對天然氣成分進行準確分析可有效提高計量的準確性。目前天然氣的計量主要有兩種方法: 體積計量和能量計量[ 1] 。天然氣各組分含量是天然氣計量的基礎參數, 氣相色譜儀法是測量天然氣組成*常用的方法。氣相色譜法具有選擇性高、分離效率高、靈敏度高、分析速度快、應用范圍廣等特點[ 2, 3 ] 。在大型天然氣貿易計量中, 在線氣相色譜儀已成為必不可少的計量設備, 通過在線色譜儀實時取樣分析, 得到天然氣組成及其密度、發熱量等物性參數并將結果及時輸入到流量計算機中, 實現對天然氣流量和能量進行及時修正, 確保天然氣流量計量準確可靠[ 4] 。筆者從輸氣管道壓力表處取得天然氣樣品, 利用氣相色譜儀分析其中的組分。在進行氣體分析之前, 利用 校準 與 重新處理 相結合的辦法, 對儀器配套軟件的程序方法進行了校準與傳統的校準- 再分析 法相比, 縮短了分析時間, 節約了經費, 提高了工作效率。方法的分析結果準確度高。實驗部分主要儀器與試劑色譜條件氣體分析儀器: 采用氣相色譜儀 其內部結構示意圖如圖1所示。

　　氣相色譜儀內部結構示意
　　標準氣體: 編號489620, 包裝于8 L的鋁合金氣瓶中, 填充壓力9MPa, 中國計量科學研究院; 編號充裝于8 L的鋁合金氣瓶中, 填充壓力中國石油西南油田分公司天然氣研究院。標準氣各組分含量如表1所示。表1 標準氣各組分的含量組分標準氣體489620標準氣體含量相對不確定度1) 含量相對不確定度
　

　　注: 1)包含因子k= 2。
　　通道A: 固定體積進樣器, 色譜柱為與熱導檢測器TCD1相連; 通道B: 固定體積進樣器, 色譜柱為與熱導檢測器TCD2 相連; 載氣: 氦氣純度99. 999% ); 真空泵輔助進樣; 樣品氣流速。
　　取樣方式
　　采用充氣排空法[ 5] 取樣, 具體步驟如下將高壓取樣器進氣端與不銹鋼導管相連另一端與延伸管相連, 打開進口旋塞閥　　打開輸氣管線上取樣口的針型閥, 吹掃接除去連接處鐵銹等雜質迅速將取樣導管與取樣口相連, 垂直握住取樣瓶, 隨即開通后端旋塞, 天然氣從頂閥流入, 底閥流出, 用天然氣吹掃取樣器, 置換內部空氣關閉后旋塞閥, 讓瓶內充滿氣, 使瓶內壓力接近管輸天然氣的壓力打開后旋塞閥, 將樣品氣通過延伸管放空至大氣重復( 4)、( 5)步驟3次, 觀察延伸管尾是否有液體痕跡*后一次吹掃, 達到容器壓力后, 先關閉出口旋塞, 再迅速關閉入口旋塞, *后關閉取樣口針型閥。檢查容器氣密性, 取樣完成。
　　分析步驟
　　載氣接入色譜儀氣路入口, 調節載氣出口壓力在0. 10~ 0. 50MPa之間, 檢查儀器載氣出口是否有氣體出來。封閉氣流出口, 檢查載氣流路、色譜柱及各連接處密封情況。打開色譜儀電源, 與控制計算機相連, 設定計算機IP地址, 調用化學工作站軟件下載分析方法, 儀器運行轉30 m in穩定。將編號為489620 的標準氣氣瓶與儀器連接, 調節瓶出口壓力為0. 2MPa左右, 控制氣體流速在80mL /m in左右, 對儀器進行校準后, 即可進行氣體組分分析。
　　校準方法
　　天然氣主要成分是甲烷, 此外還有少量的C3H8、C4H10、C5H12、N2、CO2等。天然氣各組分在色譜柱中吸附與解析能力不同, 使各組分的保留時間不同, 其中極性組分C3H8、C4H10、C5H12以及由檢測器TCD1 檢測出, 非極性組分N2、CH4、
、C2H6由檢測器TCD2檢測出。按1. 2色譜條件測定標準氣體, 得到標氣各組分的峰面積As, 輸入標準氣中相應組分的含量　　即可得到該組分的校正因子f = y s /As。然后再根據得到的校正因子測定該標準氣, 如果測定的組分含量在規定的誤差范圍內, 則完成校準; 如果誤差較大, 調整各組分的保留時間, 用調整后的方法重新處理前一組數據, 直到誤差控制在規定范圍之內。
　　分析結果計算
　　用外標法按式( 1)計算樣品氣中各組分的體積分數式中: 樣氣中組分i的體積分數組分i的峰面積組分i 的校正因子(標氣的體積分數與標氣峰面積之比) , 從校正表中得到。每個組分的原始含量X i 乘以100, 再除以所有組分原始含量的總和, 即為每個組分歸一的摩爾分數。所有組分原始含量的總和與100% 的差值不超過1%。根據計算的天然氣各組分的含量, 通過相應的軟件操作, 計算得到天然氣的密度、發熱量、沃泊指數[ 6] 。
　　結果與討論
　　樣品色譜圖
　　檢測結果顯示, 丙烷、丁烷、戊烷以及碳六加組
　　分在TCD1上檢測出, 而氮氣、甲烷、二氧化碳、乙烷
　　峰在TCD2 上檢測出, 各組分出峰時間如圖2圖所示

。
　　精密度試驗
　　用重復性和再現性表征儀器的精密度[ 7] 。本實驗的重復性是指1人連續3次測定結果差值的*大值, 再現性是3 人對同一樣品測定結果的差值。重復性和再現性試驗結果分別見表2、表3。
　　為檢驗儀器分析結果的準確性, 取編號為的天然氣標準氣作為樣品氣進行分析, 分析結果見表4。本方法的測定結果準確可靠。
　　表4 天然氣分析結果

原創作者：北京普瑞分析儀器有限公司