專利名稱：一種壓縮天然氣成分的快速分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用特殊的氣路流程的分析方法。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)一國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有一次進(jìn)樣完成壓縮天然氣(CNG)中氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化 碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重組分快速分析的方法。目前國(guó)內(nèi)采 用的分析方法大多是執(zhí)行國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)(GB/T) 13610-2003，天然氣的組成分析氣相色譜 法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法采用3根色譜柱、4個(gè)閥門(mén)手動(dòng)切換進(jìn)行分析。采用的3根色譜柱 為色譜柱 1 :Squalance，Chromosorb P Aff,柱長(zhǎng) 3m ；譜柱 2 =Porapak N 長(zhǎng) 2m ；色譜柱 3 5A分子篩長(zhǎng)2m。該方法采用閥門(mén)的排列方式如圖4所示。也有部分單位采用氫火焰氣相色譜儀，用活性氧化鋁毛細(xì)柱分析CNG中甲烷、乙 烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重、正庚烷及以上烴類組分；采用熱 導(dǎo)氣相色譜儀分析CNG中氦、氫、氧、氮和二氧化碳組分。
背景技術(shù)：
二國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家大多采用兩種方法進(jìn)行CNG中的組分的分析，一種為美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì) 標(biāo)準(zhǔn)(ASTM) D1945規(guī)定的方法，一種為氫火焰氣相色譜法和熱導(dǎo)氣相色譜法的聯(lián)合分析方 法。這兩種方法和國(guó)內(nèi)的分析現(xiàn)狀幾乎一致。我國(guó)的GB/T 13610-2003標(biāo)準(zhǔn)就是非等效采 用ASTM D1945標(biāo)準(zhǔn)。其分析方法和ASTM D1945標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析方法具有一致性和接軌性。 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要修改了 ASTM D1945標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)氣濃度和分析的精密度指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外的分析現(xiàn)狀均存在如下不足
1 需要兩套或兩套以上的分析設(shè)備，需要多次進(jìn)樣，分析繁瑣。分析1個(gè)樣品全 組分的時(shí)間在Ih以上。分析效率不高； 1 需要配制多瓶氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品。1 氦、氫組分分離不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外CNG分析方法的改進(jìn)，其目的是提供一種更高效率的 CNG成分分析方法，采用一次進(jìn)樣，完成壓縮天然氣(CNG)中氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二 氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重組分分析。本發(fā)明解決問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是通過(guò)設(shè)計(jì)色譜流程、時(shí)間控制程序和所配 制的氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)完成一次進(jìn)樣的高效率分析。具體地說(shuō)，本發(fā)明采用了配備程控閥門(mén) 的，在一次進(jìn)樣情況下能夠進(jìn)行取樣、進(jìn)樣、反吹和正吹的色譜氣路流程，經(jīng)過(guò)特殊處理的 能夠有效分離氦氣和氫氣的色譜填料，優(yōu)選的色譜條件，特殊設(shè)計(jì)的色譜工作站和13元?dú)?體標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)樣完成分析。本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括下述部分1.工作站功能的改進(jìn)色譜工作站是配套色譜儀使用的，它把色譜儀輸出的信號(hào)進(jìn)行 處理并計(jì)算結(jié)果。有許多工作站可以完成負(fù)峰處理，但是他們不能完成兩個(gè)通道間的數(shù)據(jù) 交換。通常的色譜工作站具有兩個(gè)通道，兩通道可以同時(shí)工作，但是通道之間的譜圖和數(shù)據(jù) 無(wú)法交換，單個(gè)通道無(wú)法處理負(fù)峰色譜信號(hào)。我們通過(guò)重新設(shè)計(jì)，使工作站具有兩項(xiàng)新的功 能，即通道間的譜圖和數(shù)據(jù)交換和負(fù)峰處理功能。具有這兩項(xiàng)功能后，一次進(jìn)樣，樣品中的 氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重、 正庚烷及以上烴類組分的譜圖能夠依次分布在同一根基線上，對(duì)應(yīng)的也是同一份分析報(bào) 告，而不是傳統(tǒng)的兩份分析報(bào)告。2.用特殊處理的填料實(shí)現(xiàn)氦氫分離天然氣中氦、氫組分的分離比較困難，發(fā)明 人通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)把色譜填料經(jīng)過(guò)以下處理可以實(shí)現(xiàn)氦、氫的完全分離把13X分子篩 色譜填料裝入一個(gè)密閉的不銹鋼容器內(nèi)，在連續(xù)抽真空的情況下加熱到380°C 420°C，恒 溫IOh后降至室溫后在停止抽真空。由此特殊處理后的13X能夠保證天然氣中氦、氫、氧、 氮的分離效果。3.使用VZ-7填料的色譜柱采用該色譜填料可以使正己烷及以上烴類的反吹色 譜信號(hào)形成一個(gè)獨(dú)立、對(duì)稱的負(fù)峰，并不影響前后相鄰組分的測(cè)定。而GB/T 13610提供的 方法無(wú)法形成一個(gè)獨(dú)立的色譜信號(hào)，與后續(xù)的組分未完全分離。4.色譜條件的選擇本分析中采用了兩臺(tái)熱導(dǎo)檢測(cè)器和三根色譜柱。兩個(gè)檢測(cè)器 分別命名為A和B檢測(cè)器；其中檢測(cè)器A靈敏度較高，主要完成樣品中烴類和二氧化碳的分 析；檢測(cè)器B靈敏度較低，主要完成樣品中氦、氫、氧、氮的分析。三根色譜柱中，最長(zhǎng)的一根 色譜柱(A2柱)為分析烴類組分的色譜柱，最短的一根色譜柱(Al柱)為測(cè)定C6及以上烴類 化合物總量時(shí)的反吹柱，這兩根色譜柱均填充80/100目的VZ-7，配套檢測(cè)器A使用。分析 樣品中氦、氫、氧、氮的色譜柱B配套檢測(cè)器B使用。其中
用H2作載氣時(shí)，Al柱+ A2柱時(shí)的色譜信號(hào)流出順序?yàn)榧淄?、乙烷、二氧化碳、丙烷、?丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重、正庚烷及以上烴類。同時(shí)，這兩根色譜柱能夠 分離部分烯烴和炔烴。用Ar作載氣時(shí)，B柱的色譜信號(hào)流出順序?yàn)楹?、氫、氧、氮、甲烷。Al和A2柱內(nèi)裝填料相同，活化條件也相同，在40°C通載氣活化2h即可。B柱需要 在240°C通載氣活化3 4h，然后通載氣自然冷卻。活化B柱的溫度較高，在該溫度條件 下會(huì)破壞Al和A2柱內(nèi)的填料。因此在活化B柱之前，必須把Al和A2柱從柱箱內(nèi)取出并 密封保存。B柱內(nèi)的填料在安裝到色譜柱箱前已經(jīng)過(guò)如前所述的特殊處理。在柱箱內(nèi)活化B 柱，然后再同時(shí)活化Al和A2柱，活化后，經(jīng)檢查連接點(diǎn)是否可靠后可以直接使用。5.氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品的配制
目前的分析方法是配制3瓶氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品，每瓶標(biāo)準(zhǔn)樣品分別對(duì)應(yīng)3根色譜柱的分析 任務(wù)。本方法按照GB/T 5274-2008標(biāo)準(zhǔn)，采用稱量法把需要分析的所有待測(cè)組分配制在1 瓶氣中作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。該標(biāo)準(zhǔn)樣品是以高純甲烷為平衡氣的13元組分的均勻、穩(wěn)定性良好 的氣體混合物，具有復(fù)現(xiàn)、保存和傳遞量值的基本功能。6.色譜流程的設(shè)計(jì)
該方法采用如上所述的兩臺(tái)熱導(dǎo)檢測(cè)器和三根色譜柱來(lái)完成1次進(jìn)樣分析CNG中氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重組分 的目的。兩個(gè)檢測(cè)器分別命名為A和B檢測(cè)器；其中檢測(cè)器A靈敏度較高，主要完成樣品中 烴類和二氧化碳的分析；檢測(cè)器B靈敏度較低，主要完成樣品中氦、氫、氧、氮的分析。三根色譜柱分別命名為Al、A2和B柱，Al和A2柱配套檢測(cè)器A使用，B柱配套檢 測(cè)器B使用。三根色譜柱和上述的兩個(gè)熱導(dǎo)檢測(cè)器通過(guò)1只平面六通閥和1只平面十通閥連接 在一起。平面六通閥和平面十通閥可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，也可以手動(dòng)操作，為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的 同步和程控操作提供了必要的條件。下面分述具體流程
氣路流程包括樣氣路和載氣路流程。兩路流程在六通閥和十通閥處交匯。六通閥和十 通閥的樣氣氣路是相通的。六通閥在取樣位置，十通閥在反吹位置時(shí)，樣品氣進(jìn)入儀器后首 先通過(guò)樣氣汽化器，然后依次流經(jīng)樣氣過(guò)濾器、十通閥、十通閥的定體積量管、六通閥、六通 閥的定體積量管、樣氣流量計(jì)后放空。六通閥在進(jìn)樣位置，十通閥在正吹位置時(shí)，樣品氣進(jìn) 入儀器后依次流經(jīng)過(guò)濾器、十通閥、六通閥、樣氣流量計(jì)后放空。色譜柱Al、色譜柱A2、十通閥和檢測(cè)器A采用高純氫或高純氦氣作載氣；色譜柱 B、六通閥和檢測(cè)器B采用高純氬作載氣。十通閥在正吹位置時(shí)，高純氫(氦)載氣依次流經(jīng)鋼瓶減壓器、TCD ·Α載氣總穩(wěn)壓 閥、TCD*A柱前載氣總壓力表、氣路過(guò)濾器后到達(dá)氣路三通后分為兩路氣體分別為主路和 輔路氣體。主路氣體在十通閥處于正吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑如圖1所示，分別為主路載氣穩(wěn) 壓閥、主路載氣壓力表、阻力平衡管1、阻力平衡管2、十通閥、阻力平衡管3、檢測(cè)器A的參 考臂、檢測(cè)器A參考臂載氣流量計(jì)。主路氣體在十通閥處于反吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為主路 載氣穩(wěn)壓閥、主路載氣壓力表、阻力平衡管1、阻力平衡管2、十通閥、A2柱、檢測(cè)器A的測(cè)量 臂、檢測(cè)器A測(cè)量臂載氣流量計(jì)。輔路氣體在十通閥處于正吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為輔路載氣穩(wěn)壓閥、輔路載氣壓 力表、阻力平衡管、十通閥、十通閥的定體積量管、Al柱(反吹柱；正吹)、A2柱、檢測(cè)器A的 測(cè)量臂、檢測(cè)器A測(cè)量臂載氣流量計(jì)。輔路氣體在十通閥處于反吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為輔 路載氣穩(wěn)壓閥、輔路載氣壓力表、阻力平衡管、十通閥、Al柱(反吹柱；反吹)、阻力平衡管、檢 測(cè)器A的參考臂、檢測(cè)器A參考臂載氣流量計(jì)。本發(fā)明的分析流程如下
首先樣品氣接入分析儀器，通過(guò)十通閥和六通閥上的兩個(gè)量管，吹掃置換取樣系統(tǒng)。樣 氣吹掃置換時(shí)，十通閥處于反吹位置，六通閥處于取樣位置；當(dāng)儀器控制系統(tǒng)給出信號(hào)后， 十通閥和六通閥同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，十通閥轉(zhuǎn)到正吹位置，輔路氣體同時(shí)把十通閥的定體積量管中 的樣氣帶入檢測(cè)器A對(duì)應(yīng)的色譜系統(tǒng)。當(dāng)樣氣通過(guò)Al柱后，正己烷及以上組分仍然留在Al 柱內(nèi)，正己烷以下烴類的組分流出Al柱，流入A2柱后，儀器控制系統(tǒng)給出信號(hào)，十通閥從正 吹位置轉(zhuǎn)入反吹位置，輔路氣體反吹A(chǔ)l柱，把正己烷及以上烴類組分帶入檢測(cè)器A的參考 臂進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，主路氣體把A2柱中的甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊 烷、正戊烷組分依次帶入檢測(cè)器A的測(cè)量臂進(jìn)行測(cè)量。
樣氣吹掃置換時(shí)，十通閥處于反吹位置，六通閥處于取樣位置；當(dāng)儀器控制系統(tǒng)給 出信號(hào)后，十通閥和六通閥同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，六通閥從取樣位置轉(zhuǎn)到進(jìn)樣位置，高純氬同時(shí)把六通 閥的定體積量管中的樣氣帶入檢測(cè)器B對(duì)應(yīng)的色譜系統(tǒng)，經(jīng)色譜分離后，高純氬載氣依次 把氦、氫、氧、氮、甲烷帶入檢測(cè)器B進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的有益效果如下
1.分析效率高至少是現(xiàn)有分析方法的4倍。本發(fā)明的分析方法只需要一次進(jìn)樣，使 用1套分析儀器就能夠完成CNG中13種組分的檢測(cè)。而現(xiàn)行其他方法至少需要2套儀器 配合，至少需要3次進(jìn)樣才能完成。圖2給出的分析示例表明本發(fā)明在15min內(nèi)完成了 CNG 中13種組分的分析，而現(xiàn)有技術(shù)需要至少一個(gè)小時(shí)。2.分析報(bào)告自動(dòng)匯總該分析方法采用特殊設(shè)計(jì)的色譜工作工作站，能夠?qū)崿F(xiàn)通 道間的譜圖和數(shù)據(jù)交換以及負(fù)峰處理功能。樣品中的氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、 丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重、正庚烷及以上烴類組分能夠依次分 布在同一根基線上，形成的是1份分析報(bào)告而不是目前分析方法的3張分析報(bào)告。3.只需要1瓶13元組分的氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品。傳統(tǒng)的分析方法需要3瓶氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 圖1為本發(fā)明的成套儀器氣路流程圖，其中 一高純氦(氫)載氣鋼瓶 2、34——鋼瓶減壓器3—
-TCD*A柱前載氣總壓 -TCD*A參考臂載氣穩(wěn)壓閥 9、10、17、24——阻力平衡管 11
-氣路過(guò)濾器
5,15,31-
8——TCD*A參考臂載氣柱前壓
-TCD*A載氣總穩(wěn)壓閥 6——?dú)饴啡?br> 12——TCD*A測(cè)量臂載氣穩(wěn)壓閥 16-10通閥
——TCD*A測(cè)量臂載氣柱前壓 13——0. 5mL定體積量管 18——烴類分析色譜柱 21——ΤΟ)·Α參考臂流量計(jì) 22— 25——2mL定體積量管 28——TCD*B載氣流量計(jì)
14-19—
-樣氣汽化器 -TCD*A參考臂
20——TCD'A測(cè)量臂 23——C7及以上反吹柱
27-6通閥
30——TCD.B 35——高純氬載氣鋼瓶
圖2采用該方法分析樣品的譜圖，即為圖3視覺(jué)放大后的譜圖，圖中
一 ΤΟ)·Α測(cè)量臂流量計(jì) 26——樣氣流量計(jì) 29-TCD·Β分析柱
32——TCD'B總柱前壓
33——TCD'B載氣穩(wěn)壓閥
峰序 1 2
3
4
5
6
組分名 甲烷
二氧化碳 乙烷 丙烷 C6 及 C6+ 正丁烷
保留時(shí)間[min]
1.967
2.413 2. 865
3.362 4. 400 4. 868
峰面積[uV*s] 8989151 30860 23946 96124 16460 19120
濃度[%] 96.45624 0. 320756
1. 029 0.582148 0. 0812128 08966787異丁烷6. 302150350.0628778正戊烷11. 055149530.06674369異戊烷13. 785157790.054656510氦15. 608231710.045999911氫15. 723378220. 04612氧16. 347243460.35300113氮17. 260512730.853364
圖3為采用該方法分析樣品的譜圖全景
圖4為GB/T 13610-2003方法中三根色譜柱連用的排列方式，其中 1—閥1 ；2—閥2 ；3—閥3 ；4—閥4 ；5—載氣出口 ；6—載氣入口 ； 7—吸附柱；8—短分配柱；9一長(zhǎng)分配柱。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將 此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況 下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。實(shí)施例1
下面結(jié)合附圖描述對(duì)貴州省氣體產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)站一個(gè)CNG樣品分析的分析。本分析中采用了兩臺(tái)熱導(dǎo)檢測(cè)器和三根色譜柱。兩個(gè)檢測(cè)器分別命名為A和B檢 測(cè)器；其中檢測(cè)器A靈敏度較高，主要完成樣品中烴類和二氧化碳的分析；檢測(cè)器B靈敏度 較低，主要完成樣品中氦、氫、氧、氮的分析。三根色譜柱分別命名為Al、A2和B柱，Al和A2柱配套檢測(cè)器A使用，B柱配套檢 測(cè)器B使用。其中，Al柱長(zhǎng)0.6m，填充80/100目的VZ-7 ;A2柱長(zhǎng)5. 5m，填充80/100目的 VZ-7 ；B柱長(zhǎng)3m，填充按如下方法處理的40/60目的13X分子篩以分離氦氣、氫氣、氧氣和氮 氣組分把13X分子篩色譜填料裝入一個(gè)密閉的不銹鋼容器內(nèi)，在連續(xù)抽真空的情況下加 熱到380°C 420°C，恒溫IOh后降至室溫后再停止抽真空。由此特殊處理后的13X能夠保 證天然氣中氦、氫、氧、氮的分離效果。Al和A2柱內(nèi)裝填料相同，活化條件也相同，在40°C通載氣活化2h即可。B柱失效 后需要在240°C通載氣活化3 4h，然后通載氣自然冷卻?；罨疊柱的溫度較高，在該溫 度條件下會(huì)破壞Al和A2柱內(nèi)的填料。因此在活化B柱之前，必須把Al和A2柱從柱箱內(nèi) 取出并密封保存。三根色譜柱和兩個(gè)熱導(dǎo)檢測(cè)器通過(guò)1只平面六通閥和1只平面十通閥連接在一 起。平面六通閥和平面十通閥可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，也可以手動(dòng)操作，為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的同步 和程控操作提供了必要的條件。氣路流程包括樣氣路和載氣路流程。兩路流程在六通閥和十通閥處交匯。六 通閥和十通閥的樣氣氣路是相通的，六通閥的定體積量管為2mL，十通閥的定體積量管為 0. 5mL。六通閥在取樣位置，十通閥在反吹位置時(shí)，樣品氣進(jìn)入儀器后首先通過(guò)樣氣汽化器，然后依次流經(jīng)樣氣過(guò)濾器、十通閥、0.5 mL量管、六通閥、2 mL量管、樣氣流量計(jì)后放空。六 通閥在進(jìn)樣位置，十通閥在正吹位置時(shí)，樣品氣進(jìn)入儀器后依次流經(jīng)過(guò)濾器、十通閥、六通 閥、樣氣流量計(jì)后放空。色譜柱Al、色譜柱A2、十通閥和檢測(cè)器A采用高純氫或高純氦氣作載氣；色譜柱 B、六通閥和檢測(cè)器B采用高純氬作載氣。十通閥在正吹位置時(shí)，高純氫(氦)載氣依次流經(jīng)鋼瓶減壓器、TCD ·Α載氣總穩(wěn)壓 閥、TCD*A柱前載氣總壓力表、氣路過(guò)濾器后到達(dá)氣路三通后分為兩路氣體分別為主路和 輔路氣體。主路氣體在十通閥處于正吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為主路載氣穩(wěn)壓閥、主路載氣壓 力表、阻力平衡管1、阻力平衡管2、十通閥、阻力平衡管3、檢測(cè)器A的參考臂、檢測(cè)器A參考 臂載氣流量計(jì)。主路氣體在十通閥處于反吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為主路載氣穩(wěn)壓閥、主路載 氣壓力表、阻力平衡管1、阻力平衡管2、十通閥、A2柱、檢測(cè)器A的測(cè)量臂、檢測(cè)器A測(cè)量臂 載氣流量計(jì)。輔路氣體在十通閥處于正吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為輔路載氣穩(wěn)壓閥、輔路載氣壓 力表、阻力平衡管、十通閥、0. 5 mL量管、Al柱(反吹柱；正吹)、A2柱、檢測(cè)器A的測(cè)量臂、檢 測(cè)器A測(cè)量臂載氣流量計(jì)。輔路氣體在十通閥處于反吹位置時(shí)的流經(jīng)路徑為輔路載氣穩(wěn) 壓閥、輔路載氣壓力表、阻力平衡管、十通閥、Al柱(反吹柱；反吹)、阻力平衡管、檢測(cè)器A的 參考臂、檢測(cè)器A參考臂載氣流量計(jì)。氣路參數(shù)氣路條件高純H2鋼瓶輸出壓力-A通道0.4MPa，主機(jī)Al柱前壓 0. 18MPa, A2 柱前壓 0. 2MPa，載氣流量:17mL/min ；B 柱柱前壓0. 2 MPa0電氣參數(shù)柱箱溫度:40°C ；TCD-A和TCD-B溫度:70°C ；衰減A=I 4 ； 衰減 B :1 1 ；橋流 A :150mA ；橋流 B :80mA。色譜儀為經(jīng)過(guò)改進(jìn)的能夠進(jìn)行通道間的譜圖和數(shù)據(jù)交換并處理負(fù)峰。這是通過(guò)在 數(shù)據(jù)處理程序中加入通道譜圖交換，然后再進(jìn)行定性定量計(jì)算的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本方法是用了根據(jù)GB/T 5274配制出的把需要分析的所有待測(cè)組分配制在1瓶氣 中的標(biāo)準(zhǔn)樣品。分析試驗(yàn)步驟
1.將色譜儀、計(jì)算機(jī)顯示屏、打印機(jī)平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。色譜儀放置在左邊，計(jì)算機(jī)顯示 屏放置在色譜儀的右邊，打印機(jī)放置在顯示屏的右邊。2.挑選一瓶滿瓶的40L瓶高純氫和高純氬分別作為T(mén)CD · A和TCD · B的載氣，可
靠連接氣路系統(tǒng)。檢漏在安裝過(guò)程中，對(duì)新連接的氣路點(diǎn)均應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢漏。本儀器要求氣路系統(tǒng)在 0.3 MPa的情況下不得有任何泄漏，否則，儀器將不能正常工作。檢漏完成后應(yīng)立即擦干檢 漏液，并用清潔水滴在連接處后迅速擦干。
4.用升降壓法置換載氣氣路系統(tǒng)至少3次，置換過(guò)程中采用的最高壓力不得超過(guò) 0. 4MPa，否則可能損壞氣路元件。置換完成后調(diào)節(jié)載氣流量至30mL/min。將載氣出口、樣氣 出口妥善接出室外。5.連接好色譜工作站后，打開(kāi)凈化器、色譜儀主機(jī)和色譜工作站系統(tǒng)。6.打開(kāi)兩瓶載氣氣源、按氣路參數(shù)調(diào)節(jié)好兩路載氣流量后打開(kāi)色譜儀主機(jī)的電源，設(shè)定各路溫控至目標(biāo)值，設(shè)定閥門(mén)運(yùn)行程序。設(shè)定色譜柱的溫度為40°C，檢測(cè)器溫度為 80 0C .
7.在開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)，儀器處于手動(dòng)狀態(tài)。在自動(dòng)狀態(tài)下按1次“復(fù)位”鍵可以轉(zhuǎn)為手動(dòng)狀態(tài)。8.在分析該樣品時(shí)，設(shè)定閥門(mén)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為自動(dòng)并設(shè)定分析周期為最大值。設(shè) 定進(jìn)樣時(shí)間為3minl0sec，取樣時(shí)間為為IminOOsec，反吹時(shí)間為5minl5sec分析周期為為 15min00seco9.儀器穩(wěn)定后將標(biāo)準(zhǔn)氣經(jīng)Q5取樣閥、不銹鋼管線與色譜儀樣氣入口可靠連接。樣 氣在連接至色譜儀之前應(yīng)當(dāng)用適當(dāng)氣流吹洗管道中的粉塵和其他污染物。樣氣流量控制在 100mL/mino10.啟動(dòng)色譜儀，儀器自動(dòng)完成分析任務(wù)，同時(shí)色譜工作站記錄色譜數(shù)據(jù)并完成數(shù) 據(jù)處理。具體流程如下
a)首先樣品氣接入分析儀器，通過(guò)十通閥和六通閥上的兩個(gè)量管，吹掃置換取樣系統(tǒng)。 樣氣吹掃置換時(shí)，十通閥處于反吹位置，六通閥處于取樣位置；當(dāng)儀器控制系統(tǒng)給出信號(hào) 后，十通閥和六通閥同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，十通閥轉(zhuǎn)到正吹位置，輔路氣體同時(shí)把0.5 mL的樣氣帶入檢 測(cè)器A對(duì)應(yīng)的色譜系統(tǒng)。當(dāng)樣氣中正己烷及更重和以下烴類的組分流出Al柱，流入A2柱 后(正庚烷及以上組分仍然留在Al柱內(nèi))，儀器控制系統(tǒng)給出信號(hào)，十通閥從正吹位置轉(zhuǎn)入 反吹位置，輔路氣體反吹A(chǔ)l柱，把正庚烷及以上烴類組分帶入檢測(cè)器A的參考臂進(jìn)行測(cè)量。 同時(shí)，主路氣體把A2柱中的甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、 正己烷及更重及更重組分依次帶入檢測(cè)器A的測(cè)量臂進(jìn)行測(cè)量。b)樣氣吹掃置換時(shí)，十通閥處于反吹位置，六通閥處于取樣位置；當(dāng)儀器控制系 統(tǒng)給出信號(hào)后，十通閥和六通閥同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，六通閥從取樣位置轉(zhuǎn)到進(jìn)樣位置，高純氬同時(shí)把 2 mL的樣氣帶入檢測(cè)器B對(duì)應(yīng)的色譜系統(tǒng)，經(jīng)色譜分離后，高純氬載氣依次把氦、氫、氧、 氮、甲烷帶入檢測(cè)器B進(jìn)行測(cè)量。11.至少平行進(jìn)樣兩次，如果相鄰兩次測(cè)定的相對(duì)偏差在5%以內(nèi)，那么該標(biāo)準(zhǔn)樣 品分析完成。用該標(biāo)樣校正建立的分析方法。用校正過(guò)的分析方法，完成樣品氣的分析。分析結(jié)果如圖2和圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種壓縮天然氣的分析方法，采用了根據(jù)GB/T 5274的基本原則配制的以高純甲烷 為平衡氣的13元組分的均勻、穩(wěn)定性良好的氣體混合物，其特征在于1套配備兩個(gè)熱導(dǎo)檢測(cè)器的氣相色譜儀；特有的包括樣氣路和載氣路流程的分析流程，氣路之間以六通閥和十通閥連接，實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)檢測(cè)器的同步和程控操作；1套能夠進(jìn)行兩個(gè)色譜通道間的譜圖和數(shù)據(jù)交換并處理負(fù)峰的色譜工作站；能夠分離壓縮天然氣中各種組分的色譜柱或色譜柱系統(tǒng)。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法色譜柱系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由能夠分離甲烷、乙 烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及以上烴類的色譜柱和能夠分 離氦、氫、氧、氮的色譜柱組成。
3.如權(quán)利要求2所述的能夠分離甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、 正戊烷、正己烷及以上烴類的色譜柱，其特征在于色譜柱的填料為80/100目的VZ-7。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1中的方法的，能夠分離氫氣、氧氣、氦氣和氮?dú)獾纳V柱填料的 制備方法，其特征在于把13X分子篩色譜填料裝入一個(gè)密閉的不銹鋼容器內(nèi)，在連續(xù)抽真 空的情況下加熱到380°C 420°C，恒溫IOh后降至室溫后停止抽真空。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求2的能夠分離氫氣、氧氣、氦氣和氮?dú)獾纳V柱，其特征在于填 充了如權(quán)利要求4所述的填料，色譜柱長(zhǎng)度為:3m。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于靈敏度較高的檢測(cè)器主要完成樣品中烴類 和二氧化碳的分析；靈敏度較低的檢測(cè)器主要完成樣品中氦、氫、氧、氮的分析。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于兩個(gè)氣路流程在六通閥和十通閥處交匯。
8.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于平面六通閥和平面十通閥可以自動(dòng)旋 轉(zhuǎn)，也可以手動(dòng)操作，為實(shí)現(xiàn)兩只閥門(mén)(平面六通閥和十通閥)的程控運(yùn)行和兩個(gè)檢測(cè)器的 同步檢測(cè)提供必要的條件。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于設(shè)定進(jìn)樣時(shí)間為!MinlOsec，取樣時(shí)間為為 IminOOsec，反吹時(shí)間為5minMsec分析周期為為15min00sec。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于六通閥在取樣位置，十通閥在反吹位置時(shí)， 樣品氣進(jìn)入儀器后首先通過(guò)樣氣汽化器，然后依次流經(jīng)樣氣過(guò)濾器、十通閥、十通閥的定體 積量管、六通閥、六通閥的定體積量管、樣氣流量計(jì)后放空；六通閥在進(jìn)樣位置，十通閥在正 吹位置時(shí)，樣品氣進(jìn)入儀器后依次流經(jīng)過(guò)濾器、十通閥、六通閥、樣氣流量計(jì)后放空。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用雙熱導(dǎo)氣相色譜儀，利用預(yù)分離和氣路反吹的原理,運(yùn)用色譜工作站的負(fù)峰和通道交換功能，采用一次進(jìn)樣，完成壓縮天然氣(CNG)中氦、氫、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、正己烷及更重組分分析。該分析方法是對(duì)美國(guó)ASTM和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供的分析方法的改進(jìn)。該方法解決了用現(xiàn)有技術(shù)分析CNG成分時(shí)需要多次進(jìn)樣和分析效率較低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102141557SQ20101060829
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者代高立, 周鵬云, 張軍, 王少楠, 陳雅麗 申請(qǐng)人:西南化工研究設(shè)計(jì)院