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一、项目总论

天然气是由多种组分构成的混合物。天然气的组成是指天然气中所含的组分及其在可 检测 范围内的相应含量。在检测时通常所指的组成是指天然气中甲烷、乙烷等烃类组分和N2、CO2等常见的非烃组分的含量。尽管天然气还含有如硫化物、水等杂质，但如果不特别说明，在组成分析时并不检测这些组分。在商品天然气的组分分析中，由于组分相对稳定，只要求对Cl至C6的烃类组分进行简单分析(也称常规分析)。

目前，我国针对天然气组分分析的气相色谱法，制定的 标准 《GB/T13610一2003天然气的组成分析一气相色谱法》采用外标法，检测器使用热导检测器(TCD)和氢 火焰 离子检测器(FID)。

我们需要通过气相色谱仪分析天然气的组分，并根据组分来计算其密度，压缩因子，发热量等。

二、项目的主要技术指标和依据技术文件

2.1依据技术文件

GB/T11062-1998天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法

GB/T13609-1999天然气取样导则

GB/T13610-2003天然气的组成分析气相色谱法

GB/T17747-1999天然气压缩因子的计算

GB/T17820-1999天然气

SY/T7506-1996天然气中二氧化碳含量的 测定 氢氧化钡法

GB/T17281-1998天然气中丁烷至十六烷烃类的测定气相色谱法

SY/T7507-1997天然气中水含量的测定电解法

JJG700-1999气相色谱仪

GB/T18603-2001天然气计量系统技术要求

2.2主要技术指标

检测精密度：

用下列准则，判断测定结果是否可信。

(1)重复性

由同一操作人员使用同一仪器，对同一气样重复分析获得的结果，如果连续两个测定结果的差值超过了下表规定的数值，应视为可疑。

(2)再现性

对同一气样由两个 实验室 提供的分析结果，如果差值超过了下表规定的数值，每个实验室的结果都应视为可疑。

精密度(%)

组分浓度范围(摩尔分数)y重复性再现性

0～0.10.010.02

0.1～1.00.040.07

1.0～5.00.070.10

5.0～100.080.12

>100.200.30

2.2.1载气

a)氦气或氢气，体积分数不低于99.99%;

b)氮气或氢气，体积分数不低于99.99%。

2.2.2标准气

分析需要的标准气可采用国家二级标准物质，或按GB/T5274制备。

在氧和氮组分分析中，稀释的干空气是一种适用的标准物。

标准气的所有组分必须处于均匀的气态。对于摩尔分数不大于5%的组分，与样品相比，标准气中相应组分的摩尔分数应不大于10%，也不低于样品中相应组分浓度的一半。对于摩尔分数大于5%的组分，标准气中相应组分的浓度，应不低于样品中组分浓度的一半，也不大于该组分浓度的两倍。

2.2.3仪器与设备

a)检测器

选用热导检测器，或在灵敏度和稳定性方面与之相当的检测器。要求对于正丁烷摩尔分数为1%

的气样，进样0.25mL，至少应产生0.5mV的信号。

b)记录系统

选用记录仪、电子积分仪或微处理机。

c)记录仪

记录仪满标量程为1mV-5mV，记录纸宽不少于150mm，记录笔的响应时间等于或小于2s。如果人工测量色谱峰，则需较快的纸速，纸速可快至100mm/min。

d)电子积分仪或微机处理机

能检测色谱分离并记录响应值。

e)衰减器

如果人工测量色谱峰，必须使用衰减器，以使检测器输出信号的峰值保持在记录仪的纸宽范围内，衰减档之间的误差必须小于0.5%。

f)进样系统

必须选用对气样中的组分呈惰性和无吸附性的材料制成，应优先选用不锈钢。

进样系统应配备带定量管的进样阀，定量管体积为0.25ml～2ml，内径2mm，小于2mm的应带加热器。

g)柱温控制

恒温操作时，柱温保持恒定，其变化应在0.3℃以内，程序升温时，柱温不应超过柱中填充物推荐的温度限额。

h)检测器温度控制

在分析的全过程中，检测器温度应等于或高于柱温，并保持恒定，其变化应在0.3℃以内。

i)载气控制

在分析的全过程中，载气流量保持恒定，其变化应在1%以内。

j)色谱柱

柱的材料对气样中的组分必须呈惰性和无吸附性，应优先选用不锈钢管。柱内填充物对被检测的

组分的分离应能达到规定的要求。

k)吸附柱

必须能*分离氧、氮和甲烷，分离度R必须大于或等于1.5。

l)分配柱

必须能分离二氧化碳和乙烷到戊烷之间的各组分。在丙烷之前的组分，峰返回基线的程度应在满标量的2%以内。二氧化碳的分离度R必须大于或等于1.5。要求对于二氧化碳摩尔分数为0.1%的气样，进样0.25mL时要求能产生一个清晰可测的峰。整个分离过程(包括正戊烷之后，通过反吹获得的己烷和更重组分的一组响应)应在40min内完成。

m)干燥器

除已知水分对分析不干扰外，在进样阀前必须配备干燥器。干燥器必须只脱除气样中的水分而不除待测组分。

n)阀

使用阀或试样分流器，或二者兼用，用于反吹或切换。

o)压力计

可采用U型压力计，或精确计量且易读的其他压力计，测量范围为100kPa～120kPa或更大范围。如果采用U型水银压力计，应按有关安全规格执行。

p)真空泵

真空泵的真空度必须达到压力为130Pa或更低。

三、建设该项目所需投入的仪器设备及检测方法

3.2在线天然气组分分析方法(一种检定方案)

3.2.1主要仪器设备：

主要仪器：GC-2010(举例)

标准气：标准气体：编号489620,包装于8L的铝合金气瓶中，填充压力9MPa

通道A：固定体积进样器,色谱柱为OV-1(8m0.15mm，2.0)，与热导检测器TCD1相连;

通道B：固定体积进样器，色谱柱为PLOTU(8m0.32mm)，与热导检测器TCD2相连;载气：氦气(纯度99.999%);真空泵辅助进样;样品气流速：(60~80)mL/min。

3.2.2取样方式

采用充气排空法取样

3.2.3分析步骤

(1)载气接入色谱仪气路入口,调节载气出口压力在0.10~0.50MPa之间,检查仪器载气出口是否有气体出来。封闭气流出口,检查载气流路、色谱柱及各连接处密封情况。

(2)打开色谱仪电源，与控制计算机相连,设定计算机IP地址,调用化学工作站软件AgilentCerrty,下载分析方法,仪器运行转30min稳定。

(3)将编号为489620的标准气气瓶与仪器连接,调节瓶出口压力为0.2MPa左右,控制气体流速在80mL/min左右,对仪器进行校准后,即可进行气体组分分析。

3.2.4校准方法

天然气主要成分是甲烷,此外还有少量的C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、N2、CO2等。天然气各组分在色谱柱中吸附与解析能力不同,使各组分的保留时间不同,其中极性组分C3H8、C4H10、C5H12以及C6+由检测器TCD1检测出,非极性组分N2、CH4、CO2、C2H6由检测器TCD2检测出。按1.2色谱条件测定标准气体，得到标气各组分的峰面积As，输入标准气中相应组分的含量ys，即可得到该组分的校正因子 f=ys/As。然后再根据得到的校正因子测定该标准气，如果测定的组分含量在规定的误差范围内，则完成校准;如果误差较大，调整各组分的保留时间,用调整后的方法重新处理前一组数据,直到误差控制在规定范围之内。

3.2.5分析结果计算

用外标法按下式计算样品气中各组分的体积分数：

式中：Xi-样气中组分i的体积分数;

Ai-组分i的峰面积;

fi-组分i的校正因子(标气的体积分数与标气峰面积之比)，从校正表中得到。

每个组分的原始含量Xi乘以100，再除以所有组分原始含量的总和，即为每个组分归一的摩尔分数。所有组分原始含量的总和与99%的差值不超过1%。根据计算的天然气各组分的含量，通过相应的软件操作，计算得到天然气的密度、发热量、沃泊指数。

补充：

1、可以安装在汽车上到处取样检测(车载)。

2、整套系统的组成，报价。

3、是否需要特殊安全条件(如载气和钢瓶)。

4、样品检测时间大概多久。

5、可以分析计算天然气各组分、相对密度、压缩因子等技术参数(需要软件支持)。