多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法
2023-07-16 08:26:11 3
多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法
【專利摘要】本發明公開了一種多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法，採用五閥檢測裝置，試樣通過氣體進樣口進入三個串聯的氣體進樣閥第一閥、第四閥、第五閥的第一氣環、第二氣環、第三氣環中；開始運行時第一閥、第四閥、第五閥同時打開，則試樣在三個不同的氣路中分別進行檢測。本發明方法操作簡單、檢測周期短，能很好地滿足快速檢測的要求，對天然氣的分析具有實際重要的意義。
【專利說明】多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法。
【背景技術】
[0002]天然氣是以碳氫化合物(主要成分為甲烷)為主的各種氣體組成的可燃混合氣體，燃燒的產物是二氧化碳和水，是比較清潔的能源。天然氣用途也比較廣泛，可用以發電，用作化工原料，還廣泛應用於民用汽車及商業燃氣灶具。
[0003]天然氣中的甲烷等含量是貿易中比較重要的質量指標，隨著天然氣越來越多的被人們利用，建立快速、簡單、準確的測定其組分的分析方法勢在必行。早先也有文獻關於天然氣組分的測定，但其檢測時間長、步驟繁瑣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種操作簡單、檢測周期短，能很好地滿足快速檢測的要求的多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法。
[0005]本發明的技術解決方案是:
一種多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法，其特徵是:採用五閥檢測裝置，所述五閥檢測裝置包括第一閥、第二閥、第三閥、第四閥、第五閥；第一閥、第三閥為十通道閥，逆時針方向依次為1-10號進樣口 ；第二閥、第三閥、第四閥為六通道閥，逆時針方向依次為1-6號進樣口 ；第一閥、第三閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與7號進樣口相通、8號進樣口與9號進樣口相通、10號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通、7號進樣口與8號進樣口之間不通、9號進樣口與10號進樣口之間不通；第一閥、第三閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通、7號進樣口與8號進樣口相通、9號進樣口與10號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與7號進樣口之間不通、8號進樣口與9號進樣口之間不通、10號進樣口與I號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與I號進樣口之間不通；第一定量氣環接在第一閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第二定量氣環接在第四閥的3號進樣口與6號進樣口之間；第三定量氣環接在第五閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第一色譜柱接在第一閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第二色譜柱接在第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口之間；第三色譜柱接在第二閥的4號進樣口與3號進樣口之間；第四色譜柱接在第五閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第五色譜柱接在第五閥的6號進樣口與第一 TCD檢測器之間；第六色譜柱接在第三閥的I號進樣口與4號進樣口之間；第七色譜柱接在第三閥的2號進樣口與6號進樣口之間；第二 TCD檢測器與第二閥的3號進樣口連接；FID檢測器與第三閥的3號進樣口連接；第一載氣控制器的第一、第二氮氣輸氣管分別與第五閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第二載氣的控制器的第一、第二氦氣輸氣管分別與第一閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第三載氣控制器與第四閥的5號進樣口連接；第一閥的9號進樣口與第四閥的2號進樣口連接；第四閥的I號進樣口與第五閥的10號進樣口連接；第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口連接；第四閥的4號進樣口與第三閥的5號進樣口連接；第三色譜柱是會吸附二氧化碳的5A分子篩柱；
檢測包括下列步驟:
(1)液化天然氣樣品通過第一閥的10號進樣口進入串聯第一閥、第四閥、第五閥的第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環中，此時第一閥、第四閥、第五閥均處於關閉狀態；開始運行時第一閥、第四閥、第五閥同時打開，通過第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環分別引入100μ?、25μ?和250μ?的液化天然氣樣品，之後液化天然氣樣品被載氣控制器推進三個不同的氣路之中分別進行檢測；
(2)第一檢測氣路中，首先開啟第五閥，第三定量氣環中的液化天然氣樣品被第一載氣控制器所載的氮氣推動經第四色譜柱到第五色譜柱；當液化天然氣樣品中的氫氣到達第五色譜柱的時候，立刻關閉第五閥，於是氫氣繼續由第一載氣控制器的第一氮氣輸氣管供氮氣到達第一 TCD檢測信號，其餘所有組分由第一載氣控制器的第二氮氣輸氣管供氮氣從第四色譜柱中反吹出來；
(3)第二檢測氣路中，首先打開第四閥，第二定量氣環中的液化天然氣樣品被第三載氣控制器所載的氮氣推動，經第四閥3號進樣口、4號進樣口、第三閥依次到第六色譜柱、第七色譜柱中；此時第三閥在關閉狀態；當液化天然氣樣品中的碳1-碳5組分到達第七色譜柱時，立刻打開第三閥，氣路由第七色譜柱流向第六色譜柱，再到FID檢測器，這樣大於碳5的試樣不經過第七色譜柱直接到達FID檢測器，碳1-碳5的試樣依次經過第七色譜柱、第六色譜柱，由FID檢測器檢測出信號；
(4)第三檢測氣路中，首先打開第一閥，第一定量氣環中的液化天然氣樣品被第二載氣控制器所載的氦氣推動，經第一色譜柱流入第二柱中；當液化天然氣樣品中的小分子組分氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷全部進入第二色譜柱時，立刻關閉第一閥，小分子組分由第二載氣的控制器的第一氦氣輸氣管供氦氣繼續推動至第三色譜柱，乙烷以上的大分子組分由第二載氣的控制器的第二氦氣輸氣管供氦氣從第一色譜柱中反吹出去；
當小分子組分中的氧、氮、一氧化碳、甲烷進入第三色譜柱後立刻打開第二閥，小分子組分中的二氧化碳不經過第三色譜柱直接到第二 T⑶檢測器；
當二氧化碳完全流出後，關閉第二閥，其餘的組分再從第三色譜柱中依次流出經第二T⑶檢測器進行檢測。
[0006]本發明方法操作簡單、檢測周期短，能很好地滿足快速檢測的要求，對天然氣的分析具有實際重要的意義。有效的縮短了分析時間；結果準確；實際樣品的檢測與方法評價等結果顯示該法簡單、快速、準確，在檢測天然氣組分含量中，本方法具有明顯的優勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0008]圖1是本發明五閥檢測裝置的結構示意圖。
[0009]圖2是氣體通過三個進樣閥的示意圖。
[0010]圖3是第一檢測氣路示意圖。
[0011]圖4是氫氣進入到第五色譜柱時關閉第五閥狀態的示意圖。
[0012]圖5是第二檢測氣路不意圖。
[0013]圖6是第二檢測氣路中第三閥打開後氣路走向示意圖。
[0014]圖7是第三檢測氣路示意圖。
[0015]圖8是第三檢測氣路中關閉第一閥後氣體組分走向示意圖。
[0016]圖9是第三檢測氣路中關閉第二閥後氣體組分走向示意圖。
【具體實施方式】
[0017]一種多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法，採用五閥檢測裝置，所述五閥檢測裝置包括第一閥A、第二閥B、第三閥C、第四閥D、第五閥E ;第一閥、第三閥為十通道閥，逆時針方向依次為1-10號進樣口 ；第二閥、第三閥、第四閥為六通道閥，逆時針方向依次為1-6號進樣口 ；第一閥、第三閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與7號進樣口相通、8號進樣口與9號進樣口相通、10號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通、7號進樣口與8號進樣口之間不通、9號進樣口與10號進樣口之間不通；第一閥、第三閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通、7號進樣口與8號進樣口相通、9號進樣口與10號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與7號進樣口之間不通、8號進樣口與9號進樣口之間不通、10號進樣口與I號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與I號進樣口之間不通；第一定量氣環F接在第一閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第二定量氣環G接在第四閥的3號進樣口與6號進樣口之間；第三定量氣環H接在第五閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第一色譜柱I接在第一閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第二色譜柱J接在第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口之間；第三色譜柱K接在第二閥的4號進樣口與3號進樣口之間；第四色譜柱L接在第五閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第五色譜柱M接在第五閥的6號進樣口與第一 TCD檢測器P之間；第六色譜柱N接在第三閥的I號進樣口與4號進樣口之間；第七色譜柱O接在第三閥的2號進樣口與6號進樣口之間；第二 T⑶檢測器Q與第二閥的3號進樣口連接；FID檢測器R與第三閥的3號進樣口連接；第一載氣控制器S的第一、第二氮氣輸氣管T、U分別與第五閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第二載氣的控制器X的第一、第二氦氣輸氣管V、W分別與第一閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第三載氣控制器Y與第四閥的5號進樣口連接；第一閥的9號進樣口與第四閥的2號進樣口連接；第四閥的I號進樣口與第五閥的10號進樣口連接；第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口連接；第四閥的4號進樣口與第三閥的5號進樣口連接；第三色譜柱是會吸附二氧化碳的5A分子篩柱；
檢測包括下列步驟:
(1)液化天然氣樣品通過第一閥的10號進樣口進入串聯第一閥、第四閥、第五閥的第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環中，此時第一閥、第四閥、第五閥均處於關閉狀態；開始運行時第一閥、第四閥、第五閥同時打開，通過第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環分別引入100μ?、25μ?和250μ?的液化天然氣樣品，之後液化天然氣樣品被載氣控制器推進三個不同的氣路之中分別進行檢測；
(2)第一檢測氣路中，首先開啟第五閥，第三定量氣環中的液化天然氣樣品被第一載氣控制器所載的氮氣推動經第四色譜柱到第五色譜柱；當液化天然氣樣品中的氫氣到達第五色譜柱的時候，立刻關閉第五閥，於是氫氣繼續由第一載氣控制器的第一氮氣輸氣管供氮氣到達第一 TCD檢測信號，其餘所有組分由第一載氣控制器的第二氮氣輸氣管供氮氣從第四色譜柱中反吹出來；
(3)第二檢測氣路中，首先打開第四閥，第二定量氣環中的液化天然氣樣品被第三載氣控制器所載的氮氣推動，經第四閥3號進樣口、4號進樣口、第三閥依次到第六色譜柱、第七色譜柱中；此時第三閥在關閉狀態；當液化天然氣樣品中的碳1-碳5組分到達第七色譜柱時，立刻打開第三閥，氣路由第七色譜柱流向第六色譜柱，再到FID檢測器，這樣大於碳5的試樣不經過第七色譜柱直接到達FID檢測器，碳1-碳5的試樣依次經過第七色譜柱、第六色譜柱，由FID檢測器檢測出信號；
(4)第三檢測氣路中，首先打開第一閥，第一定量氣環中的液化天然氣樣品被第二載氣控制器所載的氦氣推動，經第一色譜柱流入第二柱中；當液化天然氣樣品中的小分子組分氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷全部進入第二色譜柱時，立刻關閉第一閥，小分子組分由第二載氣的控制器的第一氦氣輸氣管供氦氣繼續推動至第三色譜柱，乙烷以上的大分子組分由第二載氣的控制器的第二氦氣輸氣管供氦氣從第一色譜柱中反吹出去；
當小分子組分中的氧、氮、一氧化碳、甲烷進入第三色譜柱後立刻打開第二閥，小分子組分中的二氧化碳不經過第三色譜柱直接到第二 T⑶檢測器；
當二氧化碳完全流出後，關閉第二閥，其餘的組分再從第三色譜柱中依次流出經第二T⑶檢測器進行檢測。
[0018]第一色譜柱I接在第一閥的2通道與5通道之間；第二色譜柱J接在第一閥的6通道與第二閥的5通道之間；第三色譜柱K接在第二閥的4通道與3通道之間；第四色譜柱L接在第五閥的2通道與5通道之間；第五色譜柱M接在第五閥的6通道與第一 T⑶檢測器P之間；第六色譜柱N接在第三閥的I通道與4通道之間；第七色譜柱O接在第三閥的2通道與6通道之間；第二 T⑶檢測器Q與第二閥的3通道連接；FID檢測器R與第三閥的3通道連接；氮氣泵S的第一、第二氮氣輸氣管T、U分別與第五閥的7通道、4通道連接；載氦氣的控制器X的第一、第二氦氣輸氣管V、W分別與第一閥的7通道、4通道連接；EPC泵Y與第四閥的5通道連接；第一閥的9通道與第四閥的2通道連接；第四閥的I通道與第五閥的10通道連接；第一閥的6通道與第二閥的5通道連接；第四閥的4通道與第三閥的5通道連接；第三色譜柱是會吸附二氧化碳的5A分子篩柱；
檢測包括下列步驟:
(1)試樣通過氣體進樣口進入三個串聯的氣體進樣閥第一閥、第四閥、第五閥的第一氣環、第二氣環、第三氣環中；開始運行時第一閥、第四閥、第五閥同時打開，則試樣在三個不同的氣路中分別進行檢測；
(2)第一檢測氣路中，氣體進樣閥打開試樣經第四色譜柱到第五色譜柱；當氫氣到達第五色譜柱的時候，立刻關閉第五閥，於是氫氣繼續由氮氣泵的第一氮氣輸氣管供氮氣到達第一 TCD檢測信號，其餘所有組分由氮氣泵的第二氮氣輸氣管供氮氣從第四色譜柱中反吹出來；
(3)第二檢測氣路中，打開第四閥，試樣經進樣口、第三閥依次到第六色譜柱、第七色譜柱中；此時第三閥在關閉狀態；當碳1-碳5到達第七色譜柱時，立刻打開第三閥，氣路由第七色譜柱流向第六色譜柱，再到FID檢測器，這樣大於碳5的試樣不經過第七色譜柱直接到達FID檢測器，碳1-碳5的試樣依次由FID檢測器檢測出信號；
(4)第三檢測氣路中，打開第一閥，試樣經第一色譜柱流入第二柱中；當輕組分氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷進入第二色譜柱時，立刻關閉第一閥，輕組分由載氦氣的控制器的第一氦氣輸氣管供氦氣繼續進行檢測，乙烷以上的重組分由載氦氣的控制器的第二氦氣輸氣管供氦氣從第一色譜柱中反吹出去，輕組分依次經過第二閥到第三色譜柱中，此時第~■閥關閉；
當氧、氮、一氧化碳、甲烷進入第三色譜柱後立刻打開第三閥，二氧化碳不經過色譜柱直接到第二 TCD檢測器；
當二氧化碳完全流出後，關閉第三閥，其餘的組分再從第三色譜柱中依次流出經第二TCD檢測器測得信號值。
【權利要求】
1.一種多維氣相色譜法快速測定液化天然氣組分的方法，其特徵是:採用五閥檢測裝置，所述五閥檢測裝置包括第一閥、第二閥、第三閥、第四閥、第五閥；第一閥、第三閥為十通道閥，逆時針方向依次為1-10號進樣口 ；第二閥、第三閥、第四閥為六通道閥，逆時針方向依次為1-6號進樣口 ；第一閥、第三閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與7號進樣口相通、8號進樣口與9號進樣口相通、10號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通、7號進樣口與8號進樣口之間不通、9號進樣口與10號進樣口之間不通；第一閥、第三閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通、7號進樣口與8號進樣口相通、9號進樣口與10號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與7號進樣口之間不通、8號進樣口與9號進樣口之間不通、10號進樣口與I號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥打開狀態時，2號進樣口與3號進樣口相通、4號進樣口與5號進樣口相通、6號進樣口與I號進樣口相通，而I號進樣口與2號進樣口之間不通、3號進樣口與4號進樣口之間不通、5號進樣口與6號進樣口之間不通；第二閥、第三閥、第四閥關閉狀態時，I號進樣口與2號進樣口相通、3號進樣口與4號進樣口相通、5號進樣口與6號進樣口相通，而2號進樣口與3號進樣口之間不通、4號進樣口與5號進樣口之間不通、6號進樣口與I號進樣口之間不通；第一定量氣環接在第一閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第二定量氣環接在第四閥的3號進樣口與6號進樣口之間；第三定量氣環接在第五閥的8號進樣口與I號進樣口之間；第一色譜柱接在第一閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第二色譜柱接在第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口之間；第三色譜柱接在第二閥的4號進樣口與3號進樣口之間；第四色譜柱接在第五閥的2號進樣口與5號進樣口之間；第五色譜柱接在第五閥的6號進樣口與第一 TCD檢測器之間；第六色譜柱接在第三閥的I號進樣口與4號進樣口之間；第七色譜柱接在第三閥的2號進樣口與6號進樣口之間；第二 TCD檢測器與第二閥的3號進樣口連接；FID檢測器與第三閥的3號進樣口連接；第一載氣控制器的第一、第二氮氣輸氣管分別與第五閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第二載氣的控制器的第一、第二氦氣輸氣管分別與第一閥的7號進樣口、4號進樣口連接；第三載氣控制器與第四閥的5號進樣口連接；第一閥的9號進樣口與第四閥的2號進樣口連接；第四閥的I號進樣口與第五閥的10號進樣口連接；第一閥的6號進樣口與第二閥的5號進樣口連接；第四閥的4號進樣口與第三閥的5號進樣口連接；第三色譜柱是會吸附二氧化碳的5A分子篩柱； 檢測包括下列步驟: (1)液化天然氣樣品通過第一閥的10號進樣口進入串聯第一閥、第四閥、第五閥的第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環中，此時第一閥、第四閥、第五閥均處於關閉狀態；開始運行時第一閥、第四閥、第五閥同時打開，通過第一定量氣環、第二定量氣環、第三定量氣環分別引入100μ?、25μ?和250μ?的液化天然氣樣品，之後液化天然氣樣品被載氣控制器推進三個不同的氣路之中分別進行檢測； (2)第一檢測氣路中，首先開啟第五閥，第三定量氣環中的液化天然氣樣品被第一載氣控制器所載的氮氣推動經第四色譜柱到第五色譜柱；當液化天然氣樣品中的氫氣到達第五色譜柱的時候，立刻關閉第五閥，於是氫氣繼續由第一載氣控制器的第一氮氣輸氣管供氮氣到達第一 TCD檢測信號，其餘所有組分由第一載氣控制器的第二氮氣輸氣管供氮氣從第四色譜柱中反吹出來； (3)第二檢測氣路中，首先打開第四閥，第二定量氣環中的液化天然氣樣品被第三載氣控制器所載的氮氣推動，經第四閥3號進樣口、4號進樣口、第三閥依次到第六色譜柱、第七色譜柱中；此時第三閥在關閉狀態；當液化天然氣樣品中的碳1-碳5組分到達第七色譜柱時，立刻打開第三閥，氣路由第七色譜柱流向第六色譜柱，再到FID檢測器，這樣大於碳5的試樣不經過第七色譜柱直接到達FID檢測器，碳1-碳5的試樣依次經過第七色譜柱、第六色譜柱，由FID檢測器檢測出信號； (4)第三檢測氣路中，首先打開第一閥，第一定量氣環中的液化天然氣樣品被第二載氣控制器所載的氦氣推動，經第一色譜柱流入第二柱中；當液化天然氣樣品中的小分子組分氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷全部進入第二色譜柱時，立刻關閉第一閥，小分子組分由第二載氣的控制器的第一氦氣輸氣管供氦氣繼續推動至第三色譜柱，乙烷以上的大分子組分由第二載氣的控制器的第二氦氣輸氣管供氦氣從第一色譜柱中反吹出去； 當小分子組分中的氧、氮、一氧化碳、甲烷進入第三色譜柱後立刻打開第二閥，小分子組分中的二氧化碳不經過第三色譜柱直接到第二 T⑶檢測器； 當二氧化碳完全流出後，關閉第二閥，其餘的組分再從第三色譜柱中依次流出經第二T⑶檢測器進行檢測。
【文檔編號】G01N30/02GK104391059SQ201410772603
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】張愛平, 王紅衛, 趙雨薇, 李建軍, 洪華, 王超穎, 丁黎, 李國偉, 熊偉, 王愛國 申請人:中華人民共和國南通出入境檢驗檢疫局, 上海出入境檢驗檢疫局工業品與原材料檢測技術中心, 中華人民共和國江蘇出入境檢驗檢疫局