ASTM D1945-14 Standardowa metoda testowa do analizy gazu ziemnego metodą chromatografii gazowej

Norma „ASTM D1945-14 Standardowa metoda badania gazu ziemnego metodą chromatografii gazowej”, opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania służącą do określania składu chemicznego gazów ziemnych i podobnych mieszanin gazowych w zakresie podanym w tabeli zawartej w normie . Tę metodę badania można skrócić do analizy czystych gazów ziemnych zawierających znikome ilości heksanu i wyższych węglowodorów lub do oznaczania jednego lub więcej składników, w zależności od potrzeb.

Składniki reprezentatywnej próbki są fizycznie rozdzielane za pomocą chromatografii gazowej (GC) i porównywane z danymi kalibracyjnymi uzyskanymi w tych samych warunkach operacyjnych z mieszaniny wzorców odniesienia o znanym składzie. Wiele składników ciężkich w próbce można pogrupować w nieregularne piki, odwracając kierunek przepływu gazu nośnego przez kolumnę, aby pogrupować końce ciężkie jako C5 i cięższe, C6 i cięższe lub C7 i cięższe. Skład próbki oblicza się poprzez porównanie wysokości pików lub powierzchni pików lub obu tych wartości z odpowiednimi wartościami uzyskanymi za pomocą wzorca odniesienia.

Ta metoda badania jest ważna ze względu na dostarczanie danych do obliczenia właściwości fizycznych próbki, takich jak wartość opałowa i gęstość względna, lub do monitorowania stężeń jednego lub większej liczby składników mieszaniny.

Detektor stosowany w tych testach musi być detektorem przewodnictwa cieplnego lub równoważnym pod względem czułości i stabilności. Detektor przewodności cieplnej musi być wystarczająco czuły, aby wytworzyć sygnał o wartości co najmniej 0,25 mV dla 1 mola n-butanu w próbce o objętości 0,5 ml.

W testach tych wykorzystuje się również przyrządy rejestrujące, takie jak rejestratory wykresów paskowych lub integratory elektroniczne lub oba, do obrazowania oddzielnych komponentów. Chociaż rejestrator paskowy nie jest wymagany w przypadku korzystania z integracji elektronicznej, jest wysoce pożądany do oceny działania instrumentu.

Rejestratorem musi być rejestrator z wykresem paskowym o pełnej skali zakresu wynoszącej 5 mV lub mniej. Szerokość grafiki musi wynosić co najmniej 150 mm. Wymagany jest maksymalny czas reakcji pióra 2 s i minimalna prędkość grafiki 10 mm/min. Jeśli chromatogram musi być interpretowany metodami ręcznymi w celu uzyskania pola, preferowane są większe prędkości do 100 mm⁄min.

W przypadku wyświetlaczy innych niż rejestrator wykresowy wymagane są integratory elektroniczne lub obliczeniowe, zapewniające separację i odpowiedź równoważne temu dla rejestratora.

Jednym z elementów wyposażenia używanego w tych testach jest tłumik. Jeżeli chromatogram ma być interpretowany metodami ręcznymi, należy zastosować tłumik sygnału wyjściowego detektora, aby utrzymać maksymalne piki w zakresie wykresu rejestratora. Tłumik powinien mieć dokładność z dokładnością do 0,5 procent pomiędzy krokami zakresu tłumika.

Przed rozpoczęciem badań należy przygotować urządzenie. W tym celu należy najpierw przeprowadzić kontrolę liniowości. Aby określić liniowość reakcji detektora przewodności cieplnej, należy wykonać następującą procedurę:

• Główny składnik będący przedmiotem zainteresowania (metan w przypadku gazu ziemnego) ładuje się do chromatografu poprzez pętlę próbki o stałej wielkości z przyrostami ciśnienia cząstkowego od 13 do 100 kPa lub 13 kPa przy panującym ciśnieniu atmosferycznym.
• Zintegrowane odpowiedzi szczytowe pola wytwarzanego przy każdym przyroście ciśnienia wykreślono w funkcji ich ciśnień cząstkowych.
• Wykreślone wyniki powinny dać linię prostą. Idealnie liniowa odpowiedź wyświetla linię prostą pod kątem 45 stopni przy użyciu wartości logarytmicznych.
• Każda krzywa linia wskazuje, że pętla próbki o stałej objętości jest zbyt duża. Pętlę o stałej objętości należy zastąpić pętlą o mniejszym rozmiarze i powtórzyć powyższą procedurę.
• Dla każdego składnika musi być znana liniowość w interesującym zakresie. Przydatne jest utworzenie tabeli, w której odnotowane zostanie odchylenie współczynnika odpowiedzi przy różnym stężeniu.
• Należy zauważyć, że gazy azotu, metanu i etanu wykazują ściśliwość mniejszą niż 1 procent pod ciśnieniem atmosferycznym. Inne składniki gazu ziemnego wykazują znaczną ściśliwość przy ciśnieniach niższych niż ciśnienie atmosferyczne.
• Większość składników o prężności par mniejszej niż 100 kPa nie może być używana jako czysty gaz do badania liniowości, ponieważ nie wykazują one wystarczającej prężności pary, aby odczyt manometru sięgał 100 kPa. W przypadku tych składników można zastosować mieszaninę zawierającą azot lub metan w celu wytworzenia ciśnienia cząstkowego, które może zwiększyć ciśnienie całkowite do 100 kPa. Korzystając z tabeli podanej w normie dla prężności pary w temperaturze 38 stopni oblicza się maksymalne ciśnienie, przy którym dany składnik może zostać zmieszany z azotem.

Rozpoczynając testy, najpierw uruchamiane są odpowiednie kolumny, jeśli jest to konieczne do żądanego badania. Dostosowuje się warunki pracy i czeka na stabilizację chromatografu. W przypadku heksanów i wyższych pętla próbki jest podgrzewana. Większość nowoczesnych chromatografów posiada piece zaworowe z kontrolowaną temperaturą. Jeżeli piece zaworowe nie są dostępne, zaleca się zamontowanie zaworu do pobierania próbek gazu w piecu chromatograficznym i eksploatację go w temperaturze kolumny.

Gdy przyrząd jest już wyraźnie ustabilizowany, przeprowadza się przebiegi kontrolne na wzorcu referencyjnym w celu określenia powtarzalności przyrządu. Dwie kolejne kontrole muszą mieścić się w granicach powtarzalności dla aktualnej procentowej zawartości molowej każdego składnika.

Średnia z dwóch kolejnych kontroli lub ostatnia kontrola, która mieści się w granicach powtarzalności poprzedniej kontroli każdego elementu, może być stosowana jako wzorzec odniesienia dla wszystkich kolejnych serii, aż do wystąpienia zmiany warunków pracy przyrządu.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które zapewnia przedsiębiorstwom z różnych sektorów, nasza organizacja, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, zapewnia certyfikację i badania określone w normie „ASTM D1945-14 Standardowa metoda testowa dla analiza gazu ziemnego metodą chromatografii gazowej”. Świadczy także usługi.