МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ INTERSTATE COUNCIL
FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION |
|
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ |
ГОСТ |
Газ природный
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА МЕТОДОМ
ГАЗОВОЙ
ХРОМАТОГРАФИИ С ОЦЕНКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Часть 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА, ГЕЛИЯ, КИСЛОРОДА,
АЗОТА, ДИОКСИДА
УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ ДО С8
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХ
НАСАДОЧНЫХ КОЛОНОК
ISO 6974-3:2000
Natural gas - Determination
of composition with defined uncertainty
by gas chromatography - Part 3: Determination of hydrogen, helium, oxigen,
nitrogen, carbon dioxide and hydrocarbons up to C8 using two packed columns
(MOD)
|
Москва |
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные» правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Газпром» и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 33 от 6 июня 2008 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3186) 004-97 |
Код страны по МК (ИСО 3186) 004-97 |
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджан |
AZ |
Азстандарт |
Беларусь |
BY |
Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан |
KZ |
Госстандарт Республики Казахстан |
Кыргызстан |
KG |
Кыргызстандарт |
Молдова |
MD |
Молдова-Стандарт |
Российская Федерация |
RU |
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии |
Таджикистан |
TJ |
Таджикстандарт |
Туркменистан |
TM |
Главгосслужба «Туркменстандартлары» |
Узбекистан |
UZ |
Узстандарт |
Украина |
UA |
Госпотребстандарт Украины |
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 6974-3:2000 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С8 с использованием двух насадочных колонок» (ISO 6974-3:2000 «Natural gas - Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography - Part 3: Determination of hydrogen, helium, oxigen, nitrogen, carbon dioxide and hydrocarbons up to C8 using two packed columns»). При этом дополнительные положения, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики и/или особенностей межгосударственной стандартизации, выделены курсивом
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 декабря 2008 г. № 340-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31371.3-2008 (ИСО 6974-3:2000) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2010 г.
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»
СОДЕРЖАНИЕ
Приложение А (справочное) Газохроматографическая система из двух колонок в одном термостате Приложение В (справочное) Типичные значения прецизионности
|
Комплекс межгосударственных стандартов ГОСТ 31371.1-2008 (ИСО 6974-1:2000) - ГОСТ 31371.6-2008 (ИСО 6974-6:2002) и ГОСТ 31371.7-2008 под общим наименованием «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности» (далее - комплекс стандартов) состоит из следующих частей:
- Часть 1. Руководство по проведению анализа;
- Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных;
- Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С8 с использованием двух насадочных колонок;
- Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С1 - С5 и С6+ в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок;
- Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С1 - С5 и С6+ в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок;
- Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С1 - С8 с использованием трех капиллярных колонок;
- Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов.
Комплекс стандартов распространяется на измерения молярной доли компонентов природного газа хроматографическим методом с оценкой неопределенности измерений.
Части 1 - 6 являются модифицированными по отношению к соответствующим международным стандартам ИСО 6974-1 - ИСО 6974-8.
В части 7 приведена методика выполнения измерений молярной доли компонентов природного газа, адаптирующая положения международных стандартов ИСО 6974-1 - ИСО 6974-6 с учетом потребностей национальной экономики стран СНГ и особенностей межгосударственной стандартизации.
В настоящем стандарте описан прецизионный метод анализа, который позволяет проводить определение состава природного газа. Полученные данные по составу используют для вычисления теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
Данный метод предусматривает применение двух колонок, устанавливаемых в один или два газовых хроматографа. Компоненты элюента первой колонки определяются детектором по теплопроводности (ДТП), а компоненты элюента второй колонки - ДТП и пламенно-ионизационным детектором (ПИД), соединенными последовательно.
Если обе колонки установлены в одном газовом хроматографе, условия проведения газохроматографического анализа приведены в приложении А.
В настоящем стандарте представлен один из методов, который можно использовать для определения состава природного газа в соответствии с ГОСТ 31371.1 и ГОСТ 31371.2.
ГОСТ 31371.3-2008
(ИСО 6974-3:2000)
Газ природный ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Часть 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА, ГЕЛИЯ, КИСЛОРОДА, АЗОТА, ДИОКСИДА Natural gas. Determination of composition
with defined uncertainty by gas chromatography |
Дата введения - 2010-01-01
Настоящий стандарт устанавливает метод количественного газохроматографического определения содержания гелия, водорода, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов от C1 до С8 в пробах природного газа с использованием двух насадочных колонок. Метод применим к определениям, выполняемым лабораторным методом или с использованием потоковых хроматографов. Он применим для анализа газов, содержащих компоненты в диапазонах молярной доли, приведенных в таблице 1 и не содержащих углеводородный конденсат. Приведенные диапазоны могут быть уже, чем реализуемые на конкретных хроматографах, и ограничены областью, для которой оценена неопределенность. Метод может быть применен, если один или несколько компонентов в пробе этим методом не обнаруживаются. Настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ 31371.1 и ГОСТ 31371.2.
Таблица 1 - Диапазоны молярной доли компонентов, на которые распространяется настоящий стандарт
Компонент |
Диапазон молярной доли, % |
Компонент |
Диапазон молярной доли, % |
Водород |
0,01 - 0,5 |
Этан |
0,1 - 15 |
Гелий |
0,01 - 0,5 |
Пропан |
0,001 - 5 |
Кислород |
0,1 - 0,5 |
Бутаны |
0,0001 - 2 |
Азот |
0,1 - 40 |
Пентаны |
0,0001 - 1 |
Диоксид углерода |
0,1 - 30 |
Гексаны - октаны |
0,0001 - 0,5 |
Метан |
50 - 100 |
|
|
Настоящий стандарт следует применять как руководство для создания рабочих процедур в соответствии с ГОСТ 8.010 для конкретных измерительных задач с учетом норм точности, приведенных в ГОСТ 31371.7.
Примечание - Дополнительное положение направлено на обеспечение разработки нормативных документов по анализу компонентного состава природного газа в конкретных условиях применения, значительно отличающихся от условий, установленных в комплексе стандартов, и с учетом современного парка приборов.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 8.010-99 1) Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Основные положения
1) На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 8.563-96.
ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 31371.1-2008 (ИСО 6974-1:2000, MOD) Газ природный. Определение состава газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа
ГОСТ 31371.2-2008 (ИСО 6974-2:2001, MOD) Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных
ГОСТ 31371.7-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Определение содержания азота, диоксида углерода и углеводородов от C1 до С8 проводят методом газовой хроматографии с использованием двух колонок. Колонку с молекулярным ситом 13Х, соединенную с детектором по теплопроводности (ДТП), используют для разделения и детектирования водорода, гелия, кислорода и азота, а колонку с Porapak R, которая подключена к последовательно соединенным ДТП и пламенно-ионизационным детектором (ПИД), используют для разделения и детектирования азота, диоксида углерода и углеводородов от С1 до С8. Эти анализы выполняют независимо, а их результаты объединяют.
Если при проведении измерений на колонке с молекулярным ситом значение молярной доли кислорода в анализируемой пробе превышает 0,02 %, то содержание азота следует определять на этой же колонке. Если значение молярной доли кислорода в пробе менее 0,02 % и предполагают, что водород в пробе газа отсутствует, содержание азота можно определять на колонке с Porapak R.
Количественные результаты получают посредством определения отклика ДТП с применением рабочих эталонных газовых смесей (государственных стандартных образцов - ГСО) и с помощью относительных коэффициентов чувствительности для ПИД.
Полученный состав природного газа нормализуют до 100%.
4.1 Для определения гелия, водорода, кислорода и азота (разделение на колонке с молекулярным ситом 13Х) используют:
4.1.1 Газ-носитель аргон с содержанием основного компонента не менее 99,99 %, без примесей кислорода и воды.
Если содержание основного компонента меньше указанного, то необходимо проверить, что присутствующие примеси не влияют на результат анализа. Кроме того, даже если газы-носители аргон и/или гелий соответствуют требованию по степени чистоты, тем не менее они могут содержать примеси, мешающие анализу. В этих случаях важна соответствующая их очистка.
4.1.2 ГСО, представляющие собой:
4.1.2.1 Газовые смеси, содержащие гелий и водород в азоте или аргоне как матричном газе.
4.1.2.2 Газовые смеси, содержащие кислород и азот в аргоне как матричном газе.
Примечание 1 - Следует соблюдать меры безопасности для предотвращения взрыва газовых смесей.
Примечание 2 - При анализе только на одном приборе ГСО с кислородом и азотом в качестве компонентов и аргоном в качестве матричного газа газовые смеси могут быть заменены кислородом в азоте.1) Для ежедневной градуировки также можно использовать ГСО кислорода в гелии.
1) Использование ГСО кислорода в азоте не рекомендуется из-за большого отличия содержания этих компонентов в ГСО и анализируемой смеси.
4.2 Для определения азота, диоксида углерода и углеводородов от C1 до С8 (разделение на колонке с Porараk R) используют:
4.2.1 Газ-носитель гелий (Не) с содержанием основного компонента не менее 99,99 %, без примесей кислорода и воды.
4.2.2 ГСО, представляющие собой многокомпонентные газовые смеси, содержащие: азот, диоксид углерода и углеводороды от C1 до С3 (возможно, до С4) в метане.
Примерный состав ГСО приведен в таблице 2.
Таблица 2 - Пример состава рабочей эталонной газовой смеси
Компонент |
Молярная доля, % |
Азот |
6 |
Метан |
80,5 |
Диоксид углерода |
9 |
Этан |
4 |
Пропан |
0,5 |
н-Бутан (необязательный) |
0,5 |
4.2.3 Газы для ПИД, представляющие собой:
a) водород с содержанием основного компонента не менее 99,99 %, без примесей коррозионных газов и органических соединений;
b) воздух, очищенный от углеводородных примесей.
5.1 Лабораторная газохроматографическая (ГХ) система, состоящая из двух колонок: колонки с молекулярным ситом 13Х и колонки с Porаpak R, находящихся в раздельных термостатах или в одном термостате.
Газ вводят в каждую колонку с помощью 6-ходового крана ввода пробы. Отклики на компоненты в газовой пробе детектируются с помощью ДТП и/или ПИД.
Примечание - Газовую пробу можно вводить в эти колонки последовательно с помощью переключающих клапанов.
5.1.1.1 Газовый хроматограф с программированием температуры, с ДТП и следующим специальным оборудованием:
a) термостат колонок и регулятор температуры, состоящий из:
- термостата колонок, позволяющего поддерживать температуру колонки в пределах ± 0,5°С в диапазоне от 35°С до 350°С;
Примечание 1 - Для установки температуры колонки 35°С при высокой температуре окружающей среды может понадобиться устройство для охлаждения, например устройство для охлаждения с помощью жидкого диоксида углерода или жидкого азота.
Примечание 2 - Альтернативные методики анализа на колонке с молекулярным ситом 13Х приведены в приложении А;
- регулятора температуры, состоящего из линейного программатора, пригодного для обеспечения скорости подъема температуры 30° С/мин в установленном диапазоне;
b) регулятор потока, обеспечивающий поддержание требуемого расхода газа-носителя.
5.1.1.2 Устройство ввода пробы (кран-дозатор), состоящее из крана ввода газовой пробы с объемом дозы 1 мл и выдерживающее нагрев до 110°С.
Объем пробы при каждом вводе должен воспроизводиться с погрешностью не более 1 % по каждому компоненту.
5.1.1.3 Две колонки с одинаковым типом сорбента и одинаковых размеров.
Вторую колонку обычно используют для компенсации дрейфа во время программирования температуры. Если дрейф компенсируют с помощью электронного интегратора, то использование второй колонки не обязательно.
Колонки должны удовлетворять следующим требованиям;
a) металлическая трубка, имеющая следующие характеристики:
- материал: нержавеющая сталь, номер 20 (AISI тип 316) 1), очищенная и обезжиренная;
- длина: 1 м;
- внутренний диаметр: 2 мм;
- форма: подходящая для хроматографа;
- радиус: подходящий для хроматографа.
Примечание - Если используется колонка длиной 3 м, температуру колонки следует повысить до 40°С (приложение А);
1) Аналогом является нержавеющая сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632.
b) насадка, молекулярное сито 13Х, размер частиц от 150 до 180 мкм (от 80 до 100 меш):
- метод заполнения: любой подходящий метод, обеспечивающий равномерное заполнение колонки;
- кондиционирование: в течение 8 ч при температуре около 350°С в потоке тщательно осушенного газа-носителя.
Примечание - Некоторые устройства ввода не предназначены для работы при температуре выше 250°С, и поэтому могут возникнуть проблемы кондиционирования колонок.
5.1.1.4 Детектор по теплопроводности (ДТП).
5.1.2 Для определения азота, диоксида углерода и углеводородов от C1 до С8 используют аппаратуру со следующими блоками и характеристиками.
5.1.2.1 Газовый хроматограф, пригодный для работы с двумя колонками и оборудованный последовательно соединенными ДТП и ПИД.
a) термостат колонок и регулятор температуры, состоящий из:
- термостата, позволяющего поддерживать температуру колонки в пределах ± 0,5°С в диапазоне от 35°С до 350°С.
Примечание - Для установки температуры 35°С при высокой температуре окружающей среды может понадобиться устройство для охлаждения, например устройство для охлаждения с помощью жидкого диоксида углерода или жидкого азота;
- регулятора температуры, состоящего из линейного программатора, способного обеспечивать скорость подъема температуры 15°С/мин в установленном диапазоне;
b) регулятор потока, позволяющий поддерживать соответствующие скорости потока газа-носителя.
5.1.2.2 Устройство ввода пробы (кран-дозатор), состоящее из крана ввода проб газа с объемом дозы 1 мл и выдерживающее нагрев до 110°С.
5.1.2.3 Две колонки с одинаковым типом сорбента и одинаковых размеров.
Вторую колонку обычно используют для компенсации дрейфа во время программирования температуры. Если дрейф компенсируют с помощью электронного интегратора, то использование второй колонки не обязательно.
Колонки должны удовлетворять следующим требованиям:
a) металлическая трубка, имеющая следующие характеристики:
- материал: нержавеющая сталь, номер 20 (AISI тип 316) 1), очищенная и с удаленной смазкой;
- длина: 3 м;
- внутренний диаметр: 2 мм;
- форма: подходящая для хроматографа;
- радиус: подходящий для хроматографа;
b) сорбент - Porapak R, фракция 150 - 180 мкм (100 - 80 меш);
- метод заполнения: любой подходящий метод, обеспечивающий однородное заполнение колонки;
- кондиционирование: в течение 8 ч при температуре 230°С в потоке тщательно осушенного газа-носителя.
5.1.2.4 Детекторы:
- для углеводородных компонентов до С3 включительно - детектор теплопроводности (ДТП);
- для углеводородов от С4 до С8 - пламенно-ионизационный детектор (ПИД).
Этан и пропан можно детектировать с помощью ПИД если значение их молярной доли не превышает 1 %. В любом случае постоянная времени не должна превышать 0,1 с. Если в качестве сравнительного компонента используется С3, то его следует детектировать с помощью ПИД;
- ДТП и ПИД следует соединять последовательно.
Примечание - Если значение молярной доли кислорода менее 0,02 %, то значение молярной доли азота можно получить при анализе на колонке с Porapak R, предполагая, что водород отсутствует в газовой пробе,
6.1 Условия работы газового хроматографа
6.1.1 Определение гелия, водорода, кислорода и азота
Должны соблюдаться следующие условия работы аппаратуры (5.1.1):
a) термостат и колонка:
- начальная температура: 35°С в течение 7 мин:
- скорость подъема температуры до 250°С: 30°С/мин;
- конечная температура: 250°С, поддерживают в течение 10 мин.
Примечание - Альтернативные методики анализа на колонке с молекулярным ситом 13Х приведены в приложении А. Изменения параметров программирования температуры могут привести к лучшему разделению;
b) расход газа-носителя аргона: 10 мл/мин;
c) детектор - ДТП:
- детектор устанавливают в соответствии с инструкциями изготовителя; - температура: от 140°С до 160°С;
- газ-носитель: аргон,
6.1.2 Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С1 - С8
6.1.2.1 Условия работы газового хроматографа
Должны соблюдаться следующие условия работы аппаратуры (5.1.2):
a) термостат и колонка:
- начальная температура: 35°С в течение 3 мин;
- скорость подъема температуры до 200°С: 15°С/мин;
- конечная температура: 200°С, поддерживают в течение 30 мин;
b) расход газа-носителя гелия: 35 мл/мин;
c) детектор:
- детектор устанавливают в соответствии с инструкциями изготовителя;
- детектор ПИД:
i) температура: от 290°С до 310°С;
ii) газ-носитель: гелий;
- детектор теплопроводности ДТП:
i) температура: от 240°С до 260°С;
ii) газ-носитель: гелий.
6.1.2.2 Проверка стабильности колонки
Стабильность нулевой линии колонки проверяют с помощью холостых опытов.
Не должно возникать индивидуального пика, соответствующего компоненту с молярной долей, превышающей 0,04 %. Если есть более высокие пики, то холостые опыты повторяют до получения удовлетворительной хроматограммы. При необходимости заполняют новые колонки, используя Poparak R предпочтительно из другой партии.
Примечание 1 - Разные партии Poparak R могут иметь различную эффективность. Например, последовательность бензола и циклогексана может стать обратной. Поэтому рекомендуется время от времени определять значения времени удерживания бензола и циклогексана, а также проводить эту процедуру после установки новой колонки.
Примечание 2 - Стабильность нулевой линии можно проверить следующим образом:
а) поднимают температуру термостата до конечной температуры, чтобы очистить газовый тракт от накопленных загрязнений;
b) понижают температуру до начального значения;
c) вводят ГСО с низким значением молярной доли бутана и запускают температурную программу;
d) после окончания опыта с ГСО понижают температуру термостата до начального значения. Проводят холостой опыт, вводя газ-носитель вместо пробы, и запускают температурную программу;
e) значения молярной доли компонентов С5 - С8 определяют посредством сравнения их пиков с пиком бутана в ГСО.
6.2 Требования к аналитическим характеристикам газохроматографической системы
6.2.1 Эффективность разделения
6.2.1.1 Колонка с молекулярным ситом 13Х
При выбранных условиях работы системы высота впадины между пиками, измеренная от нулевой линии, должна быть не более 10 % высоты большего пика, полученного при введении пробы, содержащей эквивалентные количества (молярная доля - около 0,4 %) водорода и гелия (таблица 3). Если этот критерий не выполняется, сорбент регенерируют в течение более продолжительного времени или готовят новую колонку.
Таблица 3 - Необходимое разрешение пиков
Компонент 1 |
Компонент 2 |
Разрешение |
Водород |
Гелий |
Не менее 0,1 |
Разрешение пиков оценивают как наименьшую разность для идентифицируемого компонента между показаниями регистрирующего или отображающего устройства, которая может быть достоверно различена.
6.2.1.2 Колонка с Porapak R
При выбранных условиях работы системы высота впадины между пиками 2-метилбутана и пентана над нулевой линией должна быть не более 10 % высоты большего пика, полученного после введения пробы. Если \тот критерий не выполняется, сорбент регенерируют в течение более продолжительного времени или готовят новую колонку.
6.2.2 Отклик
Определяют характеристики отклика для каждого из газов в соответствии с ГОСТ 31371.2, не реже чем один раз в год 1).
1) Процедуру проводят для контроля стабильности градуировочной характеристики. Периодичность контроля устанавливают в конкретной методике выполнения измерений.
6.2.3 Относительный коэффициент чувствительности
Относительные коэффициенты чувствительности определяют в соответствии с ГОСТ 31371.2.
6.3 Выполнение измерений
6.3.1 Схема анализа
Анализ выполняют следующим образом:
a) анализируют ГСО и газовую пробу в соответствии с ГОСТ 31371.1, раздел 11;
b) измеряют содержание метана, этана, пропана, возможно бутана, азота и диоксида углерода методом прямых измерений с использованием построенных градуировочных характеристик;
c) измеряют содержание кислорода, водорода и гелия с помощью двух аттестованных ГСО;
d) группы соединений не определяют;
e) обратную продувку не проводят;
f) измеряют содержание более тяжелых углеводородов от С3 и выше, используя относительные коэффициенты чувствительности. В качестве сравнительного компонента используют пропан (возможно - бутан).
Примеры типичных хроматограмм такого анализа в качестве справочного материала приведены на рисунках А.1 и А.2 (приложение А).
6.3.2 Оценка содержания другим компонентов
Молярную долю других компонентов оценивают в соответствии с ГОСТ 31371.1. Обратную продувку не проводят.
7.1 Вычисление
7.1.1 Молярные доли
Значения молярной доли компонентов в газовой пробе вычисляют в соответствии с ГОСТ 31371.1.
7.1.2 Поправка на присутствие кислорода
Обычно природный газ не содержит кислорода. Однако если обнаружено, что пробы природного газа содержат кислород из-за неправильного отбора газовой пробы, следует исправить значение молярной доли азота и всех других компонентов в соответствии со следующей методикой;
а) проба содержит более 0,02 % кислорода. В этом случае исправленное значение молярной доли азота вычисляют по формуле
|
(1) |
где - значение молярной доли азота после введения поправки на молярную долю из-за загрязнения воздухом, %;
- значение молярной доли азота в пробе после нормализации, %;
- значение молярной доли кислорода в пробе после нормализации, %.
В формуле (1) предполагается, что отклики ДТП для азота и кислорода равны;
b) проба содержит менее 0,02 % кислорода. В этом случае, исправленное значение молярной доли азота вычисляют по формулам (1) или (2).
1) Если анализ азота выполняют на колонке с молекулярным ситом 13Х, применяют формулу (1).
2) Если анализ азота выполняют на колонке с Porapak R, то применяют формулу (2)
|
(2) |
В формуле (2) предполагается, что отклики ДТП для азота и кислорода равны.
Значение молярной доли j-гo компонента в пробе хj,c, выраженное в процентах, исправленное с учетом содержания кислорода, нормализуется до 100 % в соответствии с формулой
|
(3) |
где хj,c - нормализованное значение молярной доли j-гo компонента в пробе, %;
- ненормализованное значение молярной доли j-го компонента в пробе, %;
п - общее число компонентов;
п - 2 - общее число компонентов за исключением кислорода и азота, определенных отдельно как на колонке с молекулярным ситом 13Х, так и на колонке с Porapak R.
7.2 Прецизионность и точность
Оценку прецизионности и точности результатов измерений проводят в соответствии с ГОСТ 31371.2.
Типичные значения прецизионности приведены в приложении В.
Прокол анализа должен содержать информацию в соответствии с ГОСТ 31371.1, раздел 14.
Обе аналитические колонки размещаются в одном термостате колонок с линейным программатором температуры, обеспечивающим скорость подъема температуры 30°С/мин в установленном диапазоне.
Колонку с молекулярным ситом 13Х используют для определения гелия, водорода, кислорода. Детектирование этих компонентов выполняется ДТП. Газовую пробу вводят с помощью крана-дозатора с объемом дозы 1 мл. Для установления необходимого расхода аргона применяют регуляторы потока.
Колонку с Porapak R используют для определения азота, диоксида углерода, углеводородов от метана до нормального октана. Детектирование выполняют с помощью ДТП, последовательно соединенного с ПИД. Газовую пробу вводят с помощью крана-дозатора с объемом дозы 1 мл. Для установления необходимого расхода гелия применяют регуляторы потока.
Характеристики такой хроматографической системы приведены в таблице А.1
Таблица А.1- Характеристики хроматографической системы
Определение |
Гелий, водород, кислород |
Азот, диоксид углерода, метан до нормального октана |
Колонка |
|
|
Неподвижная фаза |
Молекулярное сито |
Porapak R |
Длина, м |
3 |
3 |
Внутренний диаметр, мм |
2 |
2 |
Размер, меш |
80 - 100 |
80 - 100 |
Металлическая труба |
Нержавеющая сталь |
Нержавеющая сталь |
Газ-носитель (расход, мл/мин) |
Аргон (30) |
Гелий (30) |
Детектор |
ДТП |
ДТП и ПИД |
Устройство ввода пробы |
|
|
Дозируемый объем, мл |
1 |
1 |
Температура крана, °С |
110 |
110 |
Температурный режим |
|
|
Начальная температура, °С |
40 |
40 |
Продолжительность, мин |
12 |
12 |
Скорость подъема, °С/мин |
15 |
15 |
Конечная температура, °С |
200 |
200 |
Продолжительность, мин |
30 |
30 |
Типичные значения сходимости и воспроизводимости, которые были оценены при межлабораторном испытании в рамках проекта ИСО/ТК 158/ПК 2 в октябре 1986 г. с участием производящих, поставляющих, отгружающих газовых компаний и коммерческих лабораторий из Бельгии, Германии, Норвегии, Нидерландов и Соединенного Королевства, приведены в таблице В.1.
Таблица В.1 - Сходимость и воспроизводимость результатов измерений
В процентах
Молярная доля х |
Сходимость |
Воспроизводимость |
||
абсолютная |
относительная |
абсолютная |
относительная |
|
х < 0,1 |
0,003 |
- |
0,006 |
- |
0,1 < x < 1 |
- |
3 |
- |
6 |
1 < x < 50 |
- |
1 |
- |
3 |
50< x < 100 |
- |
0,1 |
- |
0,2 |
Примечание - Приведенные значения были получены экспериментально и указывают на эффективность метода. Их нельзя сравнивать со значениями по прецизионности, упомянутыми в приложениях других частей комплекса стандартов, поскольку они получены, исходя из качества ГСО и навыков персонала лабораторий. |
Таблица С.1
Обозначение и наименование международного стандарта |
Степень соответствия |
Обозначение и наименование межгосударственного стандарта |
ИСО 6974-1:2000 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа» |
MOD |
«Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа» |
ИСО 6974-2:2001 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2. Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных» |
MOD |
«Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 2, Характеристики измерительной системы и статистические оценки данных» |
ИСО 6974-4:2000 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - C5 и С6+ лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок» |
MOD |
«Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - C5 и С6+ лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок» |
ИСО 6974-5:2000 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - C5 и С6+ в лаборатории и при непрерывном контроле процесса с использованием трех колонок» |
MOD |
«Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - C5 и С6+ в лаборатории и при непрерывном контроле процесса с использованием трех колонок» |
ИСО 6974-6:2002 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - С8 с использованием трех капиллярных колонок» |
MOD |
«Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1 - С8 с использованием трех капиллярных колонок» |
Ключевые слова: природный газ, компонентный состав, хроматографический метод анализа, насадочные колонки, водород, гелий, кислород, азот, диоксид углерода, углеводороды