CN103837654A - 液化石油气检测方法及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种液化石油气检测方法及其检测装置,该检测方法包括以下步骤:提供一液化石油气样品,其中液化石油气样品的一主成分群组包括至少一成分群。检测液化石油气样品以获得对应主成分群组的一第一实测碳氢值以及对应成分群的一第二实测碳氢值。依据第二实测碳氢值及一预定碳氢值关系,获得一回归碳氢值。回归碳氢值对应主成分群组。依据第一实测碳氢值、回归碳氢值及一预定碳氢值范围,获得一碳氢值检测结果。预定碳氢值范围对应主成分群组。液化石油气检测装置包括一进样口、一多向阀、一第一管柱、一第二管柱、一分析仪以及一运算单元。
Description
技术领域
本申请关于一种检测方法及其检测装置,特别是一种液化石油气检测方法及其检测装置。
背景技术
液化石油气俗称液化瓦斯,是目前生活上重要的能源。液化石油气的来源主要是从原油炼制的副产品,也有从進口丙烷、丁烷混合而成。液化石油气的主要成分包含有碳数为三或四的烷类及烯类,在常温常压下是气态,使用时通常是将液化石油气加压成液态后以方便运送。液化石油气的应用范围很广,从家庭、商业、工业以及交通工具的燃料,都是可应用液化石油气的领域。
为了环境保护、公共安全等需求,各个地区分别建立了相关的规范标准及检测方法,并且订立石油相关的管理法条,以规范液化石油气应符合的质量标准。借此,以确保液化石油气的质量符合标准。
因此,液化石油气的主管机关需要派员或者委托专业检验机构以查验业者所销售的液化石油气。然,代表主管机关需要查验的对象众多。如果所有的检测样品都按照规范标准中的检测方法的所有项目一一检测,则一个样品需要2至3天来检测分析。这除了会增加查验的成本,也使得主管机关难以普及查验的对象。
因此,如何设计一种液化石油气的检测方法,以降低检测的成本以及分析时间,就成为研究人员需要解决的问题。
发明内容
本申请一实施例所揭露的液化石油气检测方法,包括以下步骤。提供一液化石油气样品,其中液化石油气样品的一主成分群组包括至少一成分群。检测液化石油气样品以获得对应主成分群组的一第一实测碳氢值以及对应成分群的一第二实测碳氢值。依据第二实测碳氢值及一预定碳氢值关系,获得一回归碳氢值。回归碳氢值对应主成分群组。依据第一实测碳氢值、回归碳氢值及一预定碳氢值范围,获得一碳氢值检测结果。预定碳氢值范围对应主成分群组。
其中,该液化石油气检测方法另包含:由该第二实测碳氢值及一预定蒸气压值的关系,获得一回归蒸气压值;以及依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围,获得一蒸气压检测结果,该预定蒸气压值范围对应该主成分群组。
其中,该液化石油气检测方法另包含:由该第二实测碳氢值及一预定辛烷值的关系,获得一回归辛烷值;以及依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围,获得一辛烷值检测结果,该预定辛烷值范围对应该主成分群组。
其中,该液化石油气检测方法另包含:由该第二实测碳氢值及一预定密度值的关系,获得一回归密度值;以及依据该回归密度值及一预定密度值范围,获得一密度检测结果,该预定密度值范围对应该主成分群组。
其中,该液化石油气检测方法另包含:由该第二实测碳氢值及一预定蒸气压值的关系,获得一回归蒸气压值;依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围,获得一蒸气压检测结果,该预定蒸气压值范围对应该主成分群组;由该第二实测碳氢值及一预定辛烷值的关系,获得一回归辛烷值;依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围,获得一辛烷值检测结果,该预定辛烷值范围对应该主成分群组;由该第二实测碳氢值及一预定密度值的关系,获得一回归密度值;以及依据该回归密度值及一预定密度值范围,获得一密度检测结果,该预定密度值范围对应该主成分群组。
本申请一实施例所揭露的液化石油气检测装置,包括一进样口、一多向阀、一第一管柱、一第二管柱、一分析仪以及一运算单元。进样口用以接收一液化石油气样品。多向阀包括一进样端、一第一出样端以及一第二出样端。进样端与进样口相连。第一管柱与第一出样端相连。第二管柱与第二出样端相连。第二管柱与第一管柱具有相异的分离效果。分析仪与第一管柱以及第二管柱相连。分析仪用以输出液化石油气样品的一第一实测碳氢值以及一第二实测碳氢值。运算单元用以由第二实测碳氢值获得一回归碳氢值,并且依据第一实测碳氢值、回归碳氢值及一预定碳氢值范围以获得一碳氢值检测结果。
其中,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归蒸气压值,并且该运算单元可依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围以获得一蒸气压检测结果。
其中,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归辛烷值,并且该运算单元可依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围以获得一辛烷值检测结果。
其中,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归密度值,并且该运算单元可依据该回归密度值及一预定密度值范围以获得一密度检测结果。
其中,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归蒸气压值、一回归辛烷值以及一回归密度值,并且该运算单元可依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围以获得一蒸气压检测结果,并且该运算单元可依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围以获得一辛烷值检测结果,并且该运算单元可依据该回归密度值及一预定密度值范围以获得一密度检测结果。
其中,该分析仪为一火焰离子检测器。
根据本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法及其检测装置,由于仅需借由液化石油气检测装置来分析液化石油气样品的第一实测碳氢值及第二实测碳氢值,并借由碳氢值(total hydrocarbon,THC)预定范围以获得碳氢值检测结果。因此,在分析所需时间上较为简短。借此,可借由本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法及其检测装置快速、大量地进行液化石油气的初步检测。
附图说明
图1A为本申请一实施例所揭露的液化石油气检测装置的示意图。
图1B为图1A的液化石油气检测装置的另一示意图。
图2为本申请一实施例所揭露的液化石油气检测方法的流程图。
图3为图2的数据库的建立方法的流程图。
图4为由丙烷的比例、异丁烷的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图。
图5为应用图3的回归曲线以建立预定碳氢值范围的流程图。
图6为由C3碳氢化合物的比例、C4烯类的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图。
其中,附图标记:
5:液化石油气检测装置
10:进样口
20:多向阀
22:进样端
24:第一出样端
26:第二出样端
28:切换组件
30:第一管柱
40:第二管柱
50:分析仪
60:运算系统
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本申请的详细特征以及优点,其内容足以使本领域技术人员了解本申请的技术内容并据以实施,且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式,本领域技术人员可轻易地理解本申请相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本申请的观点,但非以任何观点限制本申请的范畴。
首先,请参阅图1A及图1B,图1A为本申请一实施例所揭露的液化石油气检测装置的示意图,图1B为图1A的液化石油气检测装置的另一示意图。液化石油气检测装置5包括一进样口10、一多向阀20、一第一管柱30、一第二管柱40、一分析仪50以及一运算单元60。其中,进样口10、一多向阀20、一第一管柱30、一第二管柱40及一分析仪50例如但不限于一气相层析仪。
进样口10用以接收一液化石油气样品。多向阀20包括一进样端22、一第一出样端24以及一第二出样端26。进样端22与进样口10相连。此外,多向阀20还包含一切换组件28,借此使用者可切换多向阀20使进样端22与第一出样端24相连(如图1A所示)或者使进样端22与第二出样端26相连(如图1B所示)。借此,使用者可使液化石油气样品由进样口10进入多向阀20后进入第一管柱30以进行检测或者使液化石油气样品由进样口10进入多向阀20后进入第二管柱40以进行检测。
第一管柱30与第一出样端24相连。在本申请实施例中,第一管柱30对于烷类或烯类等低极性的有机化合物的分离效果不佳。详细而言,第一管柱30的静相(stationary phase)与液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类之间的吸引力相同或相近。也就是说,当液化石油气样品通过第一管柱30时,液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类通过第一管柱30后进入分析仪50所需的时间相同或相近,因而使用者无法区分液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类。
第二管柱40与第二出样端26相连。第二管柱40与第一管柱30具有相异的分离效果。详细来说,第二管柱40的静相与液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类之间的吸引力相异。也就是说,当液化石油气样品通过第二管柱40时,液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类通过第二管柱40后进入分析仪50所需的时间有明显的差异,借此使用者可区分液化石油气样品中相异成分群的烷类或烯类。
分析仪50与第一管柱30以及第二管柱40相连。在本申请实施例中,分析仪50例如为一火焰离子检测器。分析仪50用以检测第一管柱30或第二管柱40的液化石油气样品,并输出通过第一管柱30后进入分析仪50的液化石油气样品的一第一实测碳氢值以及输出通过第二管柱40后进入分析仪50的液化石油气样品中相异成分群的至少一第二实测碳氢值。
运算单元60用以由第二实测碳氢值获得一回归碳氢值,并且依据第一实测碳氢值、回归碳氢值及一预定碳氢值范围以获得一碳氢值检测结果。依据第一实测碳氢值、回归碳氢值及一预定碳氢值范围以获得碳氢值检测结果的方法将于稍后的段落进行更详细的介绍。
此外,运算单元60还可以由第二实测碳氢值获得一回归蒸气压值,并且依据回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围以获得一蒸气压检测结果。
此外,运算单元60还可以由第二实测碳氢值获得一回归辛烷值,并且依据回归辛烷值及一预定辛烷值范围以获得一辛烷值检测结果。
此外,运算单元60还可以由第二实测碳氢值获得一回归密度值,并且依据回归密度值及一预定密度值范围以获得一密度检测结果。
依据回归蒸气压值及预定蒸气压值范围以获得蒸气压检测结果、依据回归辛烷值及预定辛烷值范围以获得辛烷值检测结果以及依据回归密度值及预定密度值范围以获得密度检测结果的方法将于稍后的段落进行更详细的介绍。
接着,请参阅图1A、图1B以及图2,图2为本申请一实施例所揭露的液化石油气检测方法的流程图。液化石油气的检测方法包含下列步骤。
首先,观察液化石油气样品(S201),液化石油气样品若是在常温常压下包含一液体成分,则液化石油气样品为一异常的样品。
然后,借由一参考样品以进行分析仪的信号校正(S202),其中参考样品例如为丙烷(三福气体:PR113053)、正丁烷(三福气体:PR113055)或是异丁烷(三福气体:PR113805)。
接着,输入一液化石油气样品至一液化石油气检测装置5(S203)。液化石油气样品例如为一车用液化石油气加气站所销售的液化石油气。在车用液化石油气加气站所销售的液化石油气的检测中,由于丙烷、正丁烷及异丁烷为车用的液化石油气样品的主要成分,因此是针对车用的液化石油气样品中的丙烷、正丁烷以及异丁烷作为检测对象。其中,丙烷、正丁烷以及异丁烷分别为车用的液化石油气样品的一成分群,而丙烷、正丁烷以及异丁烷为车用的液化石油气样品的主成分群组。
接着,使部分液化石油气样品通过第一管柱30后进入分析仪50(S204)。由于第一管柱30对于丙烷、正丁烷以及异丁烷的分离效果不佳,因而丙烷、正丁烷以及异丁烷抵达分析仪50所须的时间相同或相近,因此分析仪50所检测的数据为丙烷、正丁烷以及异丁烷的混合物,也就是液化石油气样品的主成分群组。
然后,由分析仪50输出液化石油气样品的第一实测碳氢值(S205)。第一实测碳氢值是对应于液化石油气样品的主成分群组,也就是液化石油气样品中主要成份的碳氢值。
接着,使部分液化石油气样品通过第二管柱40后进入分析仪50(S206)。需注意的是,使部分液化石油气通过第一管柱30或第二管柱40的顺序并非用以限定本申请。
在本申请实施例中,是使用HP-1(产品编号:19091Z-530,安捷伦科技(Agilent Technologies))作为第二管柱40。其中,第二管柱40的静相对于液化石油气样品的主成分群组中的三个成分群,亦即,丙烷、正丁烷以及异丁烷具有良好的分离能力。也就是说,液化石油气样品中的丙烷、正丁烷以及异丁烷通过第二管柱40所需的时间相异,因而使用者可借此区分液化石油气样品中的丙烷、正丁烷以及异丁烷。
由于第二管柱40的静相对于液化石油气样品的主成分群组的三成分群(即丙烷、正丁烷以及异丁烷)具有相异的吸引力,因而三成分群抵达分析仪50所需的时间相异,因此分析仪50可分别检测三成分群的数据。
然后,由分析仪50输出液化石油气样品对应于丙烷的丙烷的第二实测碳氢值、对应于正丁烷的正丁烷的第二实测碳氢值以及对应于异丁烷的异丁烷的第二实测碳氢值(S207)。
接着,由丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值计算液化石油气样品的一回归碳氢值(S208)。详细来说,是借由丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值并依据一预定碳氢值关系来计算回归碳氢值。进一步来说,预定碳氢值关系是一组成比例与回归碳氢值的回归曲线。计算回归碳氢值的计算方式如公式一,THC=-73.71x+101.82y+27372(公式一),其中THC为回归碳氢值、x为丙烷的比例,而y为异丁烷的比例。由丙烷的比例以及异丁烷的比例获得回归碳氢值的方法以及如何建立公式一的方法将于稍后的段落进行更详细的叙述。
然后,计算第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值(S209)。
接着,由丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值并分别依据一预定蒸气压值关系、一预定辛烷值关系以及一预定回归密度值关系来计算液化石油气样品的回归蒸气压值、回归辛烷值以及回归密度值(S210)。
首先,将丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值加总以得到一碳氢值总和,然后将丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值分别除以碳氢值总和以得到对应的丙烷的比例、正丁烷的比例以及异丁烷的比例。其中,丙烷的比例、正丁烷的比例以及异丁烷的比例可以代表对应的丙烷摩尔数比、正丁烷摩尔数比以及异丁烷摩尔数比或者是对应的丙烷的气体体积百分比、正丁烷的气体体积百分比以及异丁烷的气体体积百分比。
预定蒸气压值关系是一组成比例与回归蒸气压值的关系式,计算回归蒸气压值的公式如下:
回归蒸气压值=(νp′×C)∕100
其中,νp′为丙烷、正丁烷以及异丁烷于40℃时的蒸气压(丙烷的蒸气压为1353千帕、正丁烷的蒸气压为376.9千帕、异丁烷的蒸气压为531千帕),C为丙烷、正丁烷以及异丁烷于液化石油气样品的气体体积百分比。其中,40℃是依据规范标准中所规定的车用液化石油气的检测温度。
依序计算丙烷的回归蒸气压值、正丁烷的回归蒸气压值以及异丁烷的回归蒸气压值并相加总,即得到40℃时液化石油气样品的回归蒸气压值。
预定辛烷值关系是一组成比例与回归辛烷值的关系式,计算回归辛烷值的公式如下:
辛烷值=(m×C)∕100
其中,m为丙烷、正丁烷以及异丁烷的辛烷值(丙烷的辛烷值为95.6、正丁烷的辛烷值为88.9、异丁烷的辛烷值为97.1),C为丙烷、正丁烷以及异丁烷于液化石油气样品中的气体体积百分比。
依序计算丙烷的回归辛烷值、正丁烷的回归辛烷值以及异丁烷的回归辛烷值并相加总,即得液化石油气样品的回归辛烷值。
预定密度值关系是一组成比例与回归密度值的关系式,计算回归密度值的公式如下:
成分密度=(sg′×C)∕100
其中,sg′为丙烷、正丁烷以及异丁烷于15.6℃(60℉)时的密度(丙烷的密度为0.50736克/毫升、正丁烷的密度为0.58407克/毫升、异丁烷的密度为0.56293克/毫升),C为丙烷、正丁烷以及异丁烷于液化石油气样品中的气体体积百分比。
依序计算丙烷的回归密度值、正丁烷的回归密度值以及异丁烷的回归密度值并相加总,即得液化石油气样品的回归密度值。
最后,将第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值与一预定碳氢值范围进行比对,并输出液化石油气样品的检测结果(S211)。预定碳氢值范围是指第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值的范围,如果比值在范围内,则判断此液化石油气样品具有正常的碳氢值,如果比值在范围外,则判断此液化石油气样品为一异常样品。在本申请实施例中,预定碳氢值范围的比值是介于97.76%~101.96%之间。此外,若是液化石油气样品的回归蒸气压值还符合一预定蒸气压值范围(小于1443.4千帕)、回归辛烷值还符合一预定辛烷值范围(大于92.5)、回归密度值还符合一预定密度值范围,则此液化石油气样品为一正常样品。若是液化石油气样品的回归蒸气压值、回归辛烷值或回归密度值未落入预定的范
围,则此液化石油气样品为一异常样品,需要进一步的检测。
其中,预定蒸气压范围是将标准样品分别经由规范标准中的检测方法以及经由本申请的液化石油气检测方法进行检测,并将二方法所得到的分析结果的差值进行统计,而得到一平均值及一标准偏差。接着,将平均值加上2倍标准偏差的蒸气压值(56.6kPa),作为争议性样品管制线。例如在规范标准中,车用的液化石油气的蒸气压值需小于1500千帕,因此本申请的液化石油气检测方法的预定蒸气压范围为小于1443.4千帕(1500-56.6)。而预定辛烷值范围系将标准样品分别经由规范标准中的检测方法以及经由本申请的液化石油气检测方法进行检测,并将二方法所得到的分析结果的差值进行统计,而得到一平均值及一标准偏差。接着,将平均值加上2倍标准偏差的辛烷值(3.5),作为争议性样品管制线。例如在规范标准中,车用的液化石油气的辛烷值需大于89,因此本申请的液化石油气检测方法的预定辛烷值范围为大于92.5(89+3.5)。而预定密度值范围亦可由使用者于检测前预先建立。
请参阅图3及图4,图3为图2的数据库的建立方法的流程图,图4为由丙烷的比例、异丁烷的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图。
首先,由丙烷(三福气体:PR113053)、正丁烷(三福气体:PR113055)以及异丁烷(三福气体:PR113805)配置多个标准品(S301)。其中,标准品之间具有相异的丙烷、正丁烷以及异丁烷的比例。
接着,将标准品通过液化石油气检测装置以得到标准品的第一实测碳氢值以及对应于标准品的丙烷、正丁烷以及异丁烷的丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值(S302)。其中,得到标准品的第一实测碳氢值以及丙烷的第二实测碳氢值、正丁烷的第二实测碳氢值以及异丁烷的第二实测碳氢值的方法与步骤(S203)至步骤(S207)相同或相似,故不再赘述。
然后,由标准品的丙烷的第二实测碳氢值、标准品的正丁烷的第二实测碳氢值以及标准品的异丁烷的第二实测碳氢值与标准品的第一实测碳氢值获得一回归曲线(S303)。
详细来说,是先将标准品的丙烷的第二实测碳氢值、标准品的正丁烷的第二实测碳氢值以及标准品的异丁烷的第二实测碳氢值加总,再将加总后的数值分别与标准品的丙烷的第二实测碳氢值、标准品的正丁烷的第二实测碳氢值以及标准品的异丁烷的第二实测碳氢值相除以得到对应的丙烷的比例、正丁烷的比例以及异丁烷的比例。
然后,将丙烷的比例作为变量X,将异丁烷的比例作为变量Y,将标准品的第一实测碳氢值作为变量Z以进行回归,而得到(公式一),Z(THC)=-73.71x+101.82y+27372。由丙烷的比例、异丁烷的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图如图4所示。
借此,完成了由标准品的丙烷的比例、标准品的异丁烷的比例与标准品的第一实测碳氢值的回归曲线。因此,若是分析出一待检测样品中丙烷以及异丁烷的此例,可将样品的丙烷的此例以及样品的异丁烷的此例带入此回归曲线,即可获得此样品的一回归碳氢值。
请参阅图5,图5为应用图3的回归曲线以建立预定碳氢值范围的流程图。
首先,由丙烷、正丁烷以及异丁烷配置多个标准样品(S501)。其中,标准样品之间具有相异的丙烷、正丁烷以及异丁烷的比例。
接着,将标准样品通过液化石油气检测装置以得到标准样品的第一实测碳氢值以及标准样品的回归碳氢值(S502)。其中,得到标准样品的第一实测碳氢值以及标准样品的回归碳氢值的方法与步骤(S203)至步骤(S208)相同或相似,故不再赘述。
然后,计算标准样品的第一实测碳氢值与标准样品的回归碳氢值的比值(S503)。
最后,将标准样品的第一实测碳氢值与标准样品的回归碳氢值的比值进行统计,并得到一平均值以及一标准偏差(S504)。在本申请实施例中,标准品所得到的第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值介于97.76%~101.96%之间,平均值为99.86%,标准偏差为1.05%。其中,实测碳氢值与回归碳氢值的比值介于平均值的正负二标准偏差内视为一正常样品。借此,完成数据库的建立。
请参阅表一,表一为根据本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法进行检测的结果。
表一、车用液化石油气检测方法检测结果
接着,请参阅表二,表二为根据本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法进行检测的结果。为了符合规范标准,对于添加了异常成分的液化石油气样品,液化石油气检测方法需要具备检测出具有异常成分的液化石油气样品的能力。以下将以二甲醚作为异常成分的举例说明。
其中,在加入了二甲醚的样品中,实测碳氢值与回归碳氢值的比值皆落在97.76%~101.96%的范围外。据此,本液化石油气检测方法可检测出样品的异常状况。
表二、车用液化石油气快速检测的异常样品-添加二甲醚
需注意的是,选择丙烷、正丁烷及异丁烷作为检测对象并非用以限定本申请。详细来说,检测对象的种类或数目可以视检测需求而调整。例如在部分其它实施例中,可以选择丙烷及正丁烷作为检测对象。此外,在瓦斯行所销售的家用的液化石油气的检测中,由于家用的液化石油气样品的主成分群组可区分成C3碳氢化合物(是指碳数为三的烷类或烯类)、C4烷类(是指碳数为四的烷类)以及C4烯类(是指碳数为四的烯类)三个成分群,因此可针对家用的液化石油气样品中的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类作为进行检测。其中,C3碳氢化合物的成分群包含了丙烷以及丙烯,而C4烷类的成分群包含了正丁烷及异丁烷,而C4烯类的成分群包含了异丁烯、1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯及1,3-丁二烯。在以下叙述中,将以家用的液化石油气的检测作为举例说明。
首先,观察液化石油气样品(S201),液化石油气样品若是在常温常压下包含一液体成分,则液化石油气样品为一异常的样品。
然后,借由一参考样品以进行分析仪的信号校正(S202),其中参考样品例如为丙烷(三福气体:PR113053)、正丁烷(三福气体:PR113055)或是反-2-丁烯(Aldrich(其代理商友和贸易股份公司):295086)。
接着,输入一液化石油气样品至一液化石油气检测装置5(S203)。然后,使部分液化石油气样品通过第一管柱30后进入分析仪50(S204)。由于第一管柱30对于C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类的分离效果不佳,因而C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类抵达分析仪50所需的时间相同或相近,因此分析仪50所检测的数据为C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类的混合物,也就是液化石油气样品的主成分群组。
然后,由分析仪50输出液化石油气样品的第一实测碳氢值(S205)。第一实测碳氢值是对应于液化石油气样品的主成分群组,也就是液化石油气样品中主要成份的碳氢值。
接着,使部分液化石油气样品通过第二管柱40后进入分析仪50(S206)。需注意的是,使部分液化石油气通过第一管柱30或第二管柱40的顺序并非用以限定本申请。
在本申请实施例中,是使用HP-1(产品编号:19091Z-530,安捷伦科技(Agilent Technologies))作为第二管柱40。其中,第二管柱40的静相对于液化石油气样品的主成分群组中的三个成分群,亦即,C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类具有良好的分离能力。也就是说,液化石油气样品中的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类通过第二管柱40所需的时间相异,因而使用者可借此区分液化石油气样品中的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类。
由于第二管柱40的静相对于液化石油气样品的主成分群组的三成分群(即C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类)具有相异的吸引力,因而三成分群抵达分析仪50所需的时间相异,因此,分析仪50可分别检测三成分群的数据。
然后,由分析仪50输出液化石油气样品对应于C3碳氢化合物的C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、对应于C4烷类的C4烷类的第二实测碳氢值以及对应于C4烯类的C4烯类的第二实测碳氢值(S207)。
接着,由C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值计算液化石油气样品的一回归碳氢值(S208)。详细来说,是借由C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值并依据一预定碳氢值关系来计算回归碳氢值。进一步来说,预定碳氢值关系是一组成比例与回归碳氢值的回归曲线。计算回归碳氢值的计算方式如公式二,THC=-151.65x-76.63y+53217(公式二),其中THC为回归碳氢值、x为C3碳氢化合物的比例而y为C4烯类的比例。由C3碳氢化合物的比例以及C4烯类的比例获得回归碳氢值的方法以及如何建立公式二的方法将于稍后的段落进行更详细的叙述。
然后,计算第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值(S209)。
接着,由C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值并分别依据一预定蒸气压值关系以及一预定回归密度值关系来计算液化石油气样品的回归蒸气压值以及回归密度值(S210)。由于家用的液化石油气与车用的液化石油气的应用领域不同,不需考虑家用的液化石油气燃烧时的爆震程度,检测样品的辛烷值一般并非规范标准中的检测项目,因而可不检测样品的辛烷值。然,若是使用者于检测前建立了标准样品的预定辛烷值范围,也可针对家用的液化石油气的辛烷值进行检测。
首先,将C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值加总以得到一碳氢值总和,然后将C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值分别除以碳氢值总和以得到对应的C3碳氢化合物的比例、C4烷类的比例以及C4烯类的比例。其中,C3碳氢化合物的比例、C4烷类的比例以及C4烯类的比例可以代表对应的C3碳氢化合物摩尔数比、C4烷类摩尔数比以及C4烯类摩尔数比或者是对应的C3碳氢化合物的气体体积百分比、C4烷类的气体体积百分比以及C4烯类的气体体积百分比。
预定蒸气压值关系是一组成比例与回归蒸气压值的关系式,计算回归蒸气压值的公式如下:
分压=(νp′×C)∕100
其中,νp′为C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类于37.8℃时的蒸气压(C3碳氢化合物的蒸气压为1317千帕、C4烷类的蒸气压为431千帕、C4烯类的蒸气压为380千帕),C为C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类于混合物中的气体体积百分比。其中,37.8℃是依据规范标准中所规定的家用液化石油气的检测温度。
详细来说,丙烷的蒸气压为1317千帕、丙烯的蒸气压为1570千帕、正丁烷的蒸气压为355千帕、异丁烷的蒸气压为507千帕、1-丁烯的蒸气压为415千帕、异丁烯的蒸气压为426千帕、顺-2-丁烯的蒸气压为314千帕、反-2-丁烯的蒸气压为340千帕、1,3-丁二烯的蒸气压为405千帕。由于家用液化石油气的C3碳氢化合物的成分群中,丙烷为主要的成分,因此C3碳氢化合物的蒸气压是以丙烷的蒸气压来计算。在家用液化石油气的C4烷类的成分群中,由于正丁烷和异丁烷的比例相近,因此C4烷类的蒸气压是以正丁烷的蒸气压以及异丁烷的蒸气压的平均值来计算。与C4烷类的成分群类似,由于家用液化石油气的C4烯类的成分群中,5种烯类的比例相近,因此C4烯类的蒸气压是以5种烯类的蒸气压的平均值来计算。
依序计算C3碳氢化合物的回归蒸气压值、C4烷类的回归蒸气压值以及C4烯类的回归蒸气压值并相加总,即得到37.8℃时液化石油气样品的回归蒸气压值。
预定密度值关系是一组成比例与回归密度值的关系式,计算回归密度值的公式如下:
成分密度=(sg′×C)∕100
其中,sg′为C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类于15.6℃(60℉)时的密度(C3碳氢化合物的密度为0.5074克/毫升、C4烷类的密度为0.5735克/毫升、C4烯类的密度为0.6138克/毫升),C为C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类于混合物中的气体体积百分比。
详细来说,丙烷的密度为0.50736克/毫升、丙烯的密度为0.52264克/毫升、正丁烷的密度为0.58407克/毫升、异丁烷的密度为0.56293克/毫升、反-2-丁烯的密度为0.61116克/毫升、1-丁烯的密度为0.60035克/毫升、异丁烯的密度为0.60153克/毫升、顺-2-丁烯的密度为0.62858克/毫升、1,3-丁二烯的密度为0.62722克/毫升。由于家用液化石油气的C3碳氢化合物的成分群中,丙烷为主要的成分,因此C3碳氢化合物的密度是以丙烷的密度来计算。在家用液化石油气的C4烷类的成分群中,由于正丁烷和异丁烷的比例相近,因此C4烷类的密度是以正丁烷的密度以及异丁烷的密度的平均值来计算。与C4烷类的成分群类似,由于C4烯类的成分群中5种烯类的比例相近,因此C4烯类的密度是以5种烯类的密度的平均值来计算。
依序计算C3碳氢化合物的回归密度值、C4烷类的回归密度值以及C4烯类的回归密度值并相加,即得液化石油气样品的回归密度值。
最后,将第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值与一预定碳氢值范围进行比对,并输出液化石油气样品的检测结果(S211)。预定碳氢值范围是指第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值的范围,如果比值在范围内,则判断此液化石油气样品为具有正常的碳氢值,如果比值在范围外,则判断此液化石油气样品为一异常样品。在本申请实施例中,预定碳氢值范围的比值是介于98.40%~101.88%之间。此外,若是液化石油气样品的回归蒸气压值还符合一预定蒸气压值范围(小于1370.9千帕)、回归密度值还符合一预定密度值范围,则此液化石油气样品为一正常样品。若是液化石油气样品的回归蒸气压值或回归密度值未落入预定的范围,则此液化石油气样品为一异常样品,需要进一步的检测。
其中,预定蒸气压范围是将标准样品分别经由规范标准中的检测方法以及经由本申请的液化石油气检测方法进行检测,并将二方法所得到的分析结果的差值进行统计,而得到一平均值及一标准偏差。接着,将平均值加上2倍标准偏差的蒸气压值(63.1kPa),作为争议性样品管制线。例如在规范标准中,家用的液化石油气的蒸气压值需小于1434千帕,因此本申请的液化石油气检测方法的预定蒸气压范围为小于1370.9千帕(1434-63.1)。而预定密度值范围亦可由使用者于检测前预先建立。
请参阅图3及图6,图6为由C3碳氢化合物的比例、C4烯类的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图。
首先,由丙烷(三福气体:PR113053)、正丁烷(三福气体:PR113055)以及丁烯(Aldrich(其代理商友和贸易股份公司):295086)配置多个标准品(S301)。其中,标准品之间具有相异的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类的比例。
接着,将标准品通过液化石油气检测装置以得到标准品的第一实测碳氢值以及对应于标准品的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类的C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值(S302)。其中,得到标准品的第一实测碳氢值以及C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、C4烷类的第二实测碳氢值以及C4烯类的第二实测碳氢值的方法与步骤(S203)至步骤(S207)相同或相似,故不再赘述。
然后,由标准品的C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、标准品的C4烷类的第二实测碳氢值以及标准品的C4烯类的第二实测碳氢值与标准品的第一实测碳氢值获得一回归曲线(S303)。
详细来说,是先将标准品的C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、标准品的C4烷类的第二实测碳氢值以及标准品的C4烯类的第二实测碳氢值加总,再将加总后的数值分别与标准品的C3碳氢化合物的第二实测碳氢值、标准品的C4烷类的第二实测碳氢值以及标准品的C4烯类的第二实测碳氢值相除以得到对应的C3碳氢化合物的比例、C4烷类的比例以及C4烯类的比例。
然后,将C3碳氢化合物的比例作为变量X,将C4烯类的比例作为变量Y,将标准品的第一实测碳氢值作为变量Z以进行回归,而得到(公式二)Z(THC)=-151.65x-76.63y+53217。由C3碳氢化合物的比例、C4烯类的比例以及第一实测碳氢值所绘制的三度空间的关系图如图6所示。
借此,完成了由标准品的C3碳氢化合物的比例、标准品的C4烯类的比例与标准品的第一实测碳氢值的回归曲线。因此,若是分析出一待检测样品中C3碳氢化合物以及C4烯类的此例,可将样品的C3碳氢化合物的此例以及样品的C4烯类的此例带入此回归曲线,即可获得此样品的一回归碳氢值。
请再参阅图5。首先,由C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类配置多个标准样品(S501)。其中,标准样品之间具有相异的C3碳氢化合物、C4烷类以及C4烯类的比例。
接着,将标准样品通过液化石油气检测装置以得到标准样品的第一实测碳氢值以及标准样品的回归碳氢值(S502)。其中,得到标准样品的第一实测碳氢值以及标准样品的回归碳氢值的方法与步骤(S203)至步骤(S208)相同或相似,故不再赘述。
然后,计算标准样品的第一实测碳氢值与标准样品的回归碳氢值的比值(S503)。
最后,将标准样品的第一实测碳氢值与标准样品的回归碳氢值的比值进行统计,并得到一平均值以及一标准偏差(S504)。在本申请实施例中,标准品所得到的第一实测碳氢值与回归碳氢值的比值平均值为100.14%,标准偏差为0.87%。其中,实测碳氢值与回归碳氢值的比值介于平均值的正负二标准偏差内视为一正常样品。借此,完成数据库的建立。请参阅表三,表三为根据本申请实施例所揭露的家用液化石油气检测方法进行检测的结果。
表三、家用液化石油气检测方法检测结果
根据本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法及其检测装置,由于在进行检测前建立了预定碳氢值范围,因此在进行检测时,仅需借由气相层析仪来分析液化石油气样品的第一实测碳氢值以及成分群的第二实测碳氢值。这使得进行分析所需的时间较为简短。此外,借由计算液化石油气样品的第二实测碳氢值可进一步计算液化石油气样品的回归蒸气压值、回归辛烷值和回归密度值,并与预先建立的预定蒸气压值范围、预定辛烷值范围以及预定密度值范围的比较,因而在检测时也能够涵盖多项检测项目。因此,可借由本申请实施例所揭露的液化石油气检测方法及其检测装置快速、大量地进行液化石油气的全面检测,再针对异常的样品进行全规范的检测。借此,解决了先前技术中液化石油气的检测分析耗时过长以及成本过高的问题。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种液化石油气检测方法,其特征在于,包括:
提供一液化石油气样品,其中该液化石油气样品的一主成分群组包括至少一成分群;
检测该液化石油气样品,以获得对应该主成分群组的一第一实测碳氢值以及对应该成分群的一第二实测碳氢值;
依据该第二实测碳氢值及一预定碳氢值关系,获得一回归碳氢值,该预定碳氢值关系对应该主成分群组;以及
依据该第一实测碳氢值、该回归碳氢值及一预定碳氢值范围,获得一碳氢值检测结果,该预定碳氢值范围对应该主成分群组。
2.根据权利要求1所述的液化石油气检测方法,其特征在于,另包含:
由该第二实测碳氢值及一预定蒸气压值关系,获得一回归蒸气压值;以及
依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围,获得一蒸气压检测结果,该预定蒸气压值范围对应该主成分群组。
3.根据权利要求1所述的液化石油气检测方法,其特征在于,另包含:
由该第二实测碳氢值及一预定辛烷值关系,获得一回归辛烷值;以及
依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围,获得一辛烷值检测结果,该预定辛烷值范围对应该主成分群组。
4.根据权利要求1所述的液化石油气检测方法,其特征在于,另包含:
由该第二实测碳氢值及一预定密度值关系,获得一回归密度值;以及
依据该回归密度值及一预定密度值范围,获得一密度检测结果,该预定密度值范围对应该主成分群组。
5.根据权利要求1所述的液化石油气检测方法,其特征在于,另包含:
由该第二实测碳氢值及一预定蒸气压值关系,获得一回归蒸气压值;
依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围,获得一蒸气压检测结果,该预定蒸气压值范围对应该主成分群组;
由该第二实测碳氢值及一预定辛烷值关系,获得一回归辛烷值;
依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围,获得一辛烷值检测结果,该预定辛烷值范围对应该主成分群组;
由该第二实测碳氢值及一预定密度值关系,获得一回归密度值;以及
依据该回归密度值及一预定密度值范围,获得一密度检测结果,该预定密度值范围对应该主成分群组。
6.一种液化石油气检测装置,其特征在于,包括有:
一进样口,用以接收一液化石油气样品;
一多向阀,包括一进样端、一第一出样端以及一第二出样端,该进样端与该进样口相连;
一第一管柱,与该第一出样端相连;
一第二管柱,与该第二出样端相连,该第二管柱与该第一管柱具有相异的分离效果;
一分析仪,与该第一管柱以及该第二管柱相连,该分析仪用以输出该液化石油气样品的一第一实测碳氢值以及一第二实测碳氢值;以及
一运算单元,用以由该第二实测碳氢值获得一回归碳氢值,并且依据该第一实测碳氢值、该回归碳氢值及一预定碳氢值范围以获得一碳氢值检测结果。
7.根据权利要求6所述的液化石油气检测装置,其特征在于,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归蒸气压值,并且该运算单元可依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围以获得一蒸气压检测结果。
8.根据权利要求6所述的液化石油气检测装置,其特征在于,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归辛烷值,并且该运算单元可依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围以获得一辛烷值检测结果。
9.根据权利要求6所述的液化石油气检测装置,其特征在于,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归密度值,并且该运算单元可依据该回归密度值及一预定密度值范围以获得一密度检测结果。
10.根据权利要求6所述的液化石油气检测装置,其特征在于,该运算单元还可用以由该第二实测碳氢值获得一回归蒸气压值、一回归辛烷值以及一回归密度值,并且该运算单元可依据该回归蒸气压值及一预定蒸气压值范围以获得一蒸气压检测结果,并且该运算单元可依据该回归辛烷值及一预定辛烷值范围以获得一辛烷值检测结果,并且该运算单元可依据该回归密度值及一预定密度值范围以获得一密度检测结果。
11.根据权利要求6所述的液化石油气检测装置,其特征在于,该分析仪为一火焰离子检测器。
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