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气相色谱仪在天然气组分分析中的应用

作者:admin 日期:2021-03-17 22:43:56 点击数:
 
 
     现阶段天然气领域广泛应用在线分析仪来对整个操作过程进行实时的监控和自动检测,这样可以保证在天然气整体工艺中记录连续实时的数据,整理出完善的信息资料,保证整个过程维持高水平的可靠性和精准性。在线分析仪的应用是现阶段的分析工作中的基础仪器,加上在线分析仪种类众多,能够广泛的应用在各个场所。而气相色谱仪作为新开发的分析仪器,实现在线分析仪的相关功能的同时,具有更加稳定的可靠性、灵敏性、高效性,正成为我国天然气组分分析中的主要仪器,主要应用在分子量小于二百,沸点低,易于气化物质,检测器不同分析的物质也不同,可以定性定量,定性必须有标准品进行对照,可以分析气体和液体。
1 气相色谱仪的简述
 
气相色谱仪的发明得益于气相色谱现象的发现。气相色谱现象最早在1906年由俄国科学家首次发现,随着科学技术的不断进步,直到1954年热导计的发明和应用才正式的标志着我国正式进入气相色谱仪科学仪器检测阶段,发展到1960年,我国的气相色谱仪,开始大批量的实际生产,逐渐应用到国内市场。截止到目前,气相色谱技术在国内已经发展50余年,技术相对成熟,积累了大量的实验数据和操作经验。目前我国广泛使用的气相色谱分析仪主要有以下几种;氢火离子检测器、火焰光度检测器、热导检测器。在线检测仪、电子捕获检测器等,依靠气相色谱仪较为可靠的数据分析,推动了我国天然气行业的进步发展。
 
气相色谱仪的发展基础依靠于气相色谱原理和检测工序的互相结合。气相色谱仪主要实现气体组分浓度的测定、气体混合物的分离等数据分析工作。主要包括的基础设备有;进样阀、检测器、信号处理器、载液板、色谱柱、电子捕获测量仪等基础设备。
2 气相色谱仪进行天然气组分分析的模拟实验。
2.1 选择系统
 
进行气相色谱仪的模拟实验,必须确定操作系统,才能展开后续的一系列分析。文章选择GC-17A的气相色谱仪进行实验操作,该型号属于全毛细管分离柱类型的全新气相色谱仪。气相色谱仪内置敏感度较高的TCD检测仪和FID检测仪,含量达到临界条件之后,检测器依靠较高的灵敏性第一时间检测出来,且数据结果相对准确、可靠。该类气相色谱仪器具有灵敏度高、稳定准确的高性能同时,因其色谱柱箱体积过于小,在实际操作过程中,不便于进行控制阀的安装,因此在实际操作过程中采取的进样方式属于一次进样,虽样本实现全体组分的分析;在使用的过程中也可以在色谱柱箱外安装十通阀和六通阀,将他们与色谱柱相连接,从而保证进样完成,实现对天然气整体组分的分析。一般来说,气相色谱仪由十通阀、热导检测器,六通阀以及各种检测器构成,色谱毛细柱有三根,现阶段使用的一根为石英毛细管,其余两根均为填充管。
2.2 气相色谱仪的分析原理
 
气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法。由于样品在气相中传递速度快,因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。另外加上可选作固定相的物质很多,因此气相色谱法是一个分析速度快和分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器,使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。气相色谱仪是利用十通阀和六通阀的相对控制,从而把控整个进液过程,实现对气体组成成分的分析,在气相色谱仪内设有多个独立的分离系统,可保证在进行分析、分离的整个过程中,不发生反应、不相互干扰,保证了分析过程的独立性。简单的来说,气象色谱仪内部将气体分析过程分为了三路,记为A、B、C三个分路系统。其中A、B两路主要负责对天然气中He、CH4、O2、H2、N2、CO2、以及甲烷、乙烷等气体成分进行分离处理,C路主要实现对空气中烃类组分进行分离。在进行实际操作之前,十通阀和六通阀都要保证在进行取样的状态,原因是一旦正式开始进入取样阶段,十通阀就会保持持续的进样,但在十通阀开始进样的过程中,六通阀依旧保持在原始的状态—取样状态,随着样品进样,B路的分离系统就会分离出上述描绘的气体组成成分,并将分离出的相关气体,进行集中的TCD检测,这个过程一直持续到甲烷能够完全分离出来,此时改变六通阀的连通状态,等样品顺利进入到poreapak qs管路之后,将空气甲烷以及各其整体组分进行TCD数据检测,等达到氧气出峰之后,这时候可以开启系统的升温装置,使得另一部分的样品进入以毛细管中,利用升温将其中的烃类组分分离,分离完成后进行FID检测。所有的样品进样完成,检测完毕之后,将十通阀和六通阀全部调至为原始的取样状态,等待一定时间,直至气相色谱仪数据稳定后,在进行下一样品的组分分析,这一样品的天然气气相组分分析完毕。
2.3 分析天然气组分的先决条件
 
进行天然气组分分析实,要严格把控各种参数符合分析标准。拿气相色谱仪的启动标准来说,气相色谱仪的启动预设温度是40℃,并维持定温7min,之后以每分钟10℃的温度逐渐上升,直到到达110℃时,再维持定温2min,再以每分钟20℃的倍数上升,最后在180℃时,维持5min,完成气相色谱仪的温度控制。组件温度设置,其中氢火焰离子检测器FID的温度控制在220℃,空气流量维持在1500m L/min左右,燃气的总流量控制在45m L/min,尾吹气装置的流量控制在30m L/min。热导器的温度控制在120℃,电流为65m A。另外气相色谱仪的各项气体成分也要控制在一定的比例之中。
2.4 气相色谱仪实验方法
 
进行实验过程中,要根据天然气的组分和含量,控制阀门,借助阀门的转换,开关情况对载气中存在的液体进行分析研究,通过对色谱柱的分离和结果显示,来进一步保证天然气组分气体能够分别进入到自己的分离器中,不与其他的气体成分发生反应,保证结果更加可靠准确。在检测器中,通过各不相同的传热系数,例子电流的差异和电信号强弱程度的不同,利用色谱分析的原理得出真是的数据结果。这种分析模式,能够保证在进行气体分析的过程中,系统能够连续的、自动的对天然气的各个组分进行分析你,使得操作流程更加简化,高效,得到专业的分析结果。工作人员根据气相色谱仪检测出来的数据结果为依据,再进行对天燃气的气体组分进行科学系统的分析、处理。
2.5 天然气组成标准气体装置
 
随着国民经济的飞速发展,国内的各个行业都和国际有着你切的联系,拿天然气气体组分分析来说,国际天然气气体对天然气的组分含量进行了实时模拟,得出相应的模拟数据。拿我国西气东输的输送配置来说,与国际上进行数据比较,在各个气体组分含量分析上,都具有较大的差异,可以发现,每一个国家、地区可能对天然气气体组分分析核定的标准有所不同,产生数据差异。在进行大范围内天然气气体组分的含量分析中,要制定统一的分析标准,进行整体分析、在以后的发展中,仪器的改进方向也将沿着统一化的规定标准进行,得到更具有说服力的科研数据。
3 使用气相色谱仪的注意事项
 
气相色谱仪在使用过程中存在一定的局限,在使用范围上有一定的局限,相对来说气相色谱仪在分子量相对较小的气体组分中分析出来的结果更加准确,因此气相色谱仪在分子量相对较小的气体组分中得到广泛应用。相对的如果气体在色谱柱的柱温环境中,就会影响分离结果,不能出现气体成分挥发和分离的现象。综合一般情况来说,分子量较大的气体成分在进行组分分析的过程中,气相色谱仪的安装位置要有所调整,安装位置要离天然气气体相近,尽量缩短装置与天然气之间的距离,通过这样做来消除检测分析结果的滞后性,消除影响准确结果的因素。气相色谱仪的配套设置对环境条件也有一定的要求。其中氢火焰离子检测器FID只能对气体成分电离之后的碳氢化合物进行检测分析,因此在进行仪器选择中,要根据各个仪器的应用特点进行配套使用。比如;工作人员可以利用氢火焰离子结合甲烷转换器对有机物进行检测分析。对碱性化合物气体成分检测时,要提高装置对碱性化合物的灵敏度,扩大检测区域,增加线性范围。使用气相色谱仪后,工作人员要具有益气维护意识,并确定时间进行定时的检修和保养,最大限度的保证仪器的正常使用,延长仪器的使用寿命,定期进行专业化的保养和维修,也能够使得仪器具有更高的灵敏度,数据结果更加稳定、可靠。准确。随着气相色谱技术日益成熟,将从天然气分析领域逐渐辐射到其他的专业领域。在气相色谱仪本身的技术改造中,也会逐渐的趋于完善、科学;现在已经开始大量推行多柱、多阀型气相色谱仪通入到生产应用,气相色谱技术正在趋向于简单、便携、准确、快速、可靠、高效的方向进行。
4 结语
 
综上所述,现阶段气相色谱仪在天然气组分分析领域中实用性极强,出色点众多,在使用过程中不仅投资少。维修与保养成本低,节约生产成本,在装置的安装、调试、使用以及数据的可靠稳定方面都表现出其强势的优点。
 
在使用过程中,气相色谱仪保持灵活性,适应力极强,既能配合其他仪器共同使用,又能在单独使用中表现出出色的性能,有效的保证了在使用过程中,天然气气体组分分析结果的精准性和系统稳定性,加上气相色谱仪使用寿命长,大大降低操作和运行难度,在实际操作过程中,工作人员只需要按照一定的标准去进行使用,就能够大幅度的降低仪器的损伤,降低故障率,从而减少成本的投入,最大程度上提高经济生产效益。
 


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