ICS 75.060 E 24
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 27894.5—2012/ISO 6974-5:2000
天然气 在一定不确定度下用气相色谱法测定组成　第5部分：实验室和在线工艺系统中用三根色谱柱测定氮、二氧化碳
和 C1 至 C5 及 C 的烃类
Natural gas--Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography--Part 5 : Determination of nitrogen,carbon
dioxideand C, to Cs and C hydrocarbons for a laboratory
and on-line process application using three columns
（ISO6974-5:2000.IDT)
2012-11-05发布
2013-03-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 中华人民共和 国
国家标准
天然气 在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第5部分：实验室和在线工艺系统中用三根色谱柱测定氮、二氧化碳
和C,至Cs及Ct的烃类 GB/T 27894.5—2012/ISO 6974-5:2000
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书号：155066·1-46150定价 18.00元
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建筑321---标准查询网 GB/T27894.5—2012/IS06974-5:2000
前言
GB/T27894《天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成》分为六个部分：
一第1部分：分析导则；一第2部分：测量系统的特性和数理统计；一第3部分：用两根填充柱测定氢、氮、氧、氮、二氧化碳和直至C的烃类；一第4部分：实验室和在线测量系统中用两根色谱柱测定氮、二氧化碳和C，至Cs及C寸的
烃类；第5部分：实验室和在线工艺系统中用三根色谱柱测定氮、二氧化碳和C，至Cs及C的烃类；
一第6部分：用三根毛细管色谱柱测定氢、氨、氧、氮、二氧化碳和C至Cs的烃类。 本部分为GB/T27894的第5部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则编写。 本部分使用翻译法等同采用IS06974-5：2000《天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第5部分：实验室和在线工艺系统中用三根色谱柱测定氮、二氧化碳和C，至Cs及C寸的烃类》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致对应关系的我国文件如下：
-GB/T5274-2008气体分析校准用混合气体的制备称量法（ISO6142：2001,IDT）； -GB/T27894.2一2011天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第2部分：测量系统的特性和数理统计（ISO6974-2：2001，IDT）。
本部分由全国天然气标准化技术委员会（SAC/TC244)归口。 本部分起草单位：中国石油大庆油田工程有限公司、中国石油西南油气田公司天然气研究院。 本部分主要起草人：谭为群、李楠、魏哲、罗勤、曾文平。
建筑321--标准查询网 GB/T27894.5—2012/ISO6974-52000
天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第5部分：实验室和在线工艺系统中用三根色谱柱测定氮、二氧化碳
和C1至C5及Ct的烃类
1范围
GB/T27894的本部分给出了运用三根柱系统定量分析天然气组成的气相色谱法。本方法适用于一定范围的天然气，对不含任何烃类凝析液的/无水的常规气体样品进行在线自动校准。本方法适用于摩尔分数在表1规定范围内的气体组分。这些范围不表示检测限，而表示在此范围内使用本方法能达到规定的精密度。尽管样品中会有一种或更多组分无法检出，但本方法仍能适用。
本部分与GB/T27894的第1部分和第2部分结合使用。
表1适用范围
组分
摩尔分数范围/% 0.001~15.0
氮气二氧化碳甲烷乙烷丙烷异丁烷(2-甲基丙烷) 正丁烷新戊烷(2,2-二甲基丙烷) 异戊烷(2-甲基丁烷) 正戊烷已烷+（所有Cs及更高烃类）注1：高于正戊烷的烃用“虚拟的组分”Ct表示，以这种形式作为一个组分峰被检测和校准。C寸组分的性质是
0.001~8.5 75~100 0.001~10.0 0.001~3.0 0.001~1.0 0.001~1.0 0.001~0.5 0.001~0.5 0.001~0.5 0.001~1.0
通过延伸分析或通过历史数据对单体C及更高的烃类进行详细分析计算而得。
注2：氧气不是天然气中的正常组分，在线仪器所取气体样品中一般不含有氧气，如果由于含有空气致使氧气存
在，氧气会随氮气一起被测定。由于检测器对氧气和氮气的响应有微小的差异，所得（氧气十氮气)结果有一个较小程度的误差。尽管如此，天然气/空气混合物的结果仍然相当精确，因为氧气、氮气两组分均对热值无贡献。
注3：氨气和氩气含量被假设为可忽略且无变化的，因此氮气和氩气不需要测定。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
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GB/T14850—2008气体分析词汇（ISO7504：2001，IDT） GB/T27894.1--2011天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第1部分：分析导则
(ISO6974.1:2000,IDT)
ISO6142气体分析校准用混合气体的制备称量法（Preparationofcalibrationgasmixtures --Gravimetric method)
ISO6974-2天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成第2部分：测量系统的特性和数理统计(Natural gas-Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatogram- phy-Part 2: Measuring-system characteristics and statistics for prcessing of data)
3原理
通过气相色谱使用三根色谱柱切换/反吹的方法测定氮气、二氧化碳、C1～C寸，色谱仪配置如图1 所示。三根色谱柱通过用于控制进样/反吹操作的两个六通阀（或用一个十通阀代替）连接在用于定量的热导检测器上（TCD)。
样品首先进入按沸点分离的长、短两根色谱柱。C。及更重的烃最初被保留在短柱部分，长柱部分保留C到Cs烃。更轻的组分（氮气、甲烷、二氧化碳和乙烷）迅速地并且不被吸收地通过沸点分离柱到达适于它们保留和分离的多孔高分子聚合物柱。接下来，对接近检测器的短柱进行快速的反吹，较重的 C寸组分（作为一个合并的“虚拟组分”被检测到而不是通过测定单个组分的累加。)最先流出，并作为一个独立的峰被定量。接着，Cs～Cs烃在离检测器较远的长柱部分分离并由TCD定量。最后，通过改变载气方向到多孔聚合物柱，较轻的组分如氮气、甲烷、二氧化碳和乙烷被分离并被检测器定量。在检测 Cs～Cs期间，另一个六通阀既可将该柱与载气相连接也可以旁通它。
！
色谱柱分离作用如下：柱1保留C#组分，作为个组合峰被反吹。 柱2分离丙烷、异丁烷、正丁烷、新戊烷、异戊烷、正戊烷，（当C流出柱1后，这些组分才流出）。 柱3保留并分离氮气、甲烷、二氧化碳和乙烷，（当正戊烷流出柱2后，这些组分才流出）。
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4材料
4.1载气
1
氮气：纯度高于99.99%，不含氧气和水。 4.22，2-二甲基丁烷：用于检测C寸的完全反吹，纯度95%。 4.3工作参比气体混合物（WRM)：选摔组成含量与分析样品接近。
1
WRM的组成要与分析样品接近。使用符合以ISO6142重量法制备的工作参比气体混合物，至少含有氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷并尽可能含有异戊烷、正戊烷、新戊烷和正已烷。
5仪器
5.1气相色谱仪
能够恒温操作，配备如下： a）柱箱：维持在70℃～105℃温度范围，柱箱温度变化在士0.1℃以内； b）阀箱：维持在70℃～105℃温度范围，或者将阀安装在柱箱内；
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c）流量调节器：能调节载气流量。 5.2进样装置
包括一个十通进样阀V1，此阀也用于反吹C寸组分（用两个六通阀应用相同的操作原理也可达到这个目的）。参见图1。 5.3柱隔离阀
六通阀V2，做为多孔高分子聚合物柱（柱3)的旁通阀。参见图1。
a) 阀V，的状态1中及阀V，的状态1中
阀V，的状态2及阀Vz的状态1 图1天然气分析仪阀状态
b)
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阀V，的状态1及阀V2的状态2
阅V，的状态2及阅V2的状态2
d)
一载气；一样品人口；一定量管；
2.
3
4—TCD检测器； 5—柱1;
柱2; 一柱3; 一阻尼器A。
6- 7.
图1(续)
5.4金属填充柱
在ChromosorbPAW（酸洗红色硅藻土载体）上涂渍28%DC-200/500或者在PorapakN（苯乙烯二乙烯基苯极性单体聚合物)上涂渍15%DC-200/500（甲基硅油），满足6.3中给出的性能要求并且由下列所示的填料和柱径构成，适用于常规的预先准备好的进样阀和TCD。任何能提供相似分离度并满足使用性能要求的有适合进样和检测器系统规格的色谱柱组合都可以应用。这种情况下色谱柱填充和涂层细节会有所不同。
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色谱柱应满足下列要求： a）金属管
柱1:长0.75m(2.5ft)，内径2mm，外径3.17mm(1/8in）；柱2：长5.2m(17ft)，内径2mm，外径3.17mm(1/8in）；
-
—柱3：长2.4m（8ft)，内径2mm，外径3.17mm(1/8in）。 b）填充物 —柱1：在Chrom0s0rbPAW325μm~250μm（45目~60目）上涂渍28%DC-200/500 柱2：在Chr0m0s0rbPAW325μm~250μm（45目~60目）上涂渍28%DC-200/500 -柱3：在PorapakN270μm～180μm（50目～80目）上涂渍15%DC-200/500，用来分离氮气、
甲烷、二氧化碳和乙烷注：柱1和柱2是根据沸点的不同分离组分的色谱柱，用来分离丙烷、异丁烷、正丁烷、新戊烷、异戊烷、正戊烷。它
们实际上是一根色谱柱，被分割成长和短两部分，用来将C寸组分快速返吹至检测器。 c）填充方法任何能保证填充物均匀并且填充效果和性能符合6.2要求。如果作为系统的一部分单独购买或独
立填充，它们的性能指标应符合要求。独立填充时宜采用注中给出的方法。
注：下列的填充方法是适用的：
用烧结片或玻璃毛将柱子出口塞住，将装有填料的容器联接柱子人口，容器里填料量应多于填满柱子所需的填料量，用氮气对此容器加压到0.4MPa，振动有助于填料流进人柱子内。当柱子填满后，将压力缓慢降低，然后再将容器拆下。
d）老化新制备的柱子，在高于使用温度50℃条件下，通载气老化过夜，可获得更加稳定的基线。如果必须
老化色谱柱而在柱子要用到的气相色谱仪中不容易做到，那么可以将这些色谱柱安装在另一台色谱仪中老化。 5.5热导检测器（TCD）
时间常数不大于0.1s，内部体积与所用柱子尺寸和流速匹配。 5.6控制器/峰-测量系统
灵敏度范围宽(0V～1V)，能够测量倾斜基线上的峰，能按照操作者选择的序列自动控制阀的操作。 5.7辅助设备
包括阀、管和其他配件，用来控制进入色谱仪样品气的流量，并在进样前固定的时间段内关闭样品气流。
6步骤
6.1气相色谱操作条件
如果仪器已经用于前一次测定，那么应确定在进样品或校准混合气前仪器回到初始状态。 设置仪器的操作条件如下： a）柱温：70℃～105℃，保持在±0.1℃以内。 b）载气流量：依据柱子直径而定。载气流按由柱1至柱2至柱3的顺序通过所有柱子[图1b)]
设置流速使Nz平均线速（总柱长除以滞留时间）在10cm/s~15cm/s之间。
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