Fast NGA System with He/H2 Analysis Nexis GC-2030 FNGA-II1 GC-2014 FNGA-II1

Význam tématu

Stanovení chemického složení zemních plynů je zásadní pro výpočet jejich kalorické hodnoty, relativní hustoty a pro průběžný monitoring kvality ve výrobě i distribuci. Rychlá a přesná analýza podporuje efektivitu provozu, zkracuje dobu odezvy a snižuje náklady v energetickém a chemickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

Tento dokument popisuje metodu SGC-ADS-0118A pro rychlou analýzu zemních plynů v rozsahu C1–C6 včetně inertních plynů He a H2. Cílem je získat komplexní data o složení plynné směsi během přibližně 10 minut, vhodných pro výpočty BTU a specifické hmotnosti podle norem ASTM D1945, D3588 a GPA-2261.

Použitá metodika

Vzorek je načten do tří samplovacích smyček a postupně prochází sítí pěti ventilů a osmi kolón. Pomocí pre-kolónového back-flush se nejtěžší frakce C6+ odvádí jedním vrcholem. Hydrokarbony C3–C5 jsou separovány kapilární kolónou Rtx-1 a detekovány FID ve split/splitless režimu. P-N kolónou se naopak shromáždí C3+ komponenty a společně putují do MS-5A, kde proběhne dělení Air+CO+CH4. Další ventil přesměruje CO2, C2 a H2S do kolóny P-Q a TCD detektoru. He a H2 jsou zkoumány na samostatné kanále TCD-2 používajícím MS-5A jako hlavní kolónu. Celý cyklus končí odvzdušněním nepotřebných plynů a kompletní analýza zabere přibližně 10 minut.

Použitá instrumentace

• Shimadzu Nexis GC-2030 FNGA-II1 a GC-2014 FNGA-II1
• Pět regulačních ventilů a osm kolón (sedm plněných, jedna kapilární)
• Dva kanály termoionizačního detektoru TCD a jeden kanál plamenoionizačního detektoru FID
• Vzorkovací smyčky pro třífázové vzorkování
• Software LabSolutions GC s moduly pro výpočet BTU a relativní hustoty

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožňuje přesné rozlišení a kvantifikaci 15 složek v širokém koncentracním rozsahu (He, H2, O2, N2, CH4, CO, CO2, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12, C6+ a H2S). Výchozí detekční limity od 0,001 % do desítek procent splňují požadavky norem. Typické chromatogramy potvrzují rozlišení všech sledovaných plynů v čase okolo 10 minut s dobrou opakovatelností.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá zpětná vazba pro provozní i laboratorní kontroly kvality
• Možnost výpočtu kalorické hodnoty a relativní hustoty přímo z naměřených dat
• Shoda s mezinárodními normami ASTM a GPA pro přenositelnost výsledků
• Modularita systému umožňuje volbu měření s či bez He/H2 podle potřeby

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem je automatizace přípravy vzorků, vyšší propustnost analýz a integrace s on-line monitorovacími sítěmi. Využití pokročilých detektorů a spojení s hmotnostní spektrometrií může dále rozšířit detekční limity a selektivitu metody.

Závěr

Metoda SGC-ADS-0118A představuje robustní řešení pro rychlou a přesnou analýzu složení zemních plynů včetně inertních komponent. Díky širokému rozsahu měření a krátké době analýzy je ideální pro QA/QC i průmyslové monitorování.

Reference

SGC-ADS-0118A, First Edition: November, 2017, Shimadzu Corporation