气相色谱法分析天然气成分

王荣义,刘佳蓓

（1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆，163318;2.大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆，163318）

气相色谱法分析天然气成分

王荣义1,刘佳蓓2

（1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆，163318;2.大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆，163318）

对于天然气的研究，各级学者已经进行了很多研究，也得出了不少的研究结果，本文针对这些已经有的研究结果进行了阅读，作者重点对使用气相色谱法来对天然气的成分进行测定进行了研究，从而确定天然气的成分，得到了一个较好的实验数据。

气相色谱法;成分分析；天然气

0 前言

现阶段，我国在对于天然气资源进行开发的过程当中，发现天然气的成分较为复杂，这一情况已经受到了很多化学工业行业的专家的重视，因此，本文重点对于采用气相色谱法对于天然气的成分进行分析，在这个分析方面有了一定的方法。

通常所说的气相色谱仪分析，其实就是化学中的一种分离方法，这种方法的实验过程是这样的，它把各类气体所组成的混合物通过色谱柱后，通过在色谱柱当中进行分离，之后由检测器将色谱柱按照一定的顺序，逐渐一个一个的流出浓度信号，然后转变成电信号，在记录仪中就会显示出色谱图了。然后从定性和定量的角度，就能够计算出被检测样品气体中的组分含量。

我们所要研究的对象天然气，其主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、正(异)丁烷以及正(异)戊烷等物质，另外，可能里面还会有氮气、二氧化碳、硫化氢等气体组成。

1 仪器和色谱柱

1.1 气相色谱仪及工作条件

本实验所采用的检测仪器是：日本岛津GC-14B气相色谱仪；热导检测器：氢作载气(纯度不小于99.9%)，灵敏度S≥1000mV·mL/mg(苯)。

记录器的量程有0-2、0-5、0-10mV，长图记录器;笔录速度：全行程时间不大于1s;记录纸速：5mm/min以上。

进样器：采用气体六通阀进样，定量管为0.5-1mL，材质为不锈钢。

1.2 色谱柱的准备

1.2.1 固定液柱

在色谱柱中的填充物必须能够对被检测物有很好的分离性能。比如说，在被检验的气体样品中的氧气的含量少于0.2%的时候，检验人员要利用组合柱DC-200固定液柱进行检验，因为这个固定液柱能够将C2—C5的物质进行一个相对好的分离操作。然而对于样品中的氮气、甲烷、二氧化碳这三个气体而言，他们是处于一个混合峰的情况，所以需要采用另外的一根吸附柱，即GDX-407的有机单体固定液柱来进行补充，并对其作出相互之间分离，以期可以较为有效的进行各个组分之间分离的操作。期中会用到的溶剂一般是氯仿，载体我们采用的是6201红色载体，粒径为60-80目，柱长3-5m。

如果被检验的气体样品中的氧气的含量比0.2%时，固定液柱一般采用具有中等级别极性的邻苯二甲酸二丁酯以及U·U′氧二丙腈所混合而组成的固定液柱。

1.2.2 色谱柱的填充

在将色谱柱管的内部进行全面的清洗之后后，对其进行烘干，之后向柱管的出口位置填充一定数量的玻璃棉，从而使柱管的出口以及真空泵可以有效的连接，在柱管入口位置装入固定相，使之在管内能够分散均匀。

2 实验方法

2.1 取样

实验所使用的取样方法为玻璃取样器干法取样，其具体的操作步骤：(1)将仪器上部放置一个双层的布罩，并连接好气源。

(2)要将取样器垂直握住，然后打开两端的旋塞，使得气体从阀门进入，从底阀流出，然后将用样品将里面的残留气体吹洗几次，当排气量达到取样器容积的20倍以上的时候，才能够取样。

(3)在取样过程结束之后，关闭出口的旋塞，之后快速关闭入口位置的旋塞，以防止外部空气的进入。

2.2 仪器的控制操作步骤

1)将载气连接入色谱仪气路入口，用减压阀调节载气，用气流调节阀调节色谱柱入口压力，然后封闭检测器载气流的出口处，用发泡溶液对于载气的流路和色谱柱的接点处进行相关的检查，要保证不漏气就可以。

2)将检测器的载气出口打开，在30-60mL/min的范围内，对于流速进行调节。能够选择的混合固定液柱是30—40mL/min。

3)将色谱仪连接通之后，设定柱箱的温度，大致的温度范围在20—40℃，检测室的温度要比柱箱的温度要高20—30℃。

4)接通检测器电源，给定热导检测器桥路电流在180—200mA范围内，稳定半个小时后，再次将载气流速调整好。

图3.1 DC-200及407柱色谱图

5)开启记录器，将衰减比放在1∶1档，在10分钟之内，基线飘移应在记录仪满刻度的1%以内。

2.3 样气分析

我们将样品气体和进样器进行相互的链接，然后在进行吹洗的过程中，要多吹几次，以确保样品气体全部不会受到污染。在结束吹洗后，要进行阀的切换，记录样气色谱峰，连续进样二次，二次峰高的相对误差不能大于1%，然后计算出二次测定平均值。

3 结果与讨论

3.1 定性分析

从下图3.1和图3.2中，可以知道，组分的出峰次序。

3.2 定量分析

3.2.1 峰面积的确定和计算

我们可以利用电脑对峰面积进行计算，依据表1中所给的相应组分的校正因子，按照式（1）对于面积进行归一化的处理，从而计算各组分的百分含量。

3.3 混合峰中三组分百分含量的计算

假设由式(1)求得的样气中混合峰的百分含量为X′0，则其中各组分的百分含量为：

通过计算可以知道，每一个组分对于混进的空气进行校正，天然气中的氧主要是这部分被带入的，如果天然气中的含氧气的量比0.2%大的话，那么在天然气定性分析和定量计算中，要将这部分带入的氧气和氮气都减去，然后再进行归一计算。根据O2、

图3.2 DBP-ODPN及分子筛柱色谱图

Ar、N2在空气中的比例分别为O221%、Ar0.9%、N278.1%，而分子筛柱测得的氧实际上是O2+Ar，所以在对天然气中O2的校正时，采用系数78.1/21.9。各组分含量按式(3)归一到100%。

3.4 分析结果的精密度

在下表2中，其中重复性是指1-3次测定计算所得值，再现性是3次测定计算所得值

Gas Chromatography Analysis of Gas Composition

Wang Rongyi1,Liu Jiabei2
(1.College of Petroleum Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China 2.Daqing Oil Field,Daqing,163318,China)

For the study of natural gas,various scholars have conducted a lot of research,also a lot of research results,based on the existing research results on the reading,the author focus on the use of gas chromatography for natural gas composition were determined are studied,so as to determine the composition of the gas, get a better experimental data.

Gas chromatography;Composition analysis;Natural gas