Fast Analysis of Natural Gas Using the Agilent 990 Micro GC Natural Gas Analyzer

Význam tématu

Analýza složení zemního plynu je klíčová pro stanovení jeho kalorické hodnoty, obchodování na obchodních trzích a zajištění bezpečného provozu plynárenských zařízení. Přesné určení obsahu metanu, vyšších uhlovodíků, CO2, H2S a inertních plynů ovlivňuje správné vyúčtování energie, kvalitu paliva i následné chemické zpracování.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo demonstrovat vysokorychlostní analýzu přírodního plynu pomocí čtyř variant mikroplynového chromatografu Agilent 990 s různými konfiguracemi kanálů. Studie ukazuje optimalizovanou metodu pro rychlé a přesné stanovení širokého spektra složek v reálných plynárenských vzorcích.

Použitá metodika

Vzorek plynu je veden paralelně do několika analytických kanálů, z nichž každý je zaměřen na specifickou skupinu komponent. Oddělení se provádí za pomoci kapilárních kolonek s různými náplněmi (HayeSep A, CP-Sil 5CB, CP-PoraPLOT U, CP-Molesieve 5Å) a řízeným zpětným proplachem. Detekce probíhá termální vodivostní detektory (TCD). Identifikace se provádí podle retenčních časů, kvantifikace na základě kalibračních křivek a normalizace souhrnných obsahů.

Použitá instrumentace

• Mikroplynový chromatograf Agilent 990 Natural Gas Analyzer
• Kapilární kolonky: HayeSep A (40 cm), CP-Sil 5CB (4–8 m), CP-PoraPLOT U (10 m), CP-Molesieve 5Å (10 m)
• Modul dynamického elektronického řízení plynů (DEGC) s volitelnou jednotkou uchycování vlhkosti a CO2 (RTS)
• Termální vodivostní detektory
• Systémy OpenLab CDS, EZChrom a softwarový nástroj EZReport 4.0 pro výpočet fyzikálních vlastností podle norem ASTM, GPA a ISO

Hlavní výsledky a diskuse

• Varianty analyzátorů A/A Extended zvládly separaci C1–C9 (C12 u verze Extended) za 2–5 minut při RSD retenčních časů <0,1 % a ploch <2 %.
• Verze B/B Extended umožnila navíc detekci H2S a stálé plyny (O2, N2, He, Ne, H2) s obdobnou přesností.
• Backflush zlepšuje rychlost analýzy a chrání kolony před kontaminací těžšími složkami a vlhkostí.
• Výpočet klíčových fyzikálních parametrů (výhřevnost, Wobbeho číslo, kompresibilita) podle GPA 2172, ASTM D3588 a ISO 6976 je automatizován v EZReportu.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby analýzy oproti konvenčním GC (z 6–20 minut na 1–5 minut).
• Mobilita a nízká spotřeba plynů i energie vhodná pro laboratorní i terénní měření.
• Modularita kanálů umožňuje flexibilní sestavy dle konkrétního složení plynu a požadavků uživatele.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k integraci s online vzdálenými datovými platformami, rozšíření detekce stopových prvků (síra, těžké uhlovodíky) a miniaturizaci prvků detekce pro ještě rychlejší odezvu. Výzkum nových povrchových úprav kapilárních kolonek a pokročilých detekčních technik (např. mikrovlnné TCD) povede ke zlepšení citlivosti a odolnosti proti kontaminaci.

Závěr

Agilent 990 Micro GC Natural Gas Analyzer nabízí rychlou, přesnou a flexibilní platformu pro komplexní analýzu zemního plynu. Optimalizované kanálové konfigurace a zpětné proplachy zajišťují vysokou reprodukovatelnost i při zkrácené době měření. Metoda je vhodná pro obchodní stanovení hodnoty plynu, kontrolu kvality i monitorování technologických procesů.

Reference

1. Fast Analysis of Natural Gas using the Agilent 490 Micro GC Natural Gas Analyzer, Agilent Technologies Application Note, publication number 5991-0275EN, 2011.