油气含量测定方法解析
作者 :  任晓清 任铭

  摘 要: 分析单体烃和油气色谱的分析条件,创建一套较为简便、实惠且准确度较高的用来测量油气含量的方法,分析单体烃与色谱峰之间的关系,还分析在油气与空气中的混合体中的油气含量与色谱间的关系,还总结出有关的计算方式。测量油气含量既可以参照油气总烃的标准图,也可以按照某一种单体烃的标准图还进行换算。实验出的基础数据和研究方法可供相关研究部门参考。
  关键词: 油气;含量;测定;方法
  1 油气测定试验
  1.1 仪器与试剂的准备
  GC1102气相色谱分析仪加上N2000色谱工作站就构成了油气测试所用的分析系统。色谱仪中含有叫FID的检测器和SE-54(30m×0.53μm×0.4μm)的毛细管柱,毛细管柱的分流是固定的,其比为30:1。以下是色谱仪在进气时所用到的参数:
  ① 载气(又叫氮气):使用存有0.5nm的分子筛净化管进行净化,其纯度要达到99.9%,流量是30mL/min。
  ② 氢气:使用存有硅胶及活性炭的净化管进行净化,它的纯度也是99.9%,流量与载气流量相同,也是30mL/min。
  ③ 空气:通过高压钢瓶进行供气,也使用存有硅胶及活性炭的净化管进行净化,而空气中的灰尘、水等会影响仪器正常运转的有污染性的物质是不能含有的,空气中的流量要满足300mL/min的条件才行。
  还需要一台SYD-257的饱和蒸汽压试验器(俗称雷德法),全玻璃制作的注射器容量为2μm,5μm,10μm,50μm,1mL,5mL,50mL各一个,需要容量为1到3L的玻璃真空采样瓶数个,容量为3到5L的铝箔复合气体采样袋数个。
  检测器FID对绝大多数的烃的质量影响因子即RWR的值一般来说是一样的。甲烷和苯例外,其他的化合物的影响因子值几乎都是1.00左右。汽油中,各组分相对质量的校正因子一般规定是1.0。本实验将分析纯作为所使用的试剂。
  1.2 制作标准样气
  ① 单体烃的标准样气:先对玻璃真空采样瓶的体积进行测量,然后使用注射器对液态单体氢进行合理适当的抽取,最后制作出多种浓度不一样的由单体氢和空气组合的混合气体的标准样气。
  ② 汽油的标准样气:因为汽油蒸汽比液体汽油轻,所以不能直接用液态汽油配置油气-空气混合气体的标准样气。而应该使用雷德蒸气压测定仪测量出汽油的饱和蒸汽以及蒸汽压,算出饱和的油气-空气混合气体体积的分数值,在密闭条件下,进行抽取仪器空气室中的饱和油气和空气的混合气体,然后用二者配置不同体积的标准样气。
  1.3 确定合适的色谱参数值
  为了找到色谱仪的最合适的柱箱温度,用0.25kg/m3的汽油样气进行了多次试验,找到合适的温度为45℃。根据的理由是如果柱箱温度的峰数越多,进行分离度数越大,拖尾因子值越小,而且不对称度越小,那么此时的温度就最合适。同时,用同样的道理找到了进样器、检测器的合适温度都是150℃,还研究了灵敏度的设定值为8。
  2 试验分析及标定结果
  2.1 分析样气的方式
  通过三次重复试验测出峰面积的相对平均差值小于5%时,其平均值就是测量值。实际的单体烃的浓度和油气质量的浓度都可以通过标准样气浓度和峰面积的关系来定:ρ=(ρs/As)×A,其中,ρ和ρs分别是是待测样气质量浓度和标准样气的质量浓度,kg/m3;A和As分别是是待测样气色谱峰面积和是标准样气的色谱峰面积,mV·s。
  单体烃或者油气的浓度ρ和体积分数φv用以下公式计算:φv=ρ×(zRT)/μP,φv是样气体积分数,m3/m3;P是样气压力,kPa;R是样气体积常数,为8.314kJ/(kmol·K);T是样气温度,K;μ是摩尔质量,为65.51kg/kmol;z是压缩因子。为0.951。
  2.2 单体烃的标定
  通过测量0.1到0.9kg/m3质量浓度的正戊烷的标准样气,和测量他们各自的平均峰面积,发现质量浓度和峰面积是呈相性关系的,其方程为:ρs=4.18×107(As-1.799X105),(r2=O.9952)。
  全部试验结束,正戊烷的保留时间是3.703min,标准偏差是0.007257,最大值和最小值相差0025min。
  以同样的方式对正丁烷和正庚烷,以及正辛烷和苯的色谱进行分析,发现其保留时间和峰面积都有很好的重复性。
  2.3 油气的标定
  在配置标准油气后,运用计算式将其换算成油漆的质量浓度,对其进行色谱分析。得出线性关系ρs=1.76×10-7(As-9.148X104),(r2=O.9991)。在油气分析及结果标注时应该注意气相色谱分析中的氢火焰离子化验FID自身的测试原理。
  3 油气浓度的实测数据在油气回收技术开发中的应用
  3.1 GB 20950、GB20952中油气排放浓度的标定
  油气排放浓度指的是在标准状态下,每m3的干气中所还有的不是甲烷总烃的质量,其单位是g/m3。样品的分析方法依照HJ/T38施行。储运设备中蒸发的油气是多种烃组分形成的混合气,油气的含量很大,体积分数通常是0~0.5m3/m3(0~1.54kg
  /m3),平均大概是0.3m3/m3(0.923kg/m3)。
  3.2 对油气浓度实测数据在油气回收技术中使用的评价
  油品储运过程中排放的油气可以由油气回收系统进行收集回收。用物料平衡的原理,推出回收率η的计算公式:η=[(Gon-Gout)/Gon]100%其中,Gon是进口油气的平均质量流量,kg/s;Gout出口流量,kg/s。
  4 结束语
  本文中的实验探究了单体烃和油气色谱的分析条件,得出了较简单的且较便宜的油气浓度的分析方法。通过对色谱时间和峰面积的重复测定,该分析方法准确度非常高,且为常见的油气含量的测定提供了所需要的系统,和完整的计算方法,在实际生产中有一定的使用意义。

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