天然气中C6/C6+ 烃检测方案(便携式气相)

应用简报 Agilent能源与化工Trusted Answers 使用 Agilent 990 微型气相色谱反吹至检测器选件进行一分钟天然气分析 Jie Zhang安捷伦科技有限公司 天然气分析 (NGA) 是 Agilent 990 微型气相色谱仪的主要应用领域。目前，有四款基于990微型气相色谱平台的天然气分析仪。每种分析仪的配置取决于天然气的组成和目标化合物。这四种分析仪采用相同的烃类分析原理：通过完全分离各目标烃类，对其进行定性和定量分析。基于这一原理，990微型气相色谱 NGA 分析仪的分析时间通常由将重烃从 CP-Sil 5CB 色谱柱中洗脱出来的时长决定。要将990微型气相色谱 NGA 分析仪的分析时间缩短至一分钟以内并非易事，因为在短短的一分钟内，重质组分无法完全从分析柱中洗脱。此外，后洗脱的烃类通常会出现峰展宽，从而对其积分和检测造成影响。 常见的基于传统气相色谱平台的天然气分析方法，通常使用反吹来分析C6/C6+烃(重质组分)，并以组合峰的形式进行检测。反吹(BF)方法能够显著缩短总分析时间。安捷伦在990微型气相色谱系统中应用了类似的想法。我们开发了 8 m CP-Sil5CB 通道反吹至检测器选件，它能够在一分钟内分离指纹图谱中的 Cs-C烃，并反吹 C，/C，+烃得到组合峰，从而实现天然气分析。 对于需要更快的分析周期并接受利用己烷响应因子定量 C6+烃的用户，反吹至检测器(BF2D) 选件是快速天然气分析的理想选择。本应用简报介绍了使用990微型气相色谱 BF2D 选件的一分钟天然气分析解决方案。 表1.模拟天然气样品的组成 化合物 浓度(%) 氮气 1.01 氧气 0.02 二氧化碳 0.50 甲烷 平衡气 乙烷 4 丙烷 0.50 异丁烷 0.05 丁烷 0.05 2，2-二甲基丙烷 0.01 异戊烷 0.03 戊烷 0.03 2，2-二甲基丁烷 0.01 己烷 0.005 庚烷 0.005 辛烷 0.005 壬烷 0.005 仪器 通道1 使用40 cm HayeSep A 直型通道进行空 气、甲烷、二氧化碳、乙烷和丙烷分析。 图1A和1B所示为利用通道1得到的模拟天然气的色谱图。空气、甲烷、、-二氧化碳、乙烷和丙烷得到充分分离。丙烷在53秒时洗脱，，可用作通道1和通道2之间的架桥组分。分析在一分钟内完成。 0.9 1.0 保留时间 (min) 图1A. HayeSep A 通道上获得的空气、甲烷、、二二氧化碳和乙烷色谱图 保留时间 (min) 使用8m CP-Sil 5CB BF2D 选件分析丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、2，2-二甲基丙烷和 C6/C+烃。 图2所示为 Cg-C6/C6+ 烃的色谱图。乙烷之后的 C3-C，化合物实现了很好的分离。C6/C6+组合峰在甲烷/空气峰之前流出。在8 m CP-Sil 5CB BF2D 通道中使用了特别筛选的预柱，以促进C/C+和甲烷的高效分离。在戊烷进入分析柱之前，载气从预柱进入分析柱。在戊烷进入分析柱之后，随着反吹阀的启动，载气同时进入预柱和分析柱。预柱中的气流反向扫C，/C+组合峰进入参比柱，并对其进行检测。当组合化合物流经 TCD 检测器时，将检测到负峰。将该负峰实时反转为正峰，以便于积分。此信号反转功能可在方法中预设信号反转的时间窗口，是安捷伦色谱数据系统 (OpenLabCDS、OpenLab Chemstation、OpenLabEZChrom以及用于990 PRO 微型气相色谱仪的 Prostation)专为 BF2D 通道设计的一项功能。 甲烷/空气 保留时间(min) 找到正确的反吹时间对于 C，/C6+组合峰的检测至关重要。每个 BF2D 通道最适合的反吹时间通常仅出现在较短的时间窗口内。售出的 BF2D 通道具有一个预设的反吹时间，该时间由工厂在出厂检测的实验条件下经过调试得到。用户可以沿用出厂实验条件和预调的反吹时间，或者在使用不同的分析条件时，将工厂调试值作为参考并进行进一步优化。在本实验中，反吹时间为7秒，戊烷在约52秒时流出。总分析时间少于60秒， C6/C6+、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷和异戊烷峰实现了基线分离。 在现有的四款990微型气相色谱天然气分析仪中，天然气分析仪扩展A型能够实现最快的重烃分离。我们在天然气分析仪扩展A型上分析了模拟天然气(最高至壬烷)样品，并将其分析速度与BF2D解决方案进行了比较。天然气分析仪扩展A型检测壬烷的用时约为75秒。而基于BF2D 的方法仅用一分钟便完成了分析，速度提高了20%。通常来讲，需要分析的烃类越重(碳原子数越多)，基于BF2D的解决方案的速度优势就越大。 表3给出了利用 8 m CP-Sil 5CB BF2D选件进行天然气分析时峰面积和保留时间(RT)的重现性。其中峰面积重现性为0.1%-3.1%，受组分浓度影响。保留时间重现性为 0.005%-0.1%。良好的仪器重现性表明， 基于 BF2D 选件的天然气分析方法是一种可靠的解决方案。 基于 Agilent 990 微型气相色谱平台，开发了一种用于天然气分析的快速解决方案。采用双通道(第一个为直型 HayeSep A通道，第二个为 CP-Sil 5CB BF2D 通道)配置，能够在一分钟内完成天然气分析。在 HayeSep A 通道上对甲烷、空气、、二氧化碳、乙烷和丙烷进行分析。在BF2DCP-Sil 5CB 通道上对丙烷、 丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、2，2-二甲基丙烷和C6/C6+烃进行分离。系统具有了良好的重现性。与其他990微型气相色谱天然气分析仪相比，这种快速解决方案能够进一步提高天然气分析的速度。 ( 参考文献 ) ( 1. Fast Analysis of Natural Gas Using ) ( the Agient 990 Micro GC Natural Gas Analyzer (使用 Agilent 990 微型气相色谱天然气分析仪快速分析天然 ) 气)，安捷伦科技公司应用简报， 出版号5994-1040EN， 2019 2. 基于反吹至检测器通道的一分钟NGA分析，安捷伦科技公司应用简报， 出版号5991-9401ZHCN， 2018 www.agilent.com 本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 @安捷伦科技(中国)有限公司，2019 表 3. HayeSep A 和 BF2D CP-Sil 5CB 通道20次分析的保留时间和峰面积重现性 峰编号 化合物 RT (min) RT RSD% 峰面积(mv×s) 峰面积RSD% 1 氮气/氧气 0.055 0.046 10.54 0.66 2 甲烷 0.065 0.061 414.66 0.06 3 二氧化碳 0.146 0.035 19.323 0.08 4 乙烷 0.227 0.034 4.04 0.15 5 丙烷 0.430 0.009 3.503 0.65 6 异丁烷 0.499 0.008 0.404 0.56 7 丁烷 0.553 0.007 0.418 0.74 8 2，2-二甲基丙烷 0.580 0.012 0.111 3.1 9 异戊烷 0.731 0.005 0.274 1.0 10 戊烷 0.814 0.006 0.257 1.2 11 Cs/C+ 0.264 0.09 0.338 3.0 ·Agilent，中国出版Trusted Answers 于 Agilent 990 微型气相色谱平台，开发了一种用于天然气分析的快速解决方案。采用双通道（第一个为直型 HayeSep A 通道，第二个为 CP-Sil 5CB BF2D 通道）配置，能够在一分钟内完成天然气分析。在 HayeSep A 通道上对甲烷、空气、二氧化碳、乙烷和丙烷进行分析。在 BF2DCP-Sil 5CB 通道上对丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、2,2-二甲基丙烷和C6/C6+ 烃进行分离。系统具有了良好的重现性。与其他 990 微型气相色谱天然气分析仪相比，这种快速解决方案能够进一步提高天然气分析的速度。