天然气成分的气相色谱分析装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种气体分析装置，尤其涉及一种天然气成分分析装置。一种天然气成分的气相色谱分析装置，它包括由载气控制系统、辅助气控制系统、十通阀和第一六通阀控制系统、定量管、进样口、５Ａ色谱柱、Ｐｏｒａｐａｋ－Ｑ色谱柱、热导池检测器ＴＣＤ、信号放大器及其数据处理系统构成的第一单元，它还包括由与第一单元共享的载气控制系统、信号放大器及其数据处理系统，以及第二六通阀控制系统、定量管、进样口、ＡＬ２Ｏ３色谱柱和氢火焰离子化检测器ＦＩＤ构成的第二单元，所述第二单元的定量管和第一单元的定量管串联。本实用新型专利技术能快速准确地分析出天然气成分。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体分析装置，尤其涉及一种天然气成分分析装置。
技术介绍
天然气是钢铁企业中重要能源之一，它能与其他回收的气体混合使用，为各生产 线提供能源，如宽厚板平整与切割，冷轧板退火、烘干、涂层，硅钢连续退火线，电厂的燃气 轮机等。其组分是能源部门计算燃气热值的重要基础。因此天然气及混合燃气的组分和热 值测试是满足钢铁企业对能源利用的要求。天然气组分主要以甲烷(CH4)为主，还含有H2、02、N2、C02、C2H6、C3H8，及少量的C2H4、 C0、i-C4H1(1、n-C4H1(1和微量C5烃。由于天然气来源和用途上的不同，各组份之间含量差别大， 且有些组分之间性质差异性小。利用气相色谱法的高分离特性(大口径毛细管柱)来分离 并测试天然气中的组份是近几年比较热衷的方法。气相色谱法是一种高效的分离测试技术，其原理是，在一定温度下利用不同物质 在不同的两相(固定相和流动相)中具有不同的分配系数(或溶解度)进行分离，当流动 相通过固定相时两相作相对运动，混合气体在两相中进行多次反复分配(吸附与脱附、溶 解与挥发)，这样即使那些分配系数只有微小差异的组份，也能产生很大的分离效果，从而 使不同组份完全分离，并加以定量。因此合理地设计气相色谱阀路流程和切换点是准确、快 速有效进行测试天然气等混合气体的关键点。目前，气相色谱法分析天然气一般采取程序升温法，用四阀五柱(填充色谱柱)双 检测器(2个热导检测器)进行分离测定。这些方法有明显的不足之处。程序升温法分析天然气的不足之处是(1)基线不稳定，存在漂移，干扰正常出峰，影响对色谱峰基线的判断，不利于色 谱峰的积分。(2)当分析结束后由高温回复到初始分析温度(一般气体分析，柱温在50°C左 右)，需要等待较长时间，当基线稳定后再进行下一个样品分析，见表1。表1最终温度回复到初始温度所须的稳定时间(min) (3)当初始温度上升到100°C或180°C时，在P-Q色谱柱上，会有一个很大的水峰流 出，或者加大基线漂移，干扰分析，尤其在TCD检测器的信号上存在较大的基线漂移；(4)程序升温法由低温上升到高温，在此过程中会产生不知名的峰，称之为鬼峰， 这是因为平时样品分析后有部分高沸点物质会吸附或溶解在色谱柱里，而这些高沸点物质 会在高温中释放出来，干扰色谱分析。采用四阀五柱(填充色谱柱)双检测器(2个热导检测器TCD)进行分离测定天然 气的不足之处在于(1)填充柱的柱效低，对复杂组分难以分离；(2)填充柱对低含量或微量组分的分离也不理想；(3)方法中所用TCD检测器比本专利技术中用FID检测器的灵敏度要低很多；(4) TCD检测器对微量组分的分析极为不利；(5)分析流程繁琐，阀切换频繁，试验会随阀增加，色谱柱增多而难度越来越大，造 成阀切换在时间上难以正确把握，无法正确合理地把分离组分切开；其切换流程见表2 ；(6)分析周期长，长达50分钟，不满足能源部门的监控和工艺的应用要求。表2切换流程
技术实现思路
本技术旨在解决上述问题，提供一种天燃气成分的气相色谱分析装置。本实 用新型能快速准确地分析出天然气成分。本技术是这样实现的一种天燃气成分的气相色谱分析装置，它包括由载气 控制系统、辅助气控制系统、十通阀和第一六通阀控制系统、定量管、进样口、5A色谱柱、 Porapak-Q色谱柱、热导池检测器TCD、信号放大器及其数据处理系统构成的第一单元，它 还包括由与第一单元共享的载气控制系统、信号放大器及其数据处理系统，以及第二六通 阀控制系统、定量管、进样口、AL2O3色谱柱和氢火焰离子化检测器FID构成的第二单元，所 述第二单元的定量管和第一单元的定量管串联。本技术本技术气相色谱法阀路切换流程由于采用了以上技术方案，使其 与现有技术相比，具有以下优点和特点天然气分析时间由50分钟缩短至20分钟。天然气分析的可靠性明显提高，甲烷组分的相对标准偏差小于0. 1%，低于文献报 道的0. 2%，可为按比例调配成混合能源提供可靠数据基础。由于提高了分析数据的可靠性和分析速度，有助于能源精确调配，节约能源，满足 冶金企业精益生产的需求。以下结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明附图说明图1为本技术示意具体实施方式如图1所示设计了一次进样，用三根色谱柱，三个切换阀以精确的时间点切换， 双检测器(热导检测器TCD和氢火焰离子化检测器FID)测试的分析流程。天然气的分析 流程图如图1所示，具体
技术实现思路
如下本流程由两个单元组成第一单元有载气控制系统1、辅助气控制系统2、十通阀3 和六通阀41、定量管51、进样口 61、两根色谱柱(5A、P0rapak-Q色谱柱)7、8，热导池检测器 (TCD)9、信号放大器101及其数据处理系统11。第二单元有载气控制系统1、六通阀42、定 量管52、进样口 62、一根色谱柱(AL2O3色谱柱)12、氢火焰离子化检测器(FID) 13、信号放大 器102及其数据处理系统11。为了一次进样完成分析任务，将两个单元中的两根定量管51、52串联起来，然后 在一定温度下试样经定量管后，由载气带动试样进入第一单元分析系统，由十通阀3和六 通阀42来控制阀的切换时间，这样5A分子筛色谱柱先分离出H2、02、N2、CH4、C0。十通阀3、六通阀41和六通阀控制系统42定义为1#2#3#阀。②Porapak-Q色谱8柱分离出CO2、C2H4、C2H6，经TCD检测器9和信号放大器及101 其数据处理系统11得到组份含量。③试样进入第二单元分析系统，由六通阀系统42来控制阀的切换时间，试样经 AL2O3 色谱柱 12 分离 CH4、C2H6, C2H4, C3H8,1-C4H10, n-C4H10 和微量 C5 烃，经 FID 检测器 13 和 信号放大器102及其数据处理系统11得到组份含量。④最后天然气的组分是H2、02、N2、CH4、CO、C02、C2H4、C2H6, C3H8,1-C4H10^n-C4H10 和微 量C5烃。本方案设计了三阀的精确切换时间点。见表3说明1)阀控制系统设定为在0.01分钟时，六通阀打开，AL2O3氧化铝色谱柱进行CH4、 C2H6, C2H4, C3H8, n-C4H10,1-C4H10 和微量 C5 烃等分离。2)在0.01分钟时，2#十通阀打开，运行到3. 50分种后2#阀关闭，此时5A分子 筛柱进行H2、02、N2, CH4, CO分离，当这些峰分离完毕后，此刻为12. 00分钟，那么2#号阀与 3#号阀同时打开，剩余的样品再从Porapak-Q色谱柱里流出与分离，这些组份是C02、C2H4, C2H6 ；3)当运行到20. 00分钟后，关闭1号阀、2号阀、3号阀，分析结束。表3 三阀切换时间点设计权利要求一种天燃气成分的气相色谱分析装置，它包括由载气控制系统、辅助气控制系统、十通阀和第一六通阀控制系统、定量管、进样口、5A色谱柱、Porapak Q色谱柱、热导池检测器TCD、信号放大器及其数据处理系统构成的第一单元，其特征在于它还包括由与第一单元共享的载气控制系统、信号放大器及其数据处理系统，以及第二六通阀控制系统、定量管、进样口、AL2O3色谱柱和氢火焰离子化检测器FID构成的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天燃气成分的气相色谱分析装置，它包括由载气控制系统、辅助气控制系统、十通阀和第一六通阀控制系统、定量管、进样口、５Ａ色谱柱、Ｐｏｒａｐａｋ－Ｑ色谱柱、热导池检测器ＴＣＤ、信号放大器及其数据处理系统构成的第一单元，其特征在于：它还包括由与第一单元共享的载气控制系统、信号放大器及其数据处理系统，以及第二六通阀控制系统、定量管、进样口、ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］色谱柱和氢火焰离子化检测器ＦＩＤ构成的第二单元，所述第二单元的定量管和第一单元的定量管串联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢来发，陈海岚，
申请(专利权)人：上海宝钢工业检测公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]