[发明专利]一种燃气组分快速分析方法及其气相色谱分析系统

说明书

本发明公开一种含四柱、三阀、双检测器的气相色谱系统，及用该系统对多种燃气快速分析的方法。只需一次进样，快速完成各燃气中轻烃、重烃、及无机气体的分析。取样后，十通阀切换至分析状态，第一样品管中的样品进入SE‑30柱；待无机气体和轻烃流出后，再切换十通阀，将柱中重烃反吹出SE‑30柱；无机气体和轻烃继续进入PQ柱，二氧化碳先流出，后流出的其他无机气体和轻烃进入5A色谱柱后，依次进入TCD进行检测；第二样品管中样品进入Al₂O₃柱后进入FID，实现重烃组分的分离与测定。本发明可将多种燃气的无机气体、轻烃和重烃组分进行有效分离，并将三套数据拼接在一张谱图上，实现一次进样快速完成燃气组分分析及热值计算。

技术领域

本发明属于分析测试技术领域，具体涉及一种燃气组分快速分析方法及其气相色谱分析系统，尤其是采用多根色谱柱与双检测器的组合，通过气路切割-反吹技术，实现各种燃气组分快速准确分析的方法。

背景技术

随着我国大中城市雾霾天气日益加重以及政府对雾霾治理力度的不断加强，国内对清洁能源中的常规天然气及非常规天然气的消费量急剧增长。2016年，我国天然气消费量达2058亿立方米，但是天然气产量仅1371亿立方米，因此，我国还需要大量进口管道天然气和液化天然气。

随着我国对天然气需要的不断增加，其他多种类型的以甲烷为主要成分的燃气也相继进入到国内燃气市场。这些燃料气除了进口管道天然气和液化天然气外，还包括：页岩气、煤层气、煤制天然气、焦炉气、高炉煤气、生物气、车用(含煤制)天然气等。这些燃气中主要组分甲烷含量各不相同，其它组分种类、含量也有区别，如高炉气中含有一氧化碳、煤制天然气中含有较高浓度的氢气，不同燃气使用范围不同，为了区分燃气的质量及适用范围，需要快速的检测燃气中各组分的组成。因而，对燃气组分的快速准确分析提出了新的要求。

目前关于以天然气为主的燃气测定方法很多，包括国际标准、国家标准和行业标准，但这些方法都有各种缺点，有的方法繁琐，有的分析时间长，有的只能专用于某一特定燃气的分析。

目前国内有关燃气组分分析与热值计算的方法是天然气标准化委员会制订以GB/T 13610-2003《天然气的组成分析气相色谱法》为核心的检测标准，另外，还等同转化了ISO标准，形成GB/T 27894.1～6-2011《天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第1～6部分》共6个标准。此外，住房和城乡建设部制订了GB/T 10410-2008《人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法》，农业部制订了NY/T 1700-2009《沼气中甲烷和二氧化碳的测定气相色谱法》。

《天然气的组成分析气相色谱法》规定的方法是采用3根色谱柱、4个阀门手动切换进行分析，检测器为热导检测器，可完成天然气中氢、氧、氮、氦、二氧化碳无机组分和C₁～C₆有机组分的分析。《人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法》与其类似类似。

总的来说，上述现有技术方法的不足之处在于：(1)需要两套或两套以上的分析设备，需要多次进样，分析繁琐，分析时间长，分析效率不高；(2)需要配制多瓶气体标样；(3)氢气与氦气分离效果不好；(4)只能用于常规天然气或特定煤气、LPG的分析，对其它新型燃气分析效果不佳。

杨应胜等在《一种多功能气相色谱仪在天然气分析中的应用》(《石油与天然气化工》,2010,39(6):531-532)中介绍了一种三路载气组成的相对独立分离系统；本发明的发明人王少楠等人此前在专利申请CN102141557A《一种压缩天然气成分的快速分析方法》中提出了一种采用两路气路流程，并具有气路反吹原理的快速分析天然气成分的方法，但这两种方法中，二氧化碳与氢、氧、氮、氦和轻烃组分一同进入分子筛柱，二氧化碳易对分子筛柱造成损害，缩短设备使用寿命；此外，前者方法每一路都是全组分样品进入分离柱，对分离柱影响大，且分离耗时长；后者方法对天然气中微量重烃组分采用热导检测器分析，灵敏度低，对不同天然气的热值计算将产生一定误差。

发明内容