氣相色譜測定天然氣中四氫噻吩方法

一、研發(fā)背景

在我國能源形式日益緊張的條件下，天然氣作為繼煤炭、石油之后的又一種重要資源,在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、氣田、煤層和頁巖層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在世界各國均得到普遍重視和優(yōu)先利用。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是人民生活水平的提高，天然氣的消費(fèi)出現(xiàn)了明顯增長的勢(shì)頭。盡管天然氣是無色、無味，然而在送到zui終用戶之前，還要用有機(jī)硫化合物--四氫噻吩THT來給天然氣添加示味劑（加臭劑），以助于泄漏檢測避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

天然氣中加臭作為民用天然氣的重要安全保障措施之一，國家有多項(xiàng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行規(guī)定，其中《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50028-2006）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“燃?xì)庑孤┑娇諝庵?，達(dá)到危險(xiǎn)下限的20%時(shí)，應(yīng)能察覺。”其條文解釋中進(jìn)一步建議，對(duì)天然氣使用四氫噻吩(THT)進(jìn)行加臭時(shí)，其加臭劑用量不宜小于20mg/Nm3，終端濃度不應(yīng)低于8mg/Nm3。如何檢驗(yàn)加臭后管道末端示味劑濃度，并記錄下來為天然氣門站調(diào)節(jié)加臭量提供準(zhǔn)確依據(jù)，也為燃?xì)獍踩\(yùn)行提供保證，成為必須解決的一個(gè)問題。針對(duì)國內(nèi)各主要城市在加臭過程中遇到的實(shí)際檢測問題和進(jìn)一步提出的對(duì)四氫噻吩加臭檢測的要求，我公司依據(jù)《天然氣用有機(jī)硫化合物加臭劑的要求和測試方法》（GB/T19206-2003）規(guī)定，在GC-2020基礎(chǔ)氣相色譜儀上，經(jīng)過不斷改進(jìn)，研制成功了天然氣有機(jī)硫化合物（四氫噻吩）檢測氣相色譜儀，具有較高的靈敏度和良好的穩(wěn)定性，檢測限低、重現(xiàn)性好、操作簡便、價(jià)格適中，是燃?xì)夤尽⒂蜌忾_采、焦油煉廠、生物制氣重要檢測儀器之一。

二、分析原理：

    測定天然氣中四氫噻吩采用火焰光度檢測器（FPD）?；鹧婀舛葯z測器（FPD）是一種對(duì)硫化合物具有高靈敏度和高選擇性的檢測器，樣品經(jīng)過色譜柱進(jìn)行分離后進(jìn)入檢測器FPD，F(xiàn)PD將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電訊號(hào)，經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換為MV級(jí)電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)入AD電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過色譜工作站進(jìn)行微機(jī)處理，從而完成對(duì)微量有機(jī)硫化合物四氫噻吩分析檢測。

三、儀器配置：

產(chǎn)品名稱          型號(hào)     規(guī)格及說明

氣相色譜儀       GC2020  FPD、毛細(xì)管氣化室進(jìn)樣系統(tǒng)

色譜工作站        雙通道（電腦、打印機(jī)自配）

色譜柱         30米毛細(xì)管柱

高純氫氣發(fā)生器   HK-3  氫氣流量300ml/min

高純空氣發(fā)生器   AK-2 空氣流量2000ml/min

高純氮?dú)怃撈?   40L  氮?dú)饬髁?00ml/min

四、操作流程：

使用TM-5毛細(xì)管色譜柱，F(xiàn)PD火焰光度檢測器可以檢測天然氣中添加的微量有機(jī)硫化合物--四氫噻吩（THT），且天然氣組分對(duì)測定沒有干擾。

1． 標(biāo)準(zhǔn)配置：

取9.5153g正己烷，加入0.1105g四氫噻吩，該溶液的濃度為7.7mg/mL。

取上述溶液5uL加入2mL正己烷，該溶液濃度為19.25ug/mL

空氣中四氫噻吩：取100mL空氣添加0.5uL 7.7mg/mL濃度的標(biāo)樣，40℃加熱30min混勻，濃度38.5ng/mL。

天然氣中添加四氫噻吩：取1mL天然氣+1mL空氣中四氫噻吩混勻

2．分析條件：

<1>儀器：中科譜GC-2020氣相色譜儀

<2>色譜柱：TM-5

<3>檢測器：FPD（火焰光度檢測器）

<4>進(jìn)樣量：0.1uL
3.標(biāo)樣測定譜圖

                          圖一 正己烷中四氫噻吩譜圖
                       四氫噻吩保留時(shí)間：1.025min

                                 天然氣進(jìn)樣量1ml

                     天然氣添加四氫噻吩測定譜圖
                         

結(jié)論： 使用中科譜GC2020氣相色譜測定天然氣中四氫噻吩方法操作簡單實(shí)用，適用于天然氣加氣站、等部門使用