气相色谱测定天然气中四氢噻吩方法

气相色谱测定天然气中四氢噻吩方法

一、研发背景

在我国能源形式日益紧张的条件下，天然气作为继煤炭、石油之后的又一种重要资源,在国民经济的发展中起着举足轻重的作用。天然气是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净环保等优势，在世界各国均得到普遍重视和优先利用。近年来，随着经济发展，特别是人民生活水平的提高，天然气的消费出现了明显增长的势头。尽管天然气是无色、无味，然而在送到zui终用户之前，还要用有机硫化合物--四氢噻吩THT来给天然气添加示味剂（加臭剂），以助于泄漏检测避免危险的发生。

天然气中加臭作为民用天然气的重要安全保障措施之一，国家有多项法规标准对其进行规定，其中《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）标准规定：“燃气泄漏到空气中，达到危险下限的20%时，应能察觉。”其条文解释中进一步建议，对天然气使用四氢噻吩(THT)进行加臭时，其加臭剂用量不宜小于20mg/Nm3，终端浓度不应低于8mg/Nm3。如何检验加臭后管道末端示味剂浓度，并记录下来为天然气门站调节加臭量提供准确依据，也为燃气安全运行提供保证，成为必须解决的一个问题。针对国内各主要城市在加臭过程中遇到的实际检测问题和进一步提出的对四氢噻吩加臭检测的要求，我公司依据《天然气用有机硫化合物加臭剂的要求和测试方法》（GB/T19206-2003）规定，在GC-2020基础气相色谱仪上，经过不断改进，研制成功了天然气有机硫化合物（四氢噻吩）检测气相色谱仪，具有较高的灵敏度和良好的稳定性，检测限低、重现性好、操作简便、价格适中，是燃气公司、油气开采、焦油炼厂、生物制气重要检测仪器之一。

二、分析原理：

    测定天然气中四氢噻吩采用火焰光度检测器（FPD）。火焰光度检测器（FPD）是一种对硫化合物具有高灵敏度和高选择性的检测器，样品经过色谱柱进行分离后进入检测器FPD，FPD将光信号转化为电讯号，经放大器转换为MV级电信号，然后将电信号转入AD电路转换成数字信号，经过色谱工作站进行微机处理，从而完成对微量有机硫化合物四氢噻吩分析检测。

三、仪器配置：

产品名称          型号     规格及说明

气相色谱仪       GC2020  FPD、毛细管气化室进样系统

色谱工作站        双通道（电脑、打印机自配）

色谱柱         30米毛细管柱

高纯氢气发生器   HK-3  氢气流量300ml/min

高纯空气发生器   AK-2 空气流量2000ml/min

高纯氮气钢瓶    40L  氮气流量300ml/min

四、操作流程：

使用TM-5毛细管色谱柱，FPD火焰光度检测器可以检测天然气中添加的微量有机硫化合物--四氢噻吩（THT），且天然气组分对测定没有干扰。

1． 标准配置：

取9.5153g正己烷，加入0.1105g四氢噻吩，该溶液的浓度为7.7mg/mL。

取上述溶液5uL加入2mL正己烷，该溶液浓度为19.25ug/mL

空气中四氢噻吩：取100mL空气添加0.5uL 7.7mg/mL浓度的标样，40℃加热30min混匀，浓度38.5ng/mL。

天然气中添加四氢噻吩：取1mL天然气+1mL空气中四氢噻吩混匀

2．分析条件：

<1>仪器：中科谱GC-2020气相色谱仪

<2>色谱柱：TM-5

<3>检测器：FPD（火焰光度检测器）

<4>进样量：0.1uL
3.标样测定谱图

                          图一 正己烷中四氢噻吩谱图
                       四氢噻吩保留时间：1.025min

                                 天然气进样量1ml

                     天然气添加四氢噻吩测定谱图
                         

结论： 使用中科谱GC2020气相色谱测定天然气中四氢噻吩方法操作简单实用，适用于天然气加气站、等部门使用