GC2020氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用

前言
隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，天然氣組分的應(yīng)用，能夠?yàn)槿藗儗?duì)于天然氣分類的探討提供便利，以了解天然氣的化學(xué)組成，根據(jù)得出的數(shù)據(jù)資料與物性參數(shù)對(duì)天然氣的開發(fā)、運(yùn)移以及集輸?shù)冗M(jìn)行操作。在線分析儀是對(duì)過程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，操作人員可以連續(xù)性地收集工藝過程中的信息資料，具有良好的可靠性與性，屬于一個(gè)非常重要的操作。在實(shí)際操作過程中，在線分析儀的種類較多，能夠在不同場(chǎng)合中適用。而色譜儀具有良好的可靠性、進(jìn)度、靈敏性以及可選擇性等特點(diǎn)，成為我國(guó)天然氣組分分析中應(yīng)用較為廣泛的一種儀器。筆者結(jié)合氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，以求能夠推動(dòng)我國(guó)天然氣組分分析的創(chuàng)新與發(fā)展。
原理
GC2020氣相色譜儀通過六通閥與十通閥對(duì)進(jìn)樣進(jìn)行控制和分析，且存在獨(dú)立性好的分離系統(tǒng)，分為三路：A、B、C，A、B兩組主要是對(duì)He、O2、CH4、H2、N2、CO2、空氣、甲烷以及乙烷等進(jìn)行分離；C路主要是對(duì)烴類組分進(jìn)行分離。在分析操作前，六通閥與十通閥均處在取樣狀態(tài)，一旦進(jìn)入取樣階段，十通閥就會(huì)保持進(jìn)樣，而六通閥仍保持原有狀態(tài)—取樣，樣品進(jìn)入B后會(huì)逐漸分離出He、O2、CH4、H2、N2等氣體，并開始進(jìn)行TCD檢測(cè)，等甲烷分離出后，工作人員立即將六通閥切換至進(jìn)樣狀態(tài)。等樣品進(jìn)入Porapak QS柱后，將空氣甲烷、CO2、C2等組分完成后進(jìn)行TCD檢測(cè)，等CO2出峰后，工作人員啟動(dòng)升溫程序。另一面樣品就會(huì)進(jìn)入以毛細(xì)管柱中，利用升溫將其中C1—C16的烴類組分分離后，進(jìn)行FID檢測(cè)。等樣品分離完成后，工作人員將六通閥與十通閥均切換至取樣狀態(tài)，等氣相色譜儀穩(wěn)定后，再進(jìn)行下一樣品的組分分析。

儀器材料
產(chǎn)品名稱          型號(hào)     規(guī)格及說明
氣相色譜儀      GC2020  由十通閥、熱導(dǎo)檢測(cè)器、六通閥以及氫焰檢測(cè)器共同組成
色譜工作站       N2000    雙通道（電腦、打印機(jī)自配）
色譜柱           毛細(xì)管柱1支  填充柱1支
高純氫氣發(fā)生器   HK-300  氫氣流量300ml/min
高純空氣發(fā)生器   AK-2 空氣流量2000ml/min
高純氮?dú)怃撈?   40L  氮?dú)饬髁?00ml/min
標(biāo)準(zhǔn)氣             天然氣分析
操作條件
爐溫嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行控制：氣相色譜儀啟動(dòng)初溫40℃，保持7min，后以每分鐘10℃的溫度上升，到110℃時(shí)，保持2min，再以每分鐘20℃的頻率上升，并在180℃時(shí)保持5min。載氣：A氬氣，柱流量控制在1mL，且分流比是1∶50；B氬氣，柱流量控制在2mL，且分流比是1∶100；C氬氣，流量控制在25mL/min。氫火焰離子檢測(cè)器FID溫度控制在220℃，空氣流量為450mL/min，燃?xì)饬髁繛?5mL/min，尾吹氣流量控制為30mL/min。熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD的溫度控制在120℃，電流為60mA。
氫火焰離子檢測(cè)器FID對(duì)天然氣樣品進(jìn)行組分分析時(shí)的氣相色譜圖如圖2所示：

熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD對(duì)天然氣樣品進(jìn)行組分分析時(shí)的氣相色譜圖如圖3所示：

分析方法
根據(jù)天然氣的組分與含量，通過閥切換的方法對(duì)載氣存在的樣品進(jìn)行分析，并通過色譜柱進(jìn)行分離，以保證組分進(jìn)入其相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器中。通過導(dǎo)熱系數(shù)、離子電流以及電信號(hào)的不同，利用色譜工作站進(jìn)行分析處理，以得出科學(xué)的分析結(jié)果，系統(tǒng)能夠連續(xù)、自動(dòng)對(duì)組分進(jìn)行分析，并得出分析結(jié)果。工作人員可以以此為依據(jù)對(duì)天然氣熱值進(jìn)行科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)。

注意事項(xiàng)
氣相色譜儀在分子量較小的氣體中較為適用，且氣體在柱溫的環(huán)境中，不能出現(xiàn)揮發(fā)或者是分解的現(xiàn)象，一般情況，分子量較大的氣體都能夠生成或者是揮發(fā)出化合物。在天然氣組分分析的過程中，氣相色譜儀的安裝位置應(yīng)盡量縮短與天然氣之間的距離，從而降低滯后對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成的影響。氫火焰離子檢測(cè)器FID只能針對(duì)電離后的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行檢測(cè)，因此工作人員可以選用氫火焰離子檢測(cè)器FID和甲烷轉(zhuǎn)換器來對(duì)有機(jī)化合物繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行硫化物的檢測(cè)過程中，工作人員要注意提高裝置對(duì)于硫的靈敏度與線性范圍。而工作人員在氣相色譜儀的使用過程中，要定期按照規(guī)定的要求對(duì)裝置進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)，以保證氣相色譜儀的使用壽命。

總結(jié)
綜上所述，GC2020氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，資金成本低，為裝置的安裝、維護(hù)、調(diào)試以及使用等提供了便利，而且氣相色譜儀具有良好的靈活性，既能夠同時(shí)進(jìn)行，又能夠獨(dú)立使用，有效保證了天然氣組分分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，且系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的使用壽命。因此工作人員在天然氣組分分析的過程中，只要嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行操作，并保證在使用后對(duì)其進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，就能保證氣相色譜儀的使用壽命，降低故障率，減少資金成本的投入，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。