Natural Gas Analysis Using the Agilent 990 Micro GC Equipped with COX and 5CB Channels

Význam tématu

Přesná a rychlá analýza složení zemního plynu je klíčová pro stanovení jeho výhřevnosti, obchodní ocenění a řízení kvality paliva. S rostoucím tlakem na snižování emisí a zaváděním vodíku do plynné směsi se zvyšuje požadavek na komplexní měření vodíku spolu s tradičními složkami (CH4, CO2, CO, N2, C2–C8). Mikrochromatografy s nízkou spotřebou nosného plynu přinášejí provozní úsporu a možnost integrovaných on-line měření v poli.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat, jak lze za pomoci Agilent 990 Micro GC sestaveného pouze ze dvou separačních kanálů (COX a 5CB) analyzovat současně H2, O2/N2, CO, CO2 a alkanické uhlovodíky od C1 do C8 s dobrou opakovatelností, krátkým časem analýzy (< 5 min) a nízkými náklady na provoz.

Použitá metodika a instrumentace

• Zařízení: Agilent 990 Micro GC
• Kanály: 1 m COX s režimem backflush pro H2, O2/N2, CO, CO2; 8 m 5CB pro C2–C8 alkanické uhlovodíky
• Nosné plyny: Ar (COX), He (5CB)
• Parametry: vstřik 40 ms, teplota injektoru 100 °C, teploty kolon 65 °C (COX) a 75 °C (5CB)
• Vzorky: certifikované standardní plyny od Air Liquide

Hlavní výsledky a diskuse

• Simultánní rozlišení H2, N2/O2, CO, CO2 a alkanů C1–C8 během jediné injekce pod 5 min.
• Opakovatelnost plochy (area RSD) < 0,5 % pro většinu složek (CO2 < 1 %), retence (RT RSD) < 0,02 % (CO2 < 0,5 %).
• Opakovatelnost výhřevnosti (gross heating value) RSD 0,021 % (benchmark < 0,025 %).
• Detekční limity (LDL): H2 20 ppm, O2/N2 200 ppm, CO 200 ppm, CH4 150 ppm, CO2 1 000 ppm, C2–C8 ~ 1 ppm.
• Omezení: bez stanovení H2S, COS a nasycených či nenasycených izomerů C2 pomocí PPU kanálu; volba Ar jako nosného plynu nutná pro správnou detekci O2/N2.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí nízkonákladovou alternativu k rozšířeným tříkanálovým systémům s velmi rychlým cyklem analýzy. Díky minimální spotřebě nosného plynu a malé velikosti přístroje je vhodná pro on-line monitorování v těžebních provozech, průmyslových spalovacích zařízeních či pro QA/QC laboratoře, kde se vyžaduje vysoká přesnost výpočtu výhřevnosti.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších kanálů či PPU modulů pro rozšíření detekce sulfidů (H2S, COS) a nenasycených uhlovodíků.
• Automatizace odběru vzorků a přenos dat do řídicích systémů pro on-line regulaci spalovacích procesů.
• Zlepšení citlivosti a selektivity detekce lehkých plynů pomocí nových materiálů kolon a modifikovaných nosných plynů.
• Adaptace na analýzu bioplynu a směsných plynů s obsahem COx, NH3 či síranů.

Závěr

Dvoukanálová konfigurace Agilent 990 Micro GC s COX a 5CB umožňuje celkovou analýzu zemního plynu v čase pod 5 min, s velmi dobrou opakovatelností a nízkými provozními náklady. Systém poskytuje spolehlivé stanovení klíčových složek i výhřevnosti, čímž naplňuje požadavky moderního on-line sledování kvality plynného paliva.

Reference

1. Permanent Gases on a COX Module Using an Agilent 490 Micro GC. Agilent Technologies application note, 5990-7054EN, 2012.
2. Hydrogen Detection with a TCD using Mixed Carrier Gas on the Agilent Micro GC. Agilent Technologies application note, 5991-3199EN, 2013.
3. Fast Analysis of Natural Gas using the Agilent 990 Micro GC Natural Gas Analyzer. Agilent Technologies application note, 5994-1040EN, 2019.
4. Biogas Analyzer Based on the Agilent 990 Micro GC. Agilent Technologies application note, 5994-1376EN, 2019.