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氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用
摘要：天然氣組分分析能幫助人們掌握天然氣的化學(xué)組成,，為天然氣的開發(fā)、存儲和運輸?shù)忍峁┮罁?jù),。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，中國天然氣組分分析裝置比過去有較大進(jìn)步，氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用使得相關(guān)工作的效率和精確性都有大幅度的提升,。文章結(jié)合實驗探討氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應(yīng)用,。
1 引言
在天然氣組分分析的過程中，在線分析儀是對過程進(jìn)行自動檢測,，實現(xiàn)對信息資料的動態(tài)連續(xù)采集,，且能夠保障其精確性。在實際工作中,，在線分析儀的種類十分多樣,，其中色譜儀以*的可靠性,、靈敏度受到了廣泛歡迎,，成為現(xiàn)階段我國天然氣組分分析中常用的一種儀器。因此深入探究其在天然氣組分分析中的應(yīng)用具有積極意義,。
2 氣相色譜儀的原理與結(jié)構(gòu)
2.1 氣相色譜法原理
由于不同物質(zhì)具有不同的特性,，當(dāng)其作相對運動時，這些不同的物質(zhì)會因為特性不同產(chǎn)生的微小差異而出現(xiàn)分離效果,。氣相色譜法就是根據(jù)這一原理,，將氣體樣本送入儀器后,，有額定流速載氣把氣樣代入色譜柱檢定器，樣品分子會在檢定器中進(jìn)行分配,，由于氣樣中各類氣體的性質(zhì)不一樣,，在分配時就會出現(xiàn)分離現(xiàn)象，運動速度會不同,，一段時間后各氣體就會按照不同速度從色譜柱中流出,，對應(yīng)的檢定器通過記錄信號并分析結(jié)果進(jìn)行計算，這樣就可以得到不同氣體成分的含量,。
2.2 氣相色譜儀的組成
氣相色譜儀就是根據(jù)氣相色譜法的基本原理設(shè)計出來的專業(yè)氣體分析儀器,，其工作原理是通過高壓鋼瓶作為載氣，調(diào)節(jié)載氣流速,、色譜柱和檢定器溫度到額定值,，然后把氣樣送入進(jìn)行分離，分離后的成分流出至檢定器,，并在記錄設(shè)備上顯示電信號轉(zhuǎn)化為色譜圖,，最后通過計算得到氣體組成成分。通常,，煤礦井下風(fēng)流中氣體成分比較復(fù)雜,，氣相色譜儀可以對一氧化碳、乙烯,、乙炔等氣體進(jìn)行準(zhǔn)確檢測,。氣相色譜儀的主要組成部分包括氣路控制系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng),、色譜柱以及檢測系統(tǒng)等,。氣路控制系統(tǒng)的功能主要是提供必要的燃?xì)狻⑤o助氣體以及穩(wěn)定的監(jiān)測載氣,，因此會對測量的準(zhǔn)確度,、靈敏度以及可靠性產(chǎn)生直接影響。進(jìn)氣系統(tǒng)則是將氣樣送入色譜柱中,。色譜柱是分離氣樣組成成分的部位,，是對氣樣成分進(jìn)行分析的核心。檢測系統(tǒng)是轉(zhuǎn)化電信號并進(jìn)行記錄和分析的主要部件,。
3 氣相色譜儀應(yīng)用于天然氣組分分析
3.1 構(gòu)建氣象色譜儀分析系統(tǒng)
在本次研究中,，選用GC-9280型號的氣相色譜儀進(jìn)行天然氣組分的分析，這種氣相色譜儀中應(yīng)用了TCD檢測器和FID檢測器,，因此具有良好的靈敏度,，且性能較為穩(wěn)定。在實際操作中，由于柱箱的體積較小,，不能安裝控制閥,，天然氣可以一次完成進(jìn)樣，進(jìn)行全組分分析,。為了獲得更好的使用效果,，筆者結(jié)合以往經(jīng)驗在氣相色譜儀柱箱外部安裝了十通閥和六通閥，和色譜柱連接在一起,，再對控制閥進(jìn)行設(shè)定,，這樣就可以實現(xiàn)對進(jìn)樣的有效控制。
3.2 氣相色譜儀分析天然氣組分的原理
將上述氣相色譜儀應(yīng)用于天然氣組分分析中,，可以利用和色譜柱相連的十通閥和六通閥對進(jìn)樣進(jìn)行控制,，共分為A、B,、C 三路,，其中前兩路主要是對氦氣、氧氣,、甲烷,、氫氣、氮氣,、二氧化碳,、空氣等進(jìn)行分離。第三路主要負(fù)責(zé)烴類組分的分離,。在具體分析工作開始,，十通閥和六通閥均處于取樣狀態(tài)，在取樣階段,，十通閥轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)樣狀態(tài),，六通閥狀態(tài)維持不變。樣品進(jìn)入B 路中會將氦氣、氧氣、甲烷,、氫氣以及氮氣等氣體分離出來，之后進(jìn)行TCD 檢測,。同時工作人員需將六通閥切換到進(jìn)樣狀態(tài)，等樣品進(jìn)入到Porapak QS 柱后,，將空氣甲烷,、二氧化碳、等組分完成后進(jìn)行TCD 檢測,，帶到二氧化碳出峰,，開始啟動升溫程序,。此時,，另一面樣品會進(jìn)入到毛細(xì)管柱中,，升溫處理可以將其中包含的C1-C16 烴類組分分離出來，之后進(jìn)行FID 檢測,。當(dāng)所有樣品都分離完成后,，要將十通閥和六通閥重新回歸到初始狀態(tài)，待氣相色譜儀穩(wěn)定后才能進(jìn)行其他樣品的組分分析操作,。
3.3 實驗分析的條件
氣相色譜儀用于天然氣組分分析的整個過程中對實驗條件有著嚴(yán)格的要求,。首先，爐溫在氣相色譜儀啟動時的溫度為40℃,，在7min 內(nèi)維持不變,，之后以每分鐘10℃的幅度進(jìn)行提升，直至110℃為止,，維持2min 后以20℃/min 的速度提升至180℃,，維持5min。其次,，氫火焰例子檢測器FID 的溫度應(yīng)保持在220℃,，熱導(dǎo)檢測器的溫度應(yīng)保持在120℃。
3.4 試驗方法
利用氣相色譜儀對天然氣組分進(jìn)行分析的過程中,，采用閥切換的方法對載氣存在的樣品進(jìn)行分析,，并通過色譜柱進(jìn)行分離，使各類組分進(jìn)入到相應(yīng)的檢測器中,。在本次實驗中,，可獲得氫火焰離子檢測器FID 對天然氣樣品進(jìn)行組分分析時的氣相色譜圖以及熱導(dǎo)檢測器TCD 對天然氣樣品進(jìn)行組分分析時的氣相色譜圖，之后通過導(dǎo)熱系數(shù),、離子電流,、電信號等方面存在的差異性，通過色譜工作站進(jìn)行分析處理,，獲得相應(yīng)的分析結(jié)果,。據(jù)此，天然氣的熱值做出精確可靠的評價,。
4 結(jié)束語
綜上所述,，利用氣相色譜儀對天然氣組分進(jìn)行分析的方法具有成本低、操作簡單,、效率高,、可靠性強等特點，儀器所具有的靈活性使得其不僅可以同時進(jìn)行,，也可以獨立使用,。但需注意的是，工作人員必須做到規(guī)范操作，嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行維護(hù)保養(yǎng)工作,，這樣可以保障儀器本身的性能,，保證分析結(jié)果的質(zhì)量。