) 以及质谱检测器(MSD) 等,本文涉及到的为前面两种, 其中热导检测器属于浓度型检测器,其原理是不同物质具有不 同热导系数,基本上可以对所有物质产生效应。氢火焰离子检 测器则是利用有机物在氢火焰作用下化学电离形成离子流的 原理,通过测定离子流强度的形式完成检测。 2 气相色谱仪应用于天然气组分分析 2.1 构建气象色谱仪分析系统 在本次研究中,笔者选用GC-17A 型号的气相色谱仪进行 天然气组分的分析,这种气相色谱仪中应用了TCD 检测器和 FID 检测器,因此具有良好的灵敏度,且性能较为稳定。在实际 操作中,由于柱箱的体积较小,不能安装控制阀,天然气可以一 次完成进样,进行全组分分析。为了获得更好的使用效果,笔者 结合以往经验在气相色谱仪柱箱外部安装了十通阀和六通阀, 和色谱柱连接在一起,再对控制阀进行设定,这样就可以实现 对进样的有效控制。 2.2 气相色谱仪分析天然气组分的原理 将上述气相色谱仪应用于天然气组分分析中,可以利用和 色谱柱相连的十通阀和六通阀对进样进行控制,共分为A、B、 C 三路,其中前两路主要是对氦气、氧气、甲烷、氢气、氮气、二 氧化碳、空气等进行分离。第三路主要负责烃类组分的分离。 在具体分析工作开始前,十通阀和六通阀均处于取样状态,在 取样阶段,十通阀转变为进样状态,六通阀状态维持不变。样 品进入B 路中会将氦气、氧气、甲烷、氢气以及氮气等气体分 离出来,之后进行TCD 检测。同时工作人员需将六通阀切换到 进样状态,等样品进入到Porapak QS 柱后,将空气甲烷、二氧 化碳、等组分完成后进行TCD 检测,带到二氧化碳出峰,开始 启动升温程序。此时,另一面样品会进入到毛细管柱中,升温 处理可以将其中包含的C1-C16 烃类组分分离出来,之后进行 FID 检测。当所有样品都分离完成后,要将十通阀和六通阀重 新回归到初始状态,待气相色谱仪稳定后才能进行其他样品 的组分分析操作。 2.3 实验分析的条件 气相色谱仪用于天然气组分分析的整个过程中对实验 条件有着严格的要求。首先,炉温在气相色谱仪启动时的温度 为40℃,在7min 内维持不变,之后以每分钟10℃的幅度进行 提升,直至110℃为止,维持2min 后以20℃/min 的速度提升至 180℃,维持5min。其次,氢火焰例子检测器FID 的温度应保持 在220℃,热导检测器的温度应保持在120℃。 2.4 试验方法 利用气相色谱仪对天然气组分进行分析的过程中,采用阀 切换的方法对载气存在的样品进行分析,并通过色谱柱进行分 离,使各类组分进入到相应的检测器中。在本次实验中,可获得 氢火焰离子检测器FID 对天然气样品进行组分分析时的气相 色谱图以及热导检测器TCD 对天然气样品进行组分分析时的 气相色谱图,之后通过导热系数、离子电流、电信号等方面存在 的差异性,通过色谱工作站进行分析处理,获得相应的分析结 果。据此,可以天然气的热值做出精确可靠的评价。 2.5 天然气组成校准气体配置 根据国际天然气组分对我国天然气分量量值进行了模拟。 如表1 所示,为我国西气东输中的天然气组分的模拟配置表。 74? ? ? 2019年3月 组分名称 CO2 C2H6 i-C4H10 neo-C5H12 n-C5H12 CH4 N2 He C3H8 n-C4H10 i-C5H12 n-C6H14 表1 西气东输模拟配置值 低热值%(mol·mol-1) 4.0 0.80 0.20 0.050 0.050 81.80:平衡气 12.0 0.50 0.30 0.20 0.050 0.050 高热值%(mol·mol-1) 2.71 0.55 0.01 0.01 0.01 95.40:平衡气 1.20 \ 0.08 0.01 0.01 0.01 3 气相色谱仪应用于天然气组分分析中的注意事

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