One-Minute NGA Analysis Based on a Backflush-to-Detector Channel

Význam tématu

• Rychlá a spolehlivá analýza složení zemního plynu je klíčová pro energetický průmysl, výpočty výhřevnosti a procesní řízení.
• Standardní mikro chromatografy vyžadují delší časy pro oddělení těžších uhlovodíků, což omezuje frekvenci měření a provozní efektivitu.
• Nové přístupy s backflush-to-detector kanálem slibují zkrácení doby analýzy pod 60 s při zachování přesnosti kvantifikace.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje vývoj a ověření nové konfigurace Agilent 490 Micro GC pro jednorázovou analýzu zemního plynu (NGA) s využitím backflush-to-detector (BF2D) kanálu. Hlavním cílem bylo snížit celkovou dobu analýzy pod jednu minutu a zároveň zajistit vynikající opakovatelnost retencí a ploch chromatografických píků.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhá ve dvou paralelních kanálech:

• HSA kanál (40 cm Hayesep) pro separaci vzduchu, dusíku, CO₂, CH₄ a C₂H₆ za ~60 s.
• BF2D CP-Sil 5CB kanál (8 m) s režimem backflush na detektor pro zachycení C₆ a těžších uhlovodíků jako jedné souhrnné špičky zároveň s rozlišením C₃–C₅.

Klíčové parametry:

• Plyn: helium jako nosný plyn.
• Injektor: 110 °C, doba injekce 40 ms.
• Teplota kolony: 80 °C pro HSA, 72 °C pro BF2D.
• Backflush čas: 6 s pro úplné přepuzení C₆/C₆+ zpět na detektor.
• Detekce: termické vodivostní detektory (TCD), invertovaný signál pro snadnou integraci v softwaru OpenLab CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Celková doba analýzy pod 60 s při kompletním oddělení C₁–C₅ komponent a souhrnného piku C₆/C₆+.
• Retenční časy RSD 0,03–0,1 %, plošné RSD ~0,1 %, což dokládá vynikající opakovatelnost.
• Kvantitativní porovnání s konvenčním NGA modelem pro C₃–C₅ komponenty a C₆/C₆+ ukázalo odchylky pod 0,3 %.
• Výpočty kalorické hodnoty podle ISO 6976 pro tradiční i nový BF2D režim s rozdíly nižšími než 0,1 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení času analýzy až o 60 % oproti běžným mikro GC metodám.
• Možnost online monitoringu procesů a rychlé odezvy na změny složení plynu.
• Snížení nákladů na spotřební materiál a personální čas díky vyšší frekvenci měření.
• Zachování vysoké přesnosti kvantifikace i pro složky >C₆.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace do automatizovaných systémů pro kontinuální sledování kvality plynu.
• Rozšíření portfolia kanálů pro podrobnější rozbor aromatických a vyšších uhlovodíků.
• Využití adaptivního řízení backflush časů pro různé typy komplexních plynů.
• Implementace strojového učení pro optimalizaci metodiky a predikci výhřevnosti.

Závěr

Konfigurace Agilent 490 Micro GC s backflush-to-detector kanálem představuje nejrychlejší současnou metodu pro kvantitativní analýzu zemního plynu do těžkých uhlovodíků. Spojuje vysokou spolehlivost, přesnost a extrémně krátkou dobu měření, což otevírá nové možnosti pro procesní kontrolu a energetickou analytiku.

Reference

• Fast analysis of natural gas using the Agilent 490 micro GC natural gas analyzer, publication number 5991-0257.