[发明专利]一种天然气中轻烃碳同位素富集分析装置

说明书

一种天然气中轻烃碳同位素富集分析装置，包括制备色谱，所述制备色谱连接氮气源和主管路，真空系统、气泡系统和测试系统分别连接在主管路上，所述真空系统包括真空计和真空泵，所述气泡系统包括气泡计，所述测试系统包括依次连接的冷肼一、冷肼二、冷肼三、和同位素分析测试系统。本发明将富集分离轻烃进行在线同位素检测，防止了多次取样进样中碳同位素的分馏，保证了分析测试的准确性。

技术领域

本发明涉及一种同位素富集分析装置，尤其涉及一种天然气中轻烃碳同位素的富集分析装置。

背景技术

天然气不同组分碳同位素可以准确的判识天然气的成因类型、评价天然气的成熟度，目前应用较多的主要集中于C₁～C₅组分碳同位素的研究，然而C₁～C₅组分分子种类有限而结构简单，其碳同位素所能提供的信息相对有限，在湿气中除了含有C₁～C₅组分外，C₆～C₈组分的轻烃可见率大，分子结构复杂，研究其碳同位素的系列单体碳同位素的特征，对探索和研究天然气的成因、鉴别气的类型和气源对比有重要意义。

由于天然气中轻烃的含量往往较小，准确分析天然气中C₆～C₈组分的轻烃同位素的难度较大，人们采用了碳同位素的在线分析技术，然而由于实际分析中进入检测器中的样品量较少，往往会产生数据的波动，当轻烃含量极低时，往往由于含量低于检测线，而无法检测，因此，开发新型的天然气中轻烃组分富集装置及方法，受到了大家的广泛关注。

常规的色谱分离方法中，通过调节色谱条件，可以实现天然气中多种气体组分的分离，然而，其中C₅类气体组分与C₆类气体组分保留时间的时间间隔较为有限，故在富集过程中，易导致富集的C₆～C₈组分中含有一定量的C₅组分，由于部分C₅组分的凝固点与部分C₆组分的凝固点相近，因此在后续的冷阱中也无法做到C₅组分与C₆组分的完全分离。当进行轻烃的组分分析时其影响相对较小，然而，当进行轻烃组分的碳同位素分析时，由于相邻轻烃组分的保留时间相对较小，甚至无法完全分开，对后续的轻烃碳同位素的测试影响。

在同位素的富集中，经常使用各种冷肼。冷阱是一种阻止蒸气或液体从系统进入测量仪器，或从测量仪器进入系统的一种装置。它能提供一个非常低温的表面，在此表面上，分子能够凝聚，并能提高一至二个数量级的真空度。但是，不适当地使用冷阱能减少仪器的准确性，造成仪器或系统的破坏，产生一种物理事故。例如，冷阱中使用的许多脂的混合物有毒，处理不当时也能发生爆炸事故。冷阱蒸发的速率不仅受到摄入能量的影响，而且受到真空泵的泵速影响。较大的样品蒸发表面积是影响真空泵效率的瓶颈所在，而不是样品容量和数量。更为有效的是使用冷阱，而不是用更大的真空泵。由于冷阱的使用，一方面有利于水蒸气凝结，另一方面提高了有机溶剂蒸发密度，更易于凝结。

冷阱处理是一种冷却装置，用来收集某一熔点范围内的物质。把一支U形管放在冷冻剂中，当气体通过U形管时，熔点高的物质变成液体，熔点低的物质通过U形管，起到分离的作用。但单独冷肼的使用，由于天然气中组分复杂，常常无法达到令人满意的效果。各种实验的数据往往不够准确，且实验效率较低

有鉴于此，设计一种合理且有效改善上述缺失的天然气中轻烃组分碳同位素制样系统，同时引出全新的制样方法。

发明内容

本发明为了解决上述存在的天然气中轻烃组分碳同位素分析不准确的问题，提供一种天然气中轻烃组分富集系统及方法，通过该方法实现天然气中轻烃类物质的富集，通过后续的碳同位素的检测，最终实现天然气中轻烃组分碳同位素的精确测试。