[发明专利]一种压缩天然气成分的快速分析方法

说明书

技术领域

本发明属于分析测试技术领域，特别涉及一种采用特殊的气路流程的分析方法。

背景技术

背景技术一：国内现状

国内目前还没有一次进样完成压缩天然气(CNG)中氦、氢、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷及更重组分快速分析的方法。目前国内采用的分析方法大多是执行国家推荐标准(GB/T)13610-2003,天然气的组成分析气相色谱法。该标准规定的方法采用3根色谱柱、4个阀门手动切换进行分析。采用的3根色谱柱为：色谱柱1：Squalance，Chromosorb P AW，柱长3m；谱柱2：Porapak N长2m；色谱柱3：5A分子筛 长2m。该方法采用阀门的排列方式如图4所示。

也有部分单位采用氢火焰气相色谱仪，用活性氧化铝毛细柱分析CNG中甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷及更重、正庚烷及以上烃类组分；采用热导气相色谱仪分析CNG中氦、氢、氧、氮和二氧化碳组分。

背景技术二：国外现状

国外发达国家大多采用两种方法进行CNG中的组分的分析，一种为美国材料试验协会标准（ASTM） D1945规定的方法，一种为氢火焰气相色谱法和热导气相色谱法的联合分析方法。这两种方法和国内的分析现状几乎一致。我国的GB/T 13610-2003标准就是非等效采用ASTM D1945标准。其分析方法和ASTM D1945标准规定的分析方法具有一致性和接轨性。国内标准主要修改了ASTM D1945标准规定的标准气浓度和分析的精密度指标。

国内外的分析现状均存在如下不足：

l      需要两套或两套以上的分析设备，需要多次进样，分析繁琐。分析1个样品全组分的时间在1h以上。分析效率不高；

l      需要配制多瓶气体标准样品。

l      氦、氢组分分离不好。

发明内容

本发明是对现有的国内外CNG分析方法的改进，其目的是提供一种更高效率的CNG成分分析方法, 采用一次进样，完成压缩天然气（CNG）中氦、氢、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷及更重组分分析。

本发明解决问题所采用的技术方案是：通过设计色谱流程、时间控制程序和所配制的气体标准样品来完成一次进样的高效率分析。具体地说,本发明采用了配备程控阀门的，在一次进样情况下能够进行取样、进样、反吹和正吹的色谱气路流程，经过特殊处理的能够有效分离氦气和氢气的色谱填料，优选的色谱条件，特殊设计的色谱工作站和13元气体标准样品来实现一次进样完成分析。

本发明的技术方案主要包括下述部分：

1.       工作站功能的改进：色谱工作站是配套色谱仪使用的，它把色谱仪输出的信号进行处理并计算结果。有许多工作站可以完成负峰处理，但是他们不能完成两个通道间的数据交换。通常的色谱工作站具有两个通道，两通道可以同时工作，但是通道之间的谱图和数据无法交换，单个通道无法处理负峰色谱信号。我们通过重新设计，使工作站具有两项新的功能，即通道间的谱图和数据交换和负峰处理功能。具有这两项功能后，一次进样，样品中的氦、氢、氧、氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷及更重、正庚烷及以上烃类组分的谱图能够依次分布在同一根基线上，对应的也是同一份分析报告，而不是传统的两份分析报告。

2.       用特殊处理的填料实现氦氢分离：天然气中氦、氢组分的分离比较困难，发明人通过反复试验发现把色谱填料经过以下处理可以实现氦、氢的完全分离：把13X分子筛色谱填料装入一个密闭的不锈钢容器内，在连续抽真空的情况下加热到380℃～420℃，恒温10h后降至室温后在停止抽真空。由此特殊处理后的13X能够保证天然气中氦、氢、氧、氮的分离效果。

3.       使用VZ-7填料的色谱柱：采用该色谱填料可以使正己烷及以上烃类的反吹色谱信号形成一个独立、对称的负峰，并不影响前后相邻组分的测定。而GB/T 13610提供的方法无法形成一个独立的色谱信号，与后续的组分未完全分离。