ASTM D1945-14 Štandardná testovacia metóda na analýzu zemného plynu plynovou chromatografiou

Norma „ASTM D1945-14 Štandardná testovacia metóda na analýzu zemného plynu plynovou chromatografiou“, ktorú vydala Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje testovaciu metódu na stanovenie chemického zloženia zemných plynov a podobných zmesí plynov v rozsahu zloženia uvedenom v tabuľke uvedenej v norme . Túto testovaciu metódu možno skrátiť na analýzu čistých zemných plynov obsahujúcich zanedbateľné množstvo hexánu a vyšších uhľovodíkov alebo na stanovenie jednej alebo viacerých zložiek podľa potreby.

Zložky v reprezentatívnej vzorke sa fyzikálne oddelia plynovou chromatografiou (GC) a porovnajú sa s kalibračnými údajmi získanými za rovnakých prevádzkových podmienok zo zmesi referenčných štandardov známeho zloženia. Viaceré zložky ťažkého konca vzorky môžu byť zoskupené do nepravidelných píkov obrátením smeru prechodu nosného plynu cez kolónu, aby sa ťažké konce zoskupili ako C5 a ťažšie, C6 a ťažšie alebo C7 a ťažšie. Zloženie vzorky sa vypočíta porovnaním výšok píkov alebo plôch píkov, prípadne oboch, so zodpovedajúcimi hodnotami získanými s referenčným štandardom.

Táto testovacia metóda je dôležitá na poskytovanie údajov na výpočet fyzikálnych vlastností vzorky, ako je výhrevnosť a relatívna hustota, alebo na monitorovanie koncentrácií jednej alebo viacerých zložiek v zmesi.

Detektor použitý v týchto skúškach musí byť typu s tepelnou vodivosťou alebo ekvivalentným z hľadiska citlivosti a stability. Detektor tepelnej vodivosti musí byť dostatočne citlivý, aby produkoval signál aspoň 0,25 mV na 1 mol n-butánu v 0,5 ml vzorke.

Tieto testy tiež používajú záznamové nástroje, ako sú zapisovače pásových grafov alebo elektronické integrátory, alebo oboje, na zobrazenie oddelených komponentov. Aj keď pri použití elektronickej integrácie nie je potrebný zapisovač pásových grafov, je veľmi žiaduci na vyhodnotenie výkonu prístroja.

Zapisovačom musí byť páskový zapisovač so stupnicou v celom rozsahu 5 mV alebo menej. Šírka grafiky musí byť minimálne 150 mm. Vyžaduje sa maximálna doba odozvy pera 2 s a minimálna rýchlosť grafiky 10 mm/min. Ak sa chromatogram musí interpretovať pomocou manuálnych metód na získanie polí, uprednostňujú sa vyššie rýchlosti až do 100 mm⁄min.

Elektronické alebo výpočtové integrátory, ktorých separácia a dôkaz odozvy sú ekvivalentné tomu pre zapisovače, sa vyžadujú pre iné zobrazovacie zariadenia ako zapisovač.

Jedným zo zariadení používaných v týchto testoch je atenuátor. Ak sa má chromatogram interpretovať pomocou manuálnych metód, mal by sa použiť atenuátor s výstupným signálom detektora, aby sa udržali maximálne píky v rozsahu záznamovej tabuľky. Atenuátor by mal byť medzi krokmi rozsahu tlmiča presný s presnosťou 0,5 percenta.

Pred začatím testov je potrebné zariadenie pripraviť. Na tento účel by sa mala najskôr vykonať kontrola linearity. Na určenie linearity odozvy pre detektor tepelnej vodivosti je potrebné vykonať nasledujúci postup:

• Hlavná zložka, ktorá je predmetom záujmu (metán pre zemný plyn) sa naplní do chromatografu cez vzorkovaciu slučku s pevnou veľkosťou s prírastkami parciálneho tlaku 13 až 100 kPa alebo 13 kPa pri prevládajúcom atmosférickom tlaku.
• Integrované špičkové odozvy pre pole vytvorené pri každom prírastku tlaku sú vynesené proti ich parciálnym tlakom.
• Vynesené výsledky by mali poskytovať priamku. Dokonale lineárna odozva zobrazuje priamku pod uhlom 45 stupňov pomocou logaritmických hodnôt.
• Akákoľvek zakrivená čiara znamená, že slučka vzorky s konštantným objemom je príliš veľká. Menšia veľkosť slučky by mala nahradiť slučku s konštantným objemom a vyššie uvedený postup by sa mal zopakovať.
• Pre každý komponent musí byť známa linearita v rozsahu záujmu. Je užitočné vytvoriť tabuľku, ktorá zaznamenáva odchýlku faktora odozvy s meniacou sa koncentráciou.
• Treba poznamenať, že plyny dusík, metán a etán vykazujú stlačiteľnosť menšiu ako 1 percento pri atmosférickom tlaku. Ostatné zložky zemného plynu vykazujú výraznú stlačiteľnosť pri tlakoch nižších ako je atmosférický tlak.
• Väčšinu komponentov s tlakom pár nižším ako 100 kPa nemožno použiť ako čistý plyn na štúdiu linearity, pretože nevykazujú dostatočný tlak pár na meranie vákua do 100 kPa. Pre tieto komponenty je možné použiť zmes obsahujúcu dusík alebo metán na vytvorenie parciálneho tlaku, ktorý môže zvýšiť celkový tlak až na 100 kPa. Pomocou tabuľky uvedenej v norme pre tlak pár pri 38 stupňoch sa vypočíta maximálny tlak, pri ktorom je možné konkrétnu zložku zmiešať s dusíkom.

Pri spustení testov sa najskôr vykonajú príslušné stĺpce, ak je to potrebné pre požadovanú štúdiu. Upravia sa prevádzkové podmienky a čaká sa na stabilizáciu chromatografu. Pre hexány a vyššie sa slučka vzorky zahrieva. Väčšina moderných chromatografov má ventilové pece s reguláciou teploty. Ak nie sú k dispozícii ventilové pece, odporúča sa namontovať plynový vzorkovací ventil do pece chromatografu a prevádzkovať ho pri teplote kolóny.

Keď je prístroj zjavne stabilizovaný, vykonajú sa kontrolné cykly na referenčnom štandarde, aby sa určila opakovateľnosť prístroja. Dve po sebe idúce kontroly musia zostať v medziach opakovateľnosti pre súčasné množstvo molárnych percent každej zložky.

Priemer dvoch po sebe nasledujúcich kontrol alebo posledná kontrola, ktorá spadá do limitov opakovateľnosti predchádzajúcej kontroly každého komponentu, sa môže použiť ako referenčná norma pre všetky nasledujúce behy, kým nenastane zmena prevádzkových podmienok prístroja.

Spomedzi mnohých testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, ktoré poskytuje pre podniky v rôznych sektoroch, naša organizácia so svojim vyškoleným a odborným personálom a pokročilým technologickým vybavením poskytuje certifikáciu a testovanie definované v štandarde „ASTM D1945-14 Standard test method for analýza zemného plynu plynovou chromatografiou“. Poskytuje aj služby.