氣相色譜法分析天然氣成分

王榮義,劉佳蓓

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318;2.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163318）

氣相色譜法分析天然氣成分

王榮義1,劉佳蓓2

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318;2.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163318）

對(duì)于天然氣的研究，各級(jí)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，也得出了不少的研究結(jié)果，本文針對(duì)這些已經(jīng)有的研究結(jié)果進(jìn)行了閱讀，作者重點(diǎn)對(duì)使用氣相色譜法來(lái)對(duì)天然氣的成分進(jìn)行測(cè)定進(jìn)行了研究，從而確定天然氣的成分，得到了一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

氣相色譜法;成分分析；天然氣

0 前言

現(xiàn)階段，我國(guó)在對(duì)于天然氣資源進(jìn)行開發(fā)的過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)天然氣的成分較為復(fù)雜，這一情況已經(jīng)受到了很多化學(xué)工業(yè)行業(yè)的專家的重視，因此，本文重點(diǎn)對(duì)于采用氣相色譜法對(duì)于天然氣的成分進(jìn)行分析，在這個(gè)分析方面有了一定的方法。

通常所說的氣相色譜儀分析，其實(shí)就是化學(xué)中的一種分離方法，這種方法的實(shí)驗(yàn)過程是這樣的，它把各類氣體所組成的混合物通過色譜柱后，通過在色譜柱當(dāng)中進(jìn)行分離，之后由檢測(cè)器將色譜柱按照一定的順序，逐漸一個(gè)一個(gè)的流出濃度信號(hào)，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，在記錄儀中就會(huì)顯示出色譜圖了。然后從定性和定量的角度，就能夠計(jì)算出被檢測(cè)樣品氣體中的組分含量。

我們所要研究的對(duì)象天然氣，其主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、正(異)丁烷以及正(異)戊烷等物質(zhì)，另外，可能里面還會(huì)有氮?dú)?、二氧化碳、硫化氫等氣體組成。

1 儀器和色譜柱

1.1 氣相色譜儀及工作條件

本實(shí)驗(yàn)所采用的檢測(cè)儀器是：日本島津GC-14B氣相色譜儀；熱導(dǎo)檢測(cè)器：氫作載氣(純度不小于99.9%)，靈敏度S≥1000mV·mL/mg(苯)。

記錄器的量程有0-2、0-5、0-10mV，長(zhǎng)圖記錄器;筆錄速度：全行程時(shí)間不大于1s;記錄紙速：5mm/min以上。

進(jìn)樣器：采用氣體六通閥進(jìn)樣，定量管為0.5-1mL，材質(zhì)為不銹鋼。

1.2 色譜柱的準(zhǔn)備

1.2.1 固定液柱

在色譜柱中的填充物必須能夠?qū)Ρ粰z測(cè)物有很好的分離性能。比如說，在被檢驗(yàn)的氣體樣品中的氧氣的含量少于0.2%的時(shí)候，檢驗(yàn)人員要利用組合柱DC-200固定液柱進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)檫@個(gè)固定液柱能夠?qū)2—C5的物質(zhì)進(jìn)行一個(gè)相對(duì)好的分離操作。然而對(duì)于樣品中的氮?dú)?、甲烷、二氧化碳這三個(gè)氣體而言，他們是處于一個(gè)混合峰的情況，所以需要采用另外的一根吸附柱，即GDX-407的有機(jī)單體固定液柱來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，并對(duì)其作出相互之間分離，以期可以較為有效的進(jìn)行各個(gè)組分之間分離的操作。期中會(huì)用到的溶劑一般是氯仿，載體我們采用的是6201紅色載體，粒徑為60-80目，柱長(zhǎng)3-5m。

如果被檢驗(yàn)的氣體樣品中的氧氣的含量比0.2%時(shí)，固定液柱一般采用具有中等級(jí)別極性的鄰苯二甲酸二丁酯以及U·U′氧二丙腈所混合而組成的固定液柱。

1.2.2 色譜柱的填充

在將色譜柱管的內(nèi)部進(jìn)行全面的清洗之后后，對(duì)其進(jìn)行烘干，之后向柱管的出口位置填充一定數(shù)量的玻璃棉，從而使柱管的出口以及真空泵可以有效的連接，在柱管入口位置裝入固定相，使之在管內(nèi)能夠分散均勻。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 取樣

實(shí)驗(yàn)所使用的取樣方法為玻璃取樣器干法取樣，其具體的操作步驟：(1)將儀器上部放置一個(gè)雙層的布罩，并連接好氣源。

(2)要將取樣器垂直握住，然后打開兩端的旋塞，使得氣體從閥門進(jìn)入，從底閥流出，然后將用樣品將里面的殘留氣體吹洗幾次，當(dāng)排氣量達(dá)到取樣器容積的20倍以上的時(shí)候，才能夠取樣。

(3)在取樣過程結(jié)束之后，關(guān)閉出口的旋塞，之后快速關(guān)閉入口位置的旋塞，以防止外部空氣的進(jìn)入。

2.2 儀器的控制操作步驟

1)將載氣連接入色譜儀氣路入口，用減壓閥調(diào)節(jié)載氣，用氣流調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)色譜柱入口壓力，然后封閉檢測(cè)器載氣流的出口處，用發(fā)泡溶液對(duì)于載氣的流路和色譜柱的接點(diǎn)處進(jìn)行相關(guān)的檢查，要保證不漏氣就可以。

2)將檢測(cè)器的載氣出口打開，在30-60mL/min的范圍內(nèi)，對(duì)于流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。能夠選擇的混合固定液柱是30—40mL/min。

3)將色譜儀連接通之后，設(shè)定柱箱的溫度，大致的溫度范圍在20—40℃，檢測(cè)室的溫度要比柱箱的溫度要高20—30℃。

4)接通檢測(cè)器電源，給定熱導(dǎo)檢測(cè)器橋路電流在180—200mA范圍內(nèi)，穩(wěn)定半個(gè)小時(shí)后，再次將載氣流速調(diào)整好。

圖3.1 DC-200及407柱色譜圖

5)開啟記錄器，將衰減比放在1∶1檔，在10分鐘之內(nèi)，基線飄移應(yīng)在記錄儀滿刻度的1%以內(nèi)。

2.3 樣氣分析

我們將樣品氣體和進(jìn)樣器進(jìn)行相互的鏈接，然后在進(jìn)行吹洗的過程中，要多吹幾次，以確保樣品氣體全部不會(huì)受到污染。在結(jié)束吹洗后，要進(jìn)行閥的切換，記錄樣氣色譜峰，連續(xù)進(jìn)樣二次，二次峰高的相對(duì)誤差不能大于1%，然后計(jì)算出二次測(cè)定平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 定性分析

從下圖3.1和圖3.2中，可以知道，組分的出峰次序。

3.2 定量分析

3.2.1 峰面積的確定和計(jì)算

我們可以利用電腦對(duì)峰面積進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)表1中所給的相應(yīng)組分的校正因子，按照式（1）對(duì)于面積進(jìn)行歸一化的處理，從而計(jì)算各組分的百分含量。

3.3 混合峰中三組分百分含量的計(jì)算

假設(shè)由式(1)求得的樣氣中混合峰的百分含量為X′0，則其中各組分的百分含量為：

通過計(jì)算可以知道，每一個(gè)組分對(duì)于混進(jìn)的空氣進(jìn)行校正，天然氣中的氧主要是這部分被帶入的，如果天然氣中的含氧氣的量比0.2%大的話，那么在天然氣定性分析和定量計(jì)算中，要將這部分帶入的氧氣和氮?dú)舛紲p去，然后再進(jìn)行歸一計(jì)算。根據(jù)O2、

圖3.2 DBP-ODPN及分子篩柱色譜圖

Ar、N2在空氣中的比例分別為O221%、Ar0.9%、N278.1%，而分子篩柱測(cè)得的氧實(shí)際上是O2+Ar，所以在對(duì)天然氣中O2的校正時(shí)，采用系數(shù)78.1/21.9。各組分含量按式(3)歸一到100%。

3.4 分析結(jié)果的精密度

在下表2中，其中重復(fù)性是指1-3次測(cè)定計(jì)算所得值，再現(xiàn)性是3次測(cè)定計(jì)算所得值

Gas Chromatography Analysis of Gas Composition

Wang Rongyi1,Liu Jiabei2
(1.College of Petroleum Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China 2.Daqing Oil Field,Daqing,163318,China)

For the study of natural gas,various scholars have conducted a lot of research,also a lot of research results,based on the existing research results on the reading,the author focus on the use of gas chromatography for natural gas composition were determined are studied,so as to determine the composition of the gas, get a better experimental data.

Gas chromatography;Composition analysis;Natural gas