Химический анализ природного газа

Химический анализ природного газа

ГОСТ 31371.1-2008
(ИСО 6974-1:2000)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ С ОЦЕНКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

РУКОВОДСТВО ПО ПРОВЕДЕНИЮ АНАЛИЗА

Natural gas. Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography method. Part 1. Guidelines for tailored analysis

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»

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 N 33 от 6 июня 2008 г.)

За принятие стандарта проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 6974-1:2000 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа» (ISO 6974-1:2000 «Natural gas — Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography — Part 1: Guidelines for tailored analysis»). При этом дополнительные положения, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики страны и/или особенностей межгосударственной стандартизации, выделены курсивом

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 декабря 2008 г. N 340-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31371.1-2008 (ИСО 6974-1:2000) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2010 г.

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»

Введение

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 С с использованием двух насадочных колонок;

— Часть 4. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С-С и С в лаборатории и с помощью встроенной измерительной системы с использованием двух колонок;

— Часть 5. Определение азота, диоксида углерода и углеводородов С-С и С в лаборатории и при непрерывном контроле с использованием трех колонок;

— Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов С-С 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 результатов измерений.

Части 1-6 являются модифицированными по отношению к соответствующим международным стандартам ИСО 6974-1 — ИСО 6974-6.

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.

Настоящий стандарт представляет собой руководство по проведению анализа природного газа с целью определения значений молярных долей основных компонентов.

Весь комплекс стандартов описывает методы анализа природного газа с оценкой неопределенности. Этот подход можно использовать для вычисления теплоты сгорания и других аддитивных физических свойств газа с оценкой неопределенности.

Часть 2 описывает определение характеристик измерительных систем и статистический подход к обработке данных с целью получения оценки неопределенностей значений молярной доли компонентов.

Часть 3 и последующие части описывают различные методы анализа, которые можно применять только вместе с частями 1 и 2.

Части 1 и 2 представляют основную часть комплекса стандартов. Выбранный метод, описанный в части 3 или в других частях настоящего стандарта или взятый из любого другого источника, должен соответствовать частям 1 и 2.

В приложении А приведено сравнение характеристик типичных методов анализа, описанных в части 3 и последующих частях.

Все части разработаны для измерений содержания Н, Не, О, N, CO, отдельных углеводородов и/или общего числа углеводородов, например выше С, определенных как С. Они неприменимы к другим второстепенным компонентам, когда их вклад в физические свойства незначителен или может считаться постоянным. Среди них есть компоненты потенциально природного происхождения, такие как Аr, НО и соединения серы, и компоненты, появляющиеся в результате обработки газа, такие как метанол, гликоли и амины.

Описанный метод позволяет обнаружить и измерить содержание попавшего в пробу воздуха в случае точечного отбора проб и лабораторного анализа, но не является обязательным для поточного метода анализа.

Хотя анализ сам по себе относительно прост, с его помощью можно получить результат с высокой точностью при условии, что он выполняется по тщательно разработанной методике. Она включает краткое описание этапов проведения анализа, задание рабочих параметров и установление аналитической процедуры. Однако на практике при разработке метода, удовлетворяющего требованиям конкретного применения, устанавливают ограниченное число этапов. После этого необходимый объем работы и необходимые вычисления будут соответственно уменьшены.

В настоящем стандарте описаны все важные этапы подготовки к анализу.

Предполагая, что совокупность результатов анализа подчиняется нормальному распределению, с помощью контрольных карт можно получить информацию о том, удовлетворительно ли работают измерительная система и применяемый метод. По этой причине применение контрольных карт описывается в приложении В настоящего стандарта.

Все части можно использовать в каждодневной практике лаборатории и для потоковых измерений, они охватывают следующие вопросы и варианты их решения:

— прямолинейные или полиномиальные градуировочные зависимости;

— градуировку по одной точке или многоуровневую градуировку;

— изменение порядка выхода компонентов с помощью обратной продувки для сброса, изменение порядка выхода компонентов с помощью обратной продувки для измерения или прямое элюирование всех компонентов;

— абсолютную градуировку или с помощью относительных коэффициентов чувствительности;

— применение детектора по теплопроводности — ДТП (катарометра), а в некоторых случаях дополнительно возможно применение пламенно-ионизационного детектора (ПИД).

При разработке методики выполнения измерений следует выбрать конкретный вариант из предложенного набора. Следует оценить последствия выбранной комбинации. Процедура такой оценки описывается в настоящем стандарте. Если при оценке полученные характеристики оказались хуже требуемых, можно выбрать другую комбинацию, в таком случае следует полностью повторить процедуру оценки.

1 Область применения

В настоящем стандарте приведены руководящие указания по количественному анализу компонентов природного газа, диапазоны молярной доли которых приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Диапазоны молярной доли компонентов, на которые распространяется настоящий стандарт

Источник

Тема 7. Методы анализа основных показателей качества природного газа Методы газового анализа

Вопросы рационального использования газа, создания эффек­тивных газоиспользующих установок и их автоматизации не могут быть решены без знания физических свойств газа и способов их контроля, позволяющих вести процесс сжигания газа в соответствии с режимными картами. Основной задачей анализа горючих газов является определение их компонентного состава, физиче­ских и теплофизических свойств и состава продуктов сгорания, так как свойства технических газов зависят от свойств отдельных ком­понентов, входящих в их состав. Контроль за сжиганием газа пре­дусматривает определение состава продуктов сгорания; контроль безопасности производств, связанных с использованием газа, — определение наличия в атмосфере помещений токсичных и взры­воопасных веществ.

Газовый анализ подразделяется на общий и специальный. Для количественного определения природных и искусственных газов применяется общий анализ. Приборы, предназначенные для ана­лиза газов, называются газоанализаторами.

В зависимости от того какие свойства газа используют при ана­лизе, методы газового анализа условно разделяют на химические и физические.

Химические методы основаны на последовательном избиратель­ном поглощении компонентов газовой смеси различными погло­тителями или на сжигании горючих газов с последующим анали­зом продуктов горения. При поглощении благодаря химическому взаимодействию поглотителя с компонентами газовой смеси и растворению продуктов реакции объем газа уменьшается. Если в газовой смеси определяют несколько компонентов, то их последо­вательно удаляют из смеси и после каждого определения измеря­ют объем. Содержание компонентов определяют по разности объе­мов до и после поглощения.

Физические методы основаны на измерении какой-либо физи­ческой величины, находящейся в закономерной зависимости от состава газа. При этом используют такое физическое свойство га­зового компонента, которое значительно отличается от того же свойства остальных компонентов газовой смеси. Иногда анализ проводят путем сравнения с эталонным газом, для которого дан­ное свойство известно. Свойства газов, используемые в газовом анализе, разнообразны. Наиболее часто применяют следующие методы анализа.

Денсиметрический. Метод основан на сравнении массы ана­лизируемого газа с массой известного газа. Обычно определяют плотность по воздуху. Этим методом в многокомпонентной смеси можно определить только содержание одного компонента, имею­щего плотность, отличающуюся от плотности всех остальных ком­понентов смеси. Из рассматриваемых нами газов этот метод наибо­лее применим к определению диоксида углерода (С02) в отходя­щих газах, который по плотности резко отличается от остальных компонентов смеси.

Термокондуктометрический. В основе метода — сравнение относительной теплопроводности газов. При анализе многокомпо­нентной смеси можно определить концентрацию только одного компонента, причем теплопроводность остальных компонентов дол­жна быть примерно одинаковой. Метод применим для определе­ния С02, Н2, S02 в продуктах горения, причем при определении одного из этих компонентов два других должны быть удалены из газовой смеси.

Термохимический. Этот метод применим при анализе горю­чих газов (СО, СН4, Н2). В нем используется тепловой эффект ре­акции горения этих компонентов. Сжигая СО, Н2 и СН4 при раз­личных температурах, можно проводить их раздельный анализ.

Манометрический. В основе метода — измерение разреже­ния, получающегося в результате реакции анализируемого газа с соответствующим поглотителем.

Вискозиметрический. Метод основан на измерении вязкости газа.

Оптический. Метод базируется на различной способности га­зов поглощать инфракрасные или ультрафиолетовые лучи, срав­нении коэффициентов преломления анализируемого газа и газа известной концентрации, спектральных измерениях и т.д.

Магнитный. Метод основан на свойстве газов втягиваться в магнитное поле. Особенно сильной магнитной восприимчивостью (парамагнитными свойствами) обладает кислород (02). Поэтому при анализе газовой смеси на 02 часто пользуются этой отличи­тельной его особенностью.

Сорбционный. Метод предусматривает определение адсорб­ции или десорбции анализируемого компонента газовой смеси. Наиболее распространенным видом данного анализа является хро­матографический метод, основанный на адсорбции составляющих сложной газовой смеси, а затем последовательном выделении от­дельных компонентов.

Масс-спектрометрический. Метод основан на разделении ком­понентов смеси в вакууме под воздействием магнитных и электри­ческих полей.

Источник