[發(fā)明專利]一種天然氣中系列烴類化合物碳同位素分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410057169.0
• 申請(qǐng)日: 2014-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN103913534A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李中平;李立武;邢藍(lán)田;劉艷;王作棟;曹春輝;杜麗;楊輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心
• 主分類號(hào): G01N30/88
• 分類號(hào): G01N30/88
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣的分析方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣中系列烴類化合物碳同位素分析方法。

背景技術(shù)

特定化合物的穩(wěn)定同位素組成已逐漸發(fā)展成為重要的示蹤工具在地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域中起到重要的作用。該技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)隨著氣相色譜(Gas?Chromatography，GC)與同位素比質(zhì)譜(Isotope?Ratio?Mass?Spectrometry，IRMS)成功對(duì)接而實(shí)現(xiàn)，目前已實(shí)現(xiàn)特定化合物的¹³C/¹²C、²H／¹H、¹⁵N／¹⁴N、¹⁸O/¹⁶O等元素的同位素組成分析。由于碳同位素在自然界中的特殊地位，其同位素組成已在油氣地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、生物地球化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。例如：在油氣地球化學(xué)研究領(lǐng)域，可以利用天然氣中CH₄、C₂H₆、C₃H₈等烴類化合物的碳同位素組成特征來(lái)判識(shí)天然氣的沉積環(huán)境、成因類型、演化程度、運(yùn)移方式等，從而為油氣勘探開發(fā)起到指導(dǎo)作用。但由于上述烴類分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、種類單一，其同位素組成易受到多種地質(zhì)作用的影響，使結(jié)果具有多解性。因此開展更高碳數(shù)烴類化合物的同位素組成分析對(duì)進(jìn)一步探索新的油氣同位素地球化學(xué)指標(biāo)具有一定的科學(xué)意義。

天然氣中系列全烴化合物可分為鏈烷烴、環(huán)烷烴、苯系物(BTEX)等，這類化合物一般被認(rèn)為是干酪根熱催化裂解的產(chǎn)物，它們與天然氣形成母質(zhì)有密切的關(guān)系。此類化合物雖然在天然氣中含量較低，但化合物數(shù)量多，也是石油、天然氣共有成分，因此是油氣綜合研究的地球化學(xué)紐帶。自上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，已有學(xué)者嘗試?yán)锰烊粴庵胁糠州p烴類化合物的相對(duì)含量特征來(lái)進(jìn)行天然氣的成因類型的識(shí)別、氣源對(duì)比、聚集成藏等研究。

早在上個(gè)世紀(jì)90年代初，天然氣中常規(guī)含量烴類化合物碳同位素在線分析方法已經(jīng)建立，但由于GC-IRMS系統(tǒng)靈敏度相對(duì)較低，對(duì)碳來(lái)說(shuō)，單個(gè)化合物平均需5nmol才達(dá)到儀器的正常檢測(cè)限，而天然氣中微量烴類化合物濃度一般隨著碳數(shù)增加呈現(xiàn)明顯遞減，其含量一般從mg／L到μg／L級(jí)別，因此樣品預(yù)處理難度較大，相應(yīng)的分析方法一直沒(méi)有建立，因此相關(guān)地球化學(xué)研究一直沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，目前僅有個(gè)別相關(guān)化合物碳同位素應(yīng)用的報(bào)道。而利用傳統(tǒng)的氣體富集方法，如：吹掃捕集法，其操作流程復(fù)雜，容易導(dǎo)致同位素分餾。

因此，建立一種快速有效的天然氣中系列烴類化合物的富集方法對(duì)于解決上述問(wèn)題具重要的現(xiàn)實(shí)意義。

固相微萃取技術(shù)(Solid-phase?micro-extraction，SPME)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的樣品前處理技術(shù)，它最先由Pawliszyn等首次提出。由于SPME技術(shù)具有樣品用量少、選擇性強(qiáng)、富集效果明顯、使用方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，目前已實(shí)現(xiàn)與有機(jī)質(zhì)譜、液相色譜等儀器的聯(lián)用，并在環(huán)境檢測(cè)、藥物分析、食品檢測(cè)等諸多領(lǐng)域起到了重要作用。在穩(wěn)定同位素分析領(lǐng)域，Harris等曾利用該技術(shù)開展過(guò)原油中烴類化合物的碳同位素分析方法。近幾年來(lái)，該技術(shù)結(jié)合同位素示蹤方法來(lái)追蹤環(huán)境污染物的運(yùn)移也取得了諸多進(jìn)展。

因此，有必要利用固相微萃取技術(shù)，提供一種對(duì)天然氣中系列烴類化合物進(jìn)行有效富集，并方便快捷的實(shí)現(xiàn)樣品的同位素分析的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種快速有效的天然氣中系列烴類化合物的富集及碳同位素分析方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種天然氣中系列烴類化合物碳同位素分析方法，包括以下步驟：

步驟A，對(duì)天然氣樣品中各種組分烴類化合物進(jìn)行固相微萃取富集；

所述步驟A具體為：

步驟A1，將天然氣樣品裝入容器；

步驟A2，將固相微萃取裝置的萃取頭置入容器中進(jìn)行萃??；

步驟B，烴類化合物進(jìn)行分離，對(duì)未知烴類化合物進(jìn)行定性分析；

所述步驟B具體為：

步驟B1，平衡時(shí)間達(dá)到后，將萃取頭快速取出，插入氣相色譜的進(jìn)樣口，對(duì)吸附富集的樣品進(jìn)行熱解析脫附；步驟B2，靠流動(dòng)相將烴類化合物導(dǎo)入色譜柱并分離成單分子烴類化合物；

步驟B3，對(duì)未知烴類化合物進(jìn)行定性分析；