天然气成分分析的原理与应用

摘 要 文章首先就天然气成分分析工作的概念以及其工作原理做出了必要的说明，而后对于在该领域中应用到的主要方法规则进行了介绍，并且进一步给出了常规用于测定气体组分含量的各个比重的数学模型，对于深入了解天然气成分分析工作有着帮助作用。

关键词 天然气；成分；分析

中图分类号：TE642 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0109-01

天然气作为我国重要的不可再生性能源，在我国的经济发展中占据着重要的战略地位。针对于天然气如此重要的位置，并且考虑到在天然气开发和运输乃至进一步加工过程中的经济效益优化和相关的安全问题，其成分分析工作以及作用就变得尤为显著。

1 天然气成分分析概况

所谓天然气，就是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。从资源开发的角度看，天然气主要分布于油田、气田、煤层和页岩层，通常可以将其划分成为伴生气以及非伴生气两种，其中前者主要是与石油一同被开采出来而作为油田能源产品之一的形式存在，而非伴生气则是在地层中以气态形式存在，从而形成纯天然气田的形式。

从成分角度看，天然气产生于自然环境中，其本身携带的成分和杂质成分都必然相对庞杂，除了通常含量超过了98%的有机化合物，即低碳数烃类气体组分以外，诸多无机化合物也都会混杂其中，其中主要包括H2、N2、He、Ar、O2、CO、CO2以及H2S等成分通常也会作为杂质出现在开采出来的天然气中。不同的成分以及不同成分的不同含量比重，都会对天然气的多方面属性有所影响，因此必须针对天然气的组分进行检定，并且借此进一步对其热量以及腐蚀等方面特征进行正确估量，最终确定燃烧器工作参数以及相关设备的防腐工作展开具体环节。

天然气组分检定工作，是对于天然气热量、密度、相对密度以及压缩因子和腐蚀特征进行充分了解的有力武器，是直接关系到天然气生产、输送、安全以及贸易中的经济利益的重要工作。当前对于天然气展开检定工作的首要方法是使用气相色谱仪来展开工作，这是一种能够对复杂样品实现分离、监测和定量分析的精密仪器，并且能够实现对于样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和比表面积等物理化学常数等方面的综合测定。气相色谱仪以气相色谱柱作为分离基础，并且通过检测装置获取相应的电讯号并加以记录，最终生成能够供工作人员读取和分析的检测报告。

从原理角度看，气相色谱仪利用色谱法进行工作，这是一种能够利用天然气在气相色谱仪的流动相和固定相之间的分配差异而实现组分检测的技术。当流动相和固定相实现相对运动的时候，天然气不同组分在两相之间的分配会随之反复进行，当进行的分配次数逐步增加的时候，不同的组分就会得到分离。色谱法为物理或化学性质相似的复杂混合物测定提供了实践层面的可行性，作为一个相对快速而精准的分析手法，色谱法可以依据流动相的不同特征分为气相色谱法和液相色谱法两种，不同点在于流动相采用了气体或是液体进行分配。而气象色谱仪就是依据气相色谱法来实现工作的工具。

2 天然气成分检定应用

对天然气成分展开检定工作，首先需要遵循相应的工作标准才能展开实验，这不仅仅需要相关工作人员熟知不同标准的规定内容，更需要他们能够深刻认识到相关标准的制定依据和服务方向，唯有如此才能领会到整个天然气检定工作的核心思想和主旨，并且进一步展开灵活运用。

通常而言，首先需要对相应的方法进行熟知，在进行成分分析的过程中需要用到GB/T13610-2003《天然气组成分析气相色谱法》展开对天然气的组成分析，对于存在有因为硬件等客观原因无法采用此标准的情况，则可以采用SY/T 0529-1993《油田气中C1～Cl2，N2，CO2组分分析关联归一气相色谱法》展开对于天然气成分的测定。与此同时还应当注意对于己烷等类似组分，还应当将GB/T 17281-1998《天然气中丁烷至十六烷烃类的测定气相色谱法》考虑在内，按照天然气成分中的碳总量进行归类并区分相应组分，而后将测得的各个组分相加求和确定C6+的含量。

从气相色谱法对天然气的测定原理层面上看，其测定气体组分含量的各个比重可以通过如下模型进行表示：

用表示第种组分所占据的比例，则式中为标气中第种组分占据的比重，为样气中第种组分的响应值，（kpa）为样品在进样系统中的绝对压力；而则为标气中第种组分的响应值，为进样时的实际大气压力；表示样品成分和标准气体成分的匹配因素影响因子。

在进行天然气组分的测定工作过程中，还需要注意几个方面的问题。首先在于认真阅读和查看输出的测试结果和相应报告，这不仅仅是为了进一步确定天然气成分在多个方面的性质，也是为了能够从报告中发现可能存在于组分测定工作过程中的不足和有待改进的方面。一般来说油田的天然气成分虽然会在时间轴上呈现出一定的差异，但是从根本上看，相对平稳的形成环境等方面因素都会使得天然气成分表现出一定的稳定性，这也是对成分测定工作进行进一步回馈的重要方面。其次则在于需要积极展开关于天然气组成分析对比工作，这就好像是对于成分测定工作本身的检定，只有定期展开对比，分析工作中可能存在的偏差才有可能进一步凸现出来，也只有展开有针对性的校准工作，才能进一步提升天然气成分测定的工作水平。最后则是需要依据相应的规则和工作方法来编写天然气成分测定过程中所涉及到的工作规范并且加以落实执行，并且不断完善修改，形成天然气组成分析工作过程中切实可以作为依据的重要文件。

3 结论

天然气成分分析工作，对于天然气相关单位都十分重要，不仅仅对于油田生产部门，对于运输和消费部门而言也具有重大意义。针对于此种情况，在实际工作中必须加强相应工作团队水平的提升，切实优化工作效果，为油田和天然气流通部门的安全和有效给出有力数据基础。

参考文献

[1]GB/T 13610-2003 天然气组成分析气相色谱法[S].

[2]SY/T 0529-1993 油田气中C1～C12，N2，CO2组分分析关联归一气相色谱法[S].

[3]GB/T 17281-1998 天然气中丁烷至十六烷烃类的测定气相色谱法[S].

[4]青青，陈福权，张玮健，闫文灿.用气相色谱仪快速分析管道天然气成分[J].化学分析计量，2010（04）.

[5]马玉兰，吴群莉，赵让梅.对人工煤气、液化石油气、天然气气相色谱分析方法的研究[J].中国仪器仪表，2007（03）.

[6]李春瑛，韩桥，杜秋芳，张新，胡树国，蒋栋梁.用天然气气相色谱分析仪快速分析天然气组分及性能参数[J].化学分析计量，2007（04）.