在线气相色谱仪在天然气中的应用.pdf

第4卷 增刊新疆石油天然气Vo1．4Supplement 2008年 8月XinjiangOilGasAug．2008 文章编号：1673_2677(2008)增刊’-0l54一O3在线气相色谱仪在天然气中的应用杨建明，刘 鸿(西南油气田分公司输气管理处，重庆 400021)摘 要：根据天然气输送对天然气组成分析的要求，结合多年从事天然气分析和在线气相色谱仪应用经验，在对几种在线色谱仪性能考察实验的基础上，浅谈如何选择合适的仪器，以及仪器在现场应用中应注意的问题 ，与大家共 同探讨。关键词：在线气相色谱仪；天然气；应用中图分类号 ：TE81文献标识码 ：A二十世纪九十年代，由于天然气在线分析技术 Daniel500系列、InstrometEneal2000等多种类型。 日渐成熟，在英美等发达国家的天然气大型贸易计 其技术性能和价格相差很大。根据我们对几种在 量站，在线气相色谱仪已成为必不可少的计量设 线色谱仪的考察实验，结合 GB／T18603的相关技 备。通过在线色谱仪实时取样分析，得到天然气组 术要求，建议从以下六个方面来选择合适的在线色 成及其密度、发热量等物性参数，并将结果及时送 谱仪系统。

到流量计算机中，以实现对天然气流量和能量进行 1．1 仪器分析类型 及时修正，确保天然气流量计量准确可靠。根据分析的目标样品不同，用于天然气分析的我国是从九十年代未开始引进在线色谱仪用于 在线色谱仪可分为以下三类： 天然气大型贸易交接计量，目前在陕京线、西气东输、(1)甲烷至 c 的烃类、氮气、二氧化碳 忠武线的各大的分输计量站都使用了在线色谱仪。由(2)甲烷至 C。的烃类 、氮气、二氧化碳 于市场上有很多型号和厂家的在线色谱仪，如何根据(3)甲烷至 c (或 C。)的烃类、氮气、二氧化 输气现场的技术要求和在线色谱仪的性能特点选择合 碳以及氦气和氢气 (双气路双检测系统) 适的仪器，是在线分析仪器管理人员和现场操作人员用户应根据天然气的组成和氦气、氢气浓度， 十分关注的问题。为此，根据在线色谱仪的性能特点， 选择合适的仪器。 参照 GB／T13610 和 ISO10723J，GB／T18603 的例如：若天然气中氦浓度小于0．1％，或氢浓度 相关技术指标，结合我们从事天然气分析和在线色谱 小于0．1％时，不分析氦、氢对压缩因子计算引入的 仪应用经验，在分别对几种在线色谱仪性能考察实验 误差小于0．1％。

若天然气中氦、氢浓度超过该范 的基础上，浅淡如何根据天然气组成变化及天然气计 围，但氦、氢浓度相对稳定时，也可通过输入已知的 量现场的技术要求选择适用的仪器，以及在现场应用 氦、氢浓度，仪器的数据处理系统对分析结果 自动 中应注意的问题。归一处理后给出分析报告 (有的仪器有此功能)。 1 在线气相色谱仪的选择若氦、氢浓度超过该范围，且浓度变化较大时，则应考虑具有同时分析氦、氢功能的仪器。目前市场上常见的在线色谱仪有 Chandler 1．2 色谱柱的分离效果 2920、ABB2000系歹0、AC6890、GASPL—GC系歹U、GB／T13610中规定用于天然气分析的色谱仪 收稿 日期 ：2008—06—24 作者简介 ：杨建明(1968一)，工程师。1988年毕业承德石油专科学校化学专业，现从事天然气化学分析及科研项目管理工作。 154 第4卷增刊杨建明等：在线气相色谱仪在天然气中的应用 分离度应大于或等于1．5。从我们调查的几种在线 析结果的不确定度。选择仪器时一定要厂家提供 色谱仪的分离效果看 (见表 1)，个别仪器对 N2和 分析天然气中主要组分——甲烷的重复性。GB／T CH4两相邻组分的分离度只能达到0．5。

18603规定不同计量级别的计量系统对分析结果不表 1 几种仪器对N：、CH、确定度的要求不同。在线色谱仪普遍应用于A级CO：、C：H 等四个组分的分离度计量系统，故 甲烷的分析重复性至少应达到0．2％(GB／T13610的要求也为0．2％)。考察四种在线色谱仪分析 甲烷的重复性。在充分吹扫仪器进样系统后连续分析七次，将连续两次甲烷分析结果的最大差值列于表 2，可见被考察仪器的分析重复性均能满足 GB／T13610的要求(见下表 2)。表 2 甲烷重复性考察结果我们用仪器配备的标准气作为校正标准气，分 析一组已知浓度的天然气样品，考察了三种仪器检 1．4 分析结果的准确性 测器的线性范围。发现虽然有的仪器对个别组分被考察仪器使用有效期内的二级混合标准气作 分离效果不理想 (分离度达不到 1．5)，但 由于峰形 为校正标准气，且样品浓度与校正标准气浓度满足 尖锐，相邻组分浓度变化影响不大，检测器的线性 GB／T13610要求，通过分析已知浓度的天然气样品， 范围满足GB／T13610的要求。分析结果及误差列于表3。1号仪器对二氧化碳的分建议在选择仪器时要求厂家提供仪器的分析 析结果稍微不理想外，其它组分的分析结果无论与真 色谱图，以确定两相邻组分的分离效果。

并让厂家 值比较，还是不同仪器间相互比较，都能满足 GB／T 提供分离不好组分的浓度与检测器的线性范围，以 13610的要求。即分析结果准确可信，能满足天然气流 判断仪器能否满足天然气组成的技术要求。量计量对天然气组成分析的要求。 1．3 重复性重复性是色谱仪的重要技术指标，直接影响分表 3 已知样分析结果及误差y％ 1．5 校正功能能，能将分析数据 自动提供给流量计算机或通过在线气相色谱仪的分析定量是外标法定量，必 SCADA系统对分析数据进行传输，及时了解天然 须定期分析标准气来校正色谱仪，确保分析结果的 气组成变化。 准确可靠。故应选择有校正功能的仪器，最好是具 1．7 物性参数计算及 自动报警等功能 有 自动校正功能。在线气相色谱仪能提供天然气标准参比条件 1．6 数据远传功能下的密度、相对密度、高位发热量和压缩因子等流在线气相色谱仪一般都具备分析数据远传功 量计量中常用的物性参数，并能根据用户设置的报155新疆石油天然气2008仨 警限自动报警。止样品凝析，确保所取样品代表性。净化系统主要 1．8 取样系统与样品分流及净化系统包括除湿器、脱硫器及粉尘过滤器，用于保护在线由于在线气相色谱仪长期在生产现场连续运 气相色谱仪的内部气路系统。

行，样品的清洁与否直接关系在线色谱仪的分析质2 在线色谱仪选择应用实例 量和使用寿命。因此，取样系统及样品净化系统是 确保在线色谱仪正常工作，分析数据准确的重要配表4以四川中西部某A级天然气输气站为例， 件。取样系统除满足 GB／T13609 的要求外，还 介绍根据天然气气质组成、计量要求和环境条件， 应具备减压和过滤固体颗粒物的功能、样品分流功 选择合适的在线气相色谱仪。通过对选择仪器的 能。对于样品气中重烃浓度较高，或北方气温较低 现场考察实验和比对实验，证实所选仪器科学合 的地方还应考虑整个取样系统的加热恒温装置，防 理，完全能满足该站对天然气组成分析的要求。表4 在线色谱仪选择应用实例 3 结束语度的要求。在线气相色谱仪分析的重点集中在天然气中参考文献： 的主要成分，虽然有的仪器对个别组分分离效果不 [1]GB／T13610—2003天然气的组成分析气相色谱法[s]． 理想，但只要仪器的重复性好，用户根据天然气气 [2]ISO10723Naturalgas—PerformanceevaluationforOn— 质组成及天然气计量的具体情况，科学合理的选择 lineanalyticalsystems． 仪器及配件，配备合适的校正标准气，正确地使用 [3]GB／T18603—2001天然气计量系统技术要求[s]． 和维护仪器，在线气相色谱仪所给出的分析结果是 [4]GB／T17747．1—1999天然气压缩因子计算[s]． 准确可信的，完全能满足对天然气组成分析不确定 [5]GB／T13609—1999天然气取样导则[s]． 156