[發(fā)明專利]天然氣中烴類化合物碳同位素分析色譜分離方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710388334.4
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107831250A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟正;李鉅源;王學(xué)軍;李祥臣;劉慶;李政;陶軍明;綦艷麗;王寶山;鮑燕;張蕾;韓冬梅;林晶;趙蘭全;王大洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院
• 主分類號: G01N30/06
• 分類號: G01N30/06;G01N30/72
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所37224
• 代理人: 劉亞寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天然氣中烴類化合物碳同位素分析色譜分離方法，屬于天然氣的分析方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

天然氣中烴類氣體同位素已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地球化學(xué)研究領(lǐng)域，目前已經(jīng)在天然氣成因判識，有機(jī)和無機(jī)天然氣的判識、生物-熱催化過渡帶氣的鑒定都有了廣泛的應(yīng)用，因此，實(shí)現(xiàn)天然氣中烴類氣體同位素的準(zhǔn)確鑒定，具有重要的理論和實(shí)際意義。

為了準(zhǔn)確測定天然氣中的烴類氣體的碳同位素?cái)?shù)值，人們開發(fā)了在線分析方法，在線分析方法雖然可以快速分離檢測，然而，由于在線系統(tǒng)存在進(jìn)樣量少(約10μL)，數(shù)據(jù)易于產(chǎn)生波動的問題，因此，通過手動進(jìn)樣，色譜分離富集烴類氣體，并通過同位素質(zhì)譜儀檢測天然氣中烴類氣體的方法，是實(shí)現(xiàn)天然氣中烴類氣體同位素準(zhǔn)確測定的有效方法，合適的色譜分離條件是決定天然氣中烴類氣體能否準(zhǔn)確測定的關(guān)鍵因素。因此，創(chuàng)建一種合理且有效改善上述缺失的天然氣中烴類氣體有效分離的色譜方法，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種天然氣中烴類化合物碳同位素分析色譜分離方法，本發(fā)明通過色譜分離和程序切換閥相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了天然氣中烴類氣體的有效分離富集，并進(jìn)而通過同位素檢測系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了天然氣中烴類氣體的準(zhǔn)確測定。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種天然氣中烴類化合物碳同位素分析色譜分離方法，包括以下步驟：

(1)取3ml天然氣樣品(通過進(jìn)樣器取樣)，注入氣相色譜儀器的樣品環(huán)中，并通過樣品環(huán)進(jìn)入填充柱中，進(jìn)行色譜分離，色譜的升溫程序設(shè)定為：初始溫度為40℃，恒溫1分鐘，然后以5℃/min升溫至165℃，恒溫15分鐘，載氣為氦氣，流速為13mL/min；所述填充柱為propack Q填充柱(是現(xiàn)有技術(shù)中已有的填充柱)；收集分離出的烴類化合物，所述烴類化合物包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷；

優(yōu)選的，所述propack填充柱的內(nèi)徑為5mm，長度為2m；

優(yōu)選的，所述氣相色譜儀器的型號為安捷倫6890；

(2)碳同位素分析。

進(jìn)一步地，碳同位素分析的具體方法為：將分離得到的甲烷氣體在高溫反應(yīng)管中與氧氣反應(yīng)，將得到的反應(yīng)氣體依次通過液氮冷阱與酒精冷阱，實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w與水、氦氣和氧氣的分離，將得到的二氧化碳?xì)怏w在同位素質(zhì)譜儀中進(jìn)行檢測，即可得到天然氣中甲烷碳同位素的數(shù)值；再依次將乙烷、丙烷、丁烷和戊烷進(jìn)行同樣的操作；最終得到天然氣中的烴類氣體甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的碳同位素?cái)?shù)值。

本發(fā)明的方法，采用色譜分離法和程序切換閥相結(jié)合，先進(jìn)行色譜分離，然后將分離的烴類化合物用于同位素檢測，實(shí)現(xiàn)天然氣中烴類化合物同位素的準(zhǔn)確測定，在色譜分離過程中，盡可能做到色譜峰之間的具有適宜的出峰間隔(大于3分鐘)，配合程序切換閥，有利于天然氣中烴類氣體后續(xù)的手動制備。

本發(fā)明的方法，優(yōu)化了色譜條件，篩選得到了效果最佳的色譜條件：采用propack Q填充柱(Φ5，長度2m，)，以氦氣作為載氣，控制流速為13ml/min，程序升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，恒溫1分鐘，然后以5℃/min升溫至165℃，恒溫10分鐘，可以實(shí)現(xiàn)天然氣中烴類氣體的有效分離，解決了天然氣中烴類氣體難以準(zhǔn)確有效分離富集的問題，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天然氣中烴類氣體同位素的準(zhǔn)確測定。本發(fā)明的方法專屬性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高，操作簡便。

附圖說明

圖1：propack N填充柱天然氣色譜分離圖。

圖2：慢載氣流速天然氣色譜分離圖。

圖3：快載氣流速天然氣色譜分離圖。

圖4：一次程序升溫法天然氣色譜分離圖。

圖5：最優(yōu)條件天然氣色譜分離圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

下述實(shí)施例中所涉及的儀器、試劑、材料等，若無特別說明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)儀器、試劑、材料等，可通過正規(guī)商業(yè)途徑獲得。下述實(shí)施例中所涉及的實(shí)驗(yàn)方法，檢測方法等，若無特別說明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法，檢測方法等。

實(shí)施例1 天然氣中烴類化合物碳同位素分析色譜分離方法

步驟如下：通過進(jìn)樣器取3ml天然氣樣品，注入氣相色譜儀器的樣品環(huán)中，并通過樣品環(huán)進(jìn)入填充柱中，進(jìn)行色譜分離，收集分離出的烴類化合物(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷)；色譜儀器與條件如下：

氣相色譜儀：安捷倫6890；

色譜柱：propack N填充柱；

載氣流速：5mL/min；