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，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)濟發(fā)展，特別是人民生活水平的提高，天然氣的消費出現(xiàn)了明顯增長的勢頭。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，國家有多項法規(guī)標準對其進行規(guī)定，其中《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》（GB50028-2006）標準規(guī)定：“燃氣泄漏到空氣中，達到危險下限的20%時，應(yīng)能察覺。”其條文解釋中進一步建議，對天然氣使用四氫噻吩(THT)進行加臭時，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)加臭量提供準確依據(jù)，也為燃氣安全運行提供保證，成為必須解決的一個問題。針對國內(nèi)各主要城市在加臭過程中遇到的實際檢測問題和進一步提出的對四氫噻吩加臭檢測的要求，我公司依據(jù)《天然氣用有機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，研制成功了天然氣有機硫化合物（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、價格適中，是燃氣公司、油氣開采、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）。火焰光度檢測器（FPD）是一種對硫化合物具有高靈敏度和高選擇性的檢測器，樣品經(jīng)過色譜柱進行分離后進入檢測器FPD，F(xiàn)PD將光信號轉(zhuǎn)化為電訊號，經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換為MV級電信號，然后將電信號轉(zhuǎn)入AD電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過色譜工作站進行微機處理，從而完成對微量有機硫化合物四氫噻吩分析檢測。

三、儀器配置：

產(chǎn)品名稱          型號     規(guī)格及說明

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

色譜工作站        雙通道（電腦、打印機自配）

色譜柱         30米毛細管柱

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

高純氮氣鋼瓶    40L  氮氣流量300ml/min

四、操作流程：

使用TM-5毛細管色譜柱，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硫化合物--四氫噻吩（THT），且天然氣組分對測定沒有干擾。

1． 標準配置：

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>進樣量：0.1uL
3.標樣測定譜圖

                          圖一 正己烷中四氫噻吩譜圖
                       四氫噻吩保留時間：1.025min

                                 天然氣進樣量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用，適用于天然氣加氣站、等部門使用