[实用新型]一种天然气中烃类气体组分碳同位素分离富集装置

说明书

本实用新型提供一种天然气中烃类组分碳同位素快速分离富集装置，包括依次连接在一起的烃类气体分离装置，输气装置，两个气体流量计，若干样品反应器、若干阀门、若干样品收集和真空度控制装置。本实用新型装置设置若干样品反应器和样品收集管，增加了天然气中烃类组分反应、转移和纯化时间，保证了测试过程的精确性；基于本实用新型装置，优化了天然气烃类组分色谱分离条件，缩短了不同组分的保留时间间隔，提升了样品分离制备效率；本实用新型方法选择氧气作为反应载气，既确保样品可以在高温下反应完全，保证样品制备的准确性，又减少了制样步骤。

技术领域

本实用新型属于天然气的分析测试技术领域，尤其是一种天然气中烃类气体组分碳同位素分离富集装置。

背景技术

天然气无论作为沉积物中的痕量气体或聚集在油气藏中的气体都可以被检测到。在漫长的地史时期中，烃类气体由有机物质通过细菌作用和热成因转化而生成。天然气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，实现油气关系的预测和天然气中CO₂风险评价、识别气藏中天然气的指纹特征，预测油气田的变化趋势。因此，准确测定天然气中烃类组分的碳同位素特征，具有重要的理论和实际意义。

目前，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，同时对于低含量的物质，往往由于含量低于检测线，而无法检测。目前也开展了烃类气体组分的分离技术，色谱方法检测天然气中不同组分的含量，虽然也可将不同的组分加以分离，然而，其测试分离的过程普遍采用毛细管柱，进样量常少于10μL，其仅能将不同的组分进行有效的分离，不方便进行后续的进一步操作。为了满足分析测试的要求，样品的进样量常需要达到3mL以上，基于进样量的增加，其色谱分析条件会有明显的不同，需要建立基于制备色谱的天然气烃类组分的色谱分析条件；前期申报了专利“天然气中烃类化合物碳同位素分析色谱分离方法(2017103883344)”，该专利提出了天然气中烃类化合物碳同位素的色谱分离条件，然而专利所建立的色谱制备方法是基于单套反应和收集装置，由于在不同组分的制备中确保气体组分的混合，要求在色谱保留时间间隔中完成烃组分的反应收集，因而必须保证天然气中组分的色谱保留时间达到一定时间间隔(至少达到3min以上)，因而色谱条件较为苛刻，色谱反应时间较长。因此，开发新型的色谱自动分离制备装置，并结合碳同位素质谱仪的双路分析系统，是目前所亟需的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种天然气中烃类组分碳同位素快速分离富集装置，确保了天然气中烃类组分样品制备的准确度，不仅可以形成一套简单易行的规范化的操作流程，同时可以协调多个操作工位，实现操作的标准化和自动化。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：

该烃类气体组分碳同位素分离富集装置包括依次连接在一起的烃类气体分离装置，输气装置，两个气体流量计，若干样品反应器、若干阀门、若干样品收集和真空度控制装置；

烃类气体分离装置包括依次连接的进样口、色谱仪和程序切换阀；

样品反应器通过阀门与气体流量计连接；两个气体流量计分别通过阀门与输气装置连接；

样品收集和真空度控制装置包括气泡计、八个真空阀、酒精冷阱、两个液氮冷阱、收集管、辅助气装置，真空泵；样品反应器分别与第一真空阀、第二真空阀连接；气泡计与第二真空阀连接；酒精冷阱分别与第一真空阀、第三真空阀连接；第一液氮冷阱分别与第三真空阀和第四真空阀连接，第五真空阀分别与第四真空阀、第六真空阀、第七真空阀、第二液氮冷阱连接，第八真空阀分别与第二液氮冷阱、真空泵连接；第六真空阀与样品收集管连接，第七真空阀与辅助气装置连接。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

优选地，程序切换阀可为两通阀、三通阀、四通阀中一种。