GC2020氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應用

前言
隨著我國工業的不斷發展，天然氣組分的應用，能夠為人們對于天然氣分類的探討提供便利，以了解天然氣的化學組成，根據得出的數據資料與物性參數對天然氣的開發、運移以及集輸等進行操作。在線分析儀是對過程進行自動檢測，操作人員可以連續性地收集工藝過程中的信息資料，具有良好的可靠性與性，屬于一個非常重要的操作。在實際操作過程中，在線分析儀的種類較多，能夠在不同場合中適用。而色譜儀具有良好的可靠性、進度、靈敏性以及可選擇性等特點，成為我國天然氣組分分析中應用較為廣泛的一種儀器。筆者結合氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應用進行闡述，以求能夠推動我國天然氣組分分析的創新與發展。
原理
GC2020氣相色譜儀通過六通閥與十通閥對進樣進行控制和分析，且存在獨立性好的分離系統，分為三路：A、B、C，A、B兩組主要是對He、O2、CH4、H2、N2、CO2、空氣、甲烷以及乙烷等進行分離；C路主要是對烴類組分進行分離。在分析操作前，六通閥與十通閥均處在取樣狀態，一旦進入取樣階段，十通閥就會保持進樣，而六通閥仍保持原有狀態—取樣，樣品進入B后會逐漸分離出He、O2、CH4、H2、N2等氣體，并開始進行TCD檢測，等甲烷分離出后，工作人員立即將六通閥切換至進樣狀態。等樣品進入Porapak QS柱后，將空氣甲烷、CO2、C2等組分完成后進行TCD檢測，等CO2出峰后，工作人員啟動升溫程序。另一面樣品就會進入以毛細管柱中，利用升溫將其中C1—C16的烴類組分分離后，進行FID檢測。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，等氣相色譜儀穩定后，再進行下一樣品的組分分析。

儀器材料
產品名稱          型號     規格及說明
氣相色譜儀      GC2020  由十通閥、熱導檢測器、六通閥以及氫焰檢測器共同組成
色譜工作站       N2000    雙通道（電腦、打印機自配）
色譜柱           毛細管柱1支  填充柱1支
高純氫氣發生器   HK-300  氫氣流量300ml/min
高純空氣發生器   AK-2 空氣流量2000ml/min
高純氮氣鋼瓶    40L  氮氣流量300ml/min
標準氣             天然氣分析
操作條件
爐溫嚴格按照規定要求進行控制：氣相色譜儀啟動初溫40℃，保持7min，后以每分鐘10℃的溫度上升，到110℃時，保持2min，再以每分鐘20℃的頻率上升，并在180℃時保持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。氫火焰離子檢測器FID溫度控制在220℃，空氣流量為450mL/min，燃氣流量為45mL/min，尾吹氣流量控制為30mL/min。熱導檢測器TCD的溫度控制在120℃，電流為60mA。
氫火焰離子檢測器FID對天然氣樣品進行組分分析時的氣相色譜圖如圖2所示：

熱導檢測器TCD對天然氣樣品進行組分分析時的氣相色譜圖如圖3所示：

分析方法
根據天然氣的組分與含量，通過閥切換的方法對載氣存在的樣品進行分析，并通過色譜柱進行分離，以保證組分進入其相對應的檢測器中。通過導熱系數、離子電流以及電信號的不同，利用色譜工作站進行分析處理，以得出科學的分析結果，系統能夠連續、自動對組分進行分析，并得出分析結果。工作人員可以以此為依據對天然氣熱值進行科學、合理的評價。

注意事項
氣相色譜儀在分子量較小的氣體中較為適用，且氣體在柱溫的環境中，不能出現揮發或者是分解的現象，一般情況，分子量較大的氣體都能夠生成或者是揮發出化合物。在天然氣組分分析的過程中，氣相色譜儀的安裝位置應盡量縮短與天然氣之間的距離，從而降低滯后對檢測結果造成的影響。氫火焰離子檢測器FID只能針對電離后的碳氫化合物進行檢測，因此工作人員可以選用氫火焰離子檢測器FID和甲烷轉換器來對有機化合物繼續進行檢測。在進行硫化物的檢測過程中，工作人員要注意提高裝置對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，要定期按照規定的要求對裝置進行保養與維護，以保證氣相色譜儀的使用壽命。

總結
綜上所述，GC2020氣相色譜儀在天然氣組分分析中的應用，不僅結構簡單，資金成本低，為裝置的安裝、維護、調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，既能夠同時進行，又能夠獨立使用，有效保證了天然氣組分分析結果的準確性與科學性，且系統穩定性強，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，只要嚴格按照規定的要求進行操作，并保證在使用后對其進行維護與保養，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，擴大經濟效益。