CN114428121B - 一种含高浓度h2s的天然气全组分定量检测装置及方法 - Google Patents

一种含高浓度h2s的天然气全组分定量检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了油气实验分析技术。本发明的一种含高浓度H2S的天然气全组分定量检测装置，包括第一检测部和第二检测部；所述第一检测部包括第三连接部、第一储样部、第一分离部和第一热导检测器，所述第二检测部包括第一连接部、第二连接部、第二储样部、第二分离部和第二热导检测器；本发明开发了热导检测器(TCD)及多个气动阀及多条不同色谱柱性能配合而成的独立双通路气相色谱分析装置，实现了含H2S的天然气全组分一次性定量检测，极大节约了样品用量、检测时间和检测成本，大大提高了实验分析效率，有效避免了实验分析人员长时间与有毒有害气体接触，通过多组分的气体标准物质作为计算基准，测试结果更准确。

Description

一种含高浓度H2S的天然气全组分定量检测装置及方法
技术领域
本发明涉及油气实验分析技术领域，特别涉及一种含高浓度H2S的天然气全组分定量检测装置及方法。
背景技术
硫化氢气体是一种无色刺激性有毒气体，经呼吸道进入人体，主要损害中枢神经、呼吸系统、刺激黏膜，轻度中毒症状表现为畏光、流泪、眼刺痛、流涕、异物感、鼻咽灼热，并伴有头昏、头痛和乏力等症状；中度中毒后会立即出现头昏、头痛、乏力、恶心、呕吐、走路不稳、咳嗽、呼吸困难、喉部发痒、胸部压迫感、意识障碍等症状，眼刺激症状强烈，有流泪、畏光、眼刺痛的感觉；重度中毒时可能引发行动迟钝、意识模糊、昏迷及肺水肿脑水肿等状态，最后因呼吸麻痹而死亡。
在含高硫天然气勘探开发过程中，需要通过取样钢瓶进行取样，及时对天然气组分、硫化氢含量进行分析。目前实验室内色谱法和碘量法检测含硫化氢的天然气组分是分开检测的，即天然气样品取回实验室后，需先完成天然气组分检测以后，样品转入下一个流程检测天然气中的硫化氢，分析流程过长，影响因素较多。也可能会因为样品量不够导致硫化氢无法检测；同时现有的实验室色谱法分析技术主要针对微量硫化氢检测，很难实现高含量硫化氢色谱法分析，含硫化氢天然气需稀释到色谱法可检测的范围内才可以检测，在稀释过程中增加了实验人员与有毒硫化氢的接触风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的含硫化氢的天然气全组分分析工序复杂，分析流程过长等不足，提供一种含H2S的天然气全组分定量检测装置及方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种含H2S的天然气全组分定量检测装置，包括第一检测部和第二检测部；所述第一检测部包括第三连接部、第一储样部、第一分离部和第一热导检测器，所述第一储样部、第一分离部、第一热导检测器分别与所述第三连接部连通；所述第二检测部包括第一连接部、第二连接部、第二储样部、第二分离部和第二热导检测器；所述第一连接部和所述第二连接部连通，所述第二储样部与所述第一连接部连通，所述第二分离部、所述第二热导检测器分别与所述第二连接部连通；所述第一连接部与所述第三连接部连通。
本发明主要包括第一检测部和第二检测部共同进行、第一分离部和第二分离部分别检测，以及热导检测器的配合，将气体分别分成三个主要部分进行检测，实现了含H2S的天然气全组分一次进样且定量检测，极大节约了样品用量、检测时间和检测成本，大大提高了实验分析效率，有效避免了实验分析人员长时间与有毒有害气体接触，通过多组分的气体标准物质作为计算基准，测试结果更准确。
作为本发明的优选方案，所述第一检测部还包括第一缓冲柱，所述第一热导检测器通过所述第一缓冲柱与所述第三连接部连通，所述第一储样部为第一定量管，所述第一分离部包括分离柱和分子筛，所述分离柱和分子筛相连。
作为本发明的优选方案，所述第二检测部还包括第二缓冲柱，所述第二热导检测器通过所述第二缓冲柱与所述第二连接部连通，所述第二储样部包括第二定量管和第三定量管，所述第二定量管、第三定量管分别与所述第一连接部连通，所述第二分离部包括第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱，所述第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱的两端分别与所述第二连接部连接。
作为本发明的优选方案，所述第一连接部为十通阀，所述第一连接部包括101阀口、102阀口、103阀口、104阀口、105阀口、106阀口、107阀口、108阀口、109阀口和110阀口，
所述101阀口为第一载气入口，所述第二定量管的两端分别与102阀口、109阀口相连，所述103阀口与进样阀连接，所述104阀口与所述第三连接部相连，所述第三定量管的两端分别与105阀口、108阀口相连，所述106阀口为第二载气入口，所述107阀口、110阀口分别与所述第二连接部相连通。
其中第二定量管和第三定量管均为0.25mL定量管，用于承载待测气体，第一载气入口通过电子压力流量计与101阀口连接，第二载气入口通过电子压力流量计与106阀口相连。所述电子压力流量计用于控制载气流量和色谱柱压力。
作为本发明的优选方案，所述第二连接部为十二通阀，所述第二连接部包括201阀口、202阀口、203阀口、204阀口、205阀口、206阀口、207阀口、208阀口、209阀口、210阀口、211阀口和212阀口；
所述201阀口与所述110阀口相连，所述第一色谱柱的两端分别与所述202阀口、所述212阀口相连，所述203阀口与所述204阀口相连，所述203阀口连接有阻尼阀，所述204阀口为参比气入口，所述205阀口与所述第二热导检测器相连，所述第二色谱柱的两端分别与所述206阀口、所述208阀口相连，所述第三色谱柱的两端分别与所述207阀口、所述210阀口相连，所述209阀口与所述107阀口相连，所述第二缓冲柱的一端与所述211阀口相连，所述第二缓冲柱的另一端与所述第二热导检测器相连。
其中，第一色谱柱为13X色谱柱，第二色谱柱和第三色谱柱分别为30％-DC200/500色谱柱；参比气是为阻尼阀提供驱动动力。
作为本发明的优选方案，所述第三连接部为八通阀，所述第三连接部包括301阀口、阀302口、303阀口、304阀口、305阀口、306阀口、307阀口和308阀口，
所述301阀口与所述104阀口相连，所述第一定量管的两端分别与所述302阀口、所述307阀口相连，所述分离柱一端与所述阀303口相连，所述分离柱的另一端与所述分子筛相连，所述分子筛的另一端与所述305阀口相连，所述304阀口与所述第一缓冲柱相连，所述306阀口为第三载气入口，所述308阀口为样品出口。
具体的，所述第一定量管为1mL定量管，所述分离柱为HayesepR分离柱，具有极强的分离效果，主要完成天然气中各组分分离，所述分子筛为5A分子筛。
作为本发明的优选方案，所述装置还包括信号处理器和显示装置，所述第一热导检测器、所述第二热导检测器分别与所述信号处理器电性连接，所述信号处理器与所述显示装置电性连接。
作为本发明的优选方案，所述第一色谱柱能够分离天然气中包括O2、N2和CH4的组分；所述第二色谱柱能够分离天然气中包括C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12的组分；所述第三色谱柱能够分离天然气中包括C6+烷烃的组分。
作为本发明的优选方案，所述分离柱和所述分子筛用于分离的天然气中包括He和H2的组分。
一种应用所述含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，包括以下几个步骤：
S1、启动装置进行预热稳定，然后通过进样口充入标准气；使所述第一储样部、第二储样部均充满所述标准气，所述标准气包括O2、N2、C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12、C6+、He、H2和CH4；
启动装置后，调节所述装置的十通阀和八通阀至初始状态，此时装置的内部第一检测部和第二检测部形成通路，然后将标准气通过管线通入到第一定量管、第二定量管和第三定量管内排出定量管内的空气，使装置稳定预热20-30min左右直到各个定量管内充满标准气。其中，标准气中包含的气体可按照需要进行定量的配制。标准气充分润洗定量管后，十通阀和八通阀同时转动，形成分析通路。
完成取样，同时由载气驱使各定量管中试样分别进入相应的色谱柱中，
S2、标准气的分析：
S21、第二检测部的分析
第一载气通入装置进入所述第一定量管推动所述标准气进入所述第一色谱柱实现第一部分组分的分离，接着所述第一部分组分进入所述第二热导检测器响应，除所述第一部分组分以外的其他气体停留于所述第一色谱柱，所述第一部分组分包括O2、N2和CH4；
第一定量管中标准气在载气(优选为纯度为99.999％高纯氦气)的推动下进入温度控制为120～130℃的第一色谱柱，标准气中O2、N2和CH4得到分离后进入第二热导检测器，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出O2、N2和CH4的峰面积值。
第二载气通入装置进入所述第二定量管推动所述标准气进入所述第三色谱柱实现第二部分组分的分离，接着所述第二部分组分进入所述第二色谱柱，除所述第二部分组分以外的其他气体停留于所述第三色谱柱，所述第二部分组分包括CH4、CO2、C2H6、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12和nC5H12；
第二定量管中的标准气在载气(优选为纯度为99.999％高纯氦气)的推动下首先进入温度控制为120～130℃的第三色谱柱，由第三色谱柱进入第二色谱柱；第三色谱柱将标准气试样做一个预分离，分离标准气中的CO2、C2H6、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12和nC5H12进入第二色谱柱，而C6+在第三色谱柱中。
S22、第一检测部的分析
第三载气通入装置进入所述第三定量管推动所述标准气进入所述分离柱实现第三部分组分的分离，所述第三部分组分通过所述分子筛、第一缓冲柱进入所述第一热导检测器响应，除所述第三部分组分的其他气体停留于所述分离柱中，所述第三部分组分包括He和H2；
第三定量管中标准气在载气(优选为纯度为99.999％高纯氮气)的推动下进入温度控制为110～120℃的5A分子筛，标准气中He和H2得到分离后进入第一热导检测器，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出He和H2的峰面积值。
S3、标准气的反吹：
S31、第二检测部的反吹
第一载气通入装置将所述步骤S21中，除所述第一部分组分以外的其他气体排出装置；
第二载气通入装置将所述步骤S21中，除所述第二部分组分以外的其他气体由所述第二色谱柱经过所述第三色谱柱送入所述第二惹到检测器响应；
驱动十通阀和十二通阀同时转动，改变载气氦气走向形成反吹通路，此时载气(优选为纯度为99.999％高纯氦气)驱使30％-DC200/500的第三色谱柱中C6+首先进入第二热导检测器，其后紧跟进入30％-DC200/500第二色谱柱中的CO2、C2H6、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12和nC5H12进入第二热导检测器，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出所需目标峰C6+、CO2、C2H6、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12和nC5H12的峰面积值。
S32、第一检测部的反吹
第三载气通入装置将所述步骤S22中，除所述第三部分组分的其他气体送入第一热导检测器；
S4、第一热导检测器和第二热导检测器内的信号进行处理后在显示装置上读取所述标准气中各组分的峰面积值；
S5、将所述标准气替换为天然气样品气，重复所述步骤S1-S4，得到所述天然气样品气中各组分的峰面积值；
S6、将所述标准气中各组分对应的峰面积值、标样值与所述天然气样品气中各相应组分的峰面积值拟合得到线性方程：
样品气硫化氢浓度＝[(硫化氢标样浓度×硫化氢样品峰面积值)/硫化氢标样峰面积值]
S7、根据所述步骤S6的线性方程既得天然气样品气中硫化氢的检测含量。
第一载气、第二载气和第三载气根据特定的分析气体而定，一般选用高纯度惰性气体，同时要避免待测气体与载气为同一种气体。
整个分析检测过程中，优选的，色谱柱HayesepR分离柱、5A分子筛和第一缓冲柱的柱压选择为19～24psi；第一色谱柱13X色谱柱、第二色谱柱30％-DC200/500色谱柱、第三色谱柱30％-DC200/500色谱柱和第二缓冲柱柱压选择41～51psi，第一检测部和第二检测部的柱压在上述范围是，天然气中的各组分的分离效果较好，低于这个范围时，存在天然气样品气分离不开的情况，从而影响检测结果的准确性。
所述第一检测部和所述第二检测部的取样过程路径具体为：
待测的气体组分从进样阀进入装置，然后依次经过阀口103、阀口102、第二定量管、阀口109、阀口108、第三定量管、阀口105、阀口104、阀口301、阀口302、第一定量管、阀口307、阀口308即完成了取样的全过程，待测的气体组分的分别储存于上述第一定量管、第二定量管和第三定量管。
在进行对待测的气体组分分离分析中，所述第一检测部和所述第二检测部的分析过程路径是独立进行的，在这个过程中，共有三路载气同时进行分析，第一载气和第二载气均在第二检测部驱动待测的气体进行相应组分的分离分析，第三载气在第一检测部驱动待测的气体进行相应组分的分离分析。
所述第二检测部的分析过程分两路进行：
第一载气通过第一载气入口依次通过阀口101、阀口102进入第二定量管，带着待测的气体依次通过阀口109、阀口110、阀口201、阀口202进入第一色谱柱实现第一部分组分的分离，接着通过阀口212、阀口211、第二缓冲柱将第一部分组分气体送至第二热导检测器进行相应气体各组分的响应；剩余未分离的气体组分暂留在所述第一色谱柱内；
第二载气通过第二载气入口分别通过阀口106、阀口105进入第三定量管，带着待测的气体依次通过阀口108、阀口107、阀口209、阀口210进入第三色谱柱实现第二部分组分的分离，接着通过阀口207、阀口208将第二部分组分气体送至第二色谱柱、阀口206、阀口205最后在第二热导检测器进行相应气体各组分的响应，除第二部分组分外剩余的气体暂留在第三色谱柱内。
其中所述第一检测部的分析过程的路径走向具体为：第三载气通过第三载气入口依次通过阀口306、阀口307进入第一定量管，带着待测的气体通过阀口302、阀口303、进入分离柱实现第三部分组分的分离、接着第三部分组分依次进入分子筛、阀口305、阀口304、第一缓冲柱进入第一热导检测器进行第三部分组分的响应；除第三部分组分的剩余的气体暂留在上述分离柱中。
分析过程进行完成之后，还有反吹过程，主要用于对非目标的气体组分的排出和对装置的清洗。
所述第一检测部和所述第二检测部的反吹过程路径同样是独立进行的，所述第一检测部反吹过程路径为：第三载气通过第三载气入口分别通过阀口106、阀口105、分子筛、分离柱、阀口103、阀口104、第一缓冲柱、第一热导检测器；
所述第二检测通道的反吹过程路径为：第一载气氦气通过第一载气入口、阀口101、阀口110、阀口201、阀口212、第一色谱柱、阀口202、阀口203、阻尼阀；
第二载气氦气通过第二载气入口、阀口106、阀口107、阀口209、阀口208、第二色谱柱、阀口206、阀口207、第三色谱柱、阀口210、阀口211、第二缓冲柱、第二热导检测器；
上述反吹的过程中，对待测气体中还未分离的气体还可以进一步在第二热导检测器内进行响应。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明开发了热导检测器(TCD)及多个气动阀及多条不同色谱柱性能配合而成的独立双通路气相色谱分析装置，实现He和H2组分检测，解决了常规的He和H2不易分离问题；
2、采用分离度极强的HayesepR分离柱配合八通阀反吹，克服了5A分子筛容易酸性气体中毒的缺陷；
3、采用TCD和30％-DC200/500色谱柱相结合，实现了天然气组分和天然气中高含量硫化氢(硫化氢浓度大于0.01％)使用气相色谱分析的问题；
4、克服了现有碘量法测量天然气中硫化氢需要的取样量较大，需先完成天然气样品组分检测以后再做硫化氢检测从而导致的量不足的缺陷。
5、实现一次进样检测天然气样品中常规组分O2、N2、CH4、C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12、C6+、He和H2及H2S测试，极大节约了样品用量、检测时间和检测成本，大大提高了实验分析效率；有效避免了实验分析人员长时间与有毒有害气体接触的风险。
6、通过多组分的气体标准物质作为计算基准，测试结果更准确。
附图说明：
图1为本发明的检测装置结构示意图；
图2为本发明的检测装置的进样的路线示意图；
图3为本发明的检测装置的分析过程的路线示意图；
图4为本发明的检测装置的反吹过程的路线示意图；
图5本发明实施例2的1号样品第一热导检测器检测目标组分的分析谱图；
图6本发明实施例2的1号样品第二热导检测器检测目标组分的分析谱图；
图中标记：A-第一检测部，B-第二检测部，1-第一连接部，101-101阀口，102-102阀口，103-103阀口，104-104阀口，105-105阀口，106-106阀口，107-107阀口，108-108阀口，109-109阀口，110-110阀口，2-第二连接部，201-201阀口，201-201阀口，203-203阀口，204-204阀口，205-205阀口，206-206阀口，207-207阀口，208-208阀口，209-209阀口，210-210阀口，211-211阀口，212-212阀口，3-第三连接部，301-301阀口，302-302阀口，303-303阀口，304-304阀口，305-305阀口，306-306阀口，307-307阀口，308-308阀口，4-第一定量管，5-第一缓冲柱，6-分离柱，7-分子筛，8-第一热导检测器，9-第二定量管，10-第三定量管，11-第一色谱柱，12-第二色谱柱，13-第三色谱柱，14-第二缓冲柱，15-第二热导检测器，16-参比气入口，17-第一载气入口，18-进样阀，19-第二载气入口，20-阻尼阀，21-第三载气入口，22-样品出口。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
标准气中各组分含量：O2(0.200％)、N2(2.00％)、C2H6(2.53％)、CO2(3.00％)、H2S(1.49％)、C3H8(2.52％)、iC4H10(0.204％)、nC4H10(0.201％)、iC5H12(0.202％)、nC5H12(0.201％)、C6+(0.203％)、He(0.200％)、H2(0.199％)、CH4、(86.889％)
对于我们需要进行分析检测的天然气中，除H2S气体外，通常包括甲烷，其他烃类、二氧化碳、氧气、氮气、氢气、氦气等气体，本方法的目的是通过本发明的装置将含高浓度硫化氢气体的天然气通过一次进样，实现各组分的分离。
实施例1
一种含H2S的天然气全组分定量检测装置，如图1-4所示，包括第一检测部A和第二检测部B；所述第一检测部A包括第三连接部3、第一储样部、第一分离部和第一热导检测器8，所述第一储样部、第一分离部、第一热导检测器8分别与所述第三连接部3连通；进一步的，所述第一检测部A还包括第一缓冲柱5，所述第一热导检测器8通过所述第一缓冲柱5与所述第三连接部3连通，所述第一储样部包括第一定量管4，所述第一分离部包括分离柱6和分子筛7。具体的，所述第一定量管4为1mL定量管，所述分离柱6为HayesepR分离柱，具有极强的分离效果，主要完成天然气中各组分分离，所述分子筛7为5A分子筛。
具体的，所述第三连接部3为八通阀，所述第三连接部3包括301阀口301、302阀口302、303阀口303、304阀口304、305阀口305、306阀口306、307阀口307和308阀口308；所述301阀口301与所述104阀口104相连，所述第一定量管4的两端分别与所述302阀口302、所述307阀口307相连，所述分离柱6一端与所述303阀口303相连，所述分离柱6的另一端与所述分子筛7相连，所述分子筛7的另一端与所述305阀口305相连，所述304阀口304与所述第一缓冲柱5相连，所述306阀口306为第三载气入口21，所述308阀口308为样品出口22。
所述第二检测部B包括第一连接部1、第二连接部2、第二储样部、第二分离部和第二热导检测器15；进一步的，所述第二检测部B还包括第二缓冲柱14，所述第二热导检测器15通过所述第二缓冲柱14与所述第二连接部2连通，所述第二储样部包括第二定量管9和第三定量管10，所述第二分离部包括第一色谱柱11、第二色谱柱12、第三色谱柱13。所述第一连接部1和所述第二连接部2连通，所述第二定量管9、第三定量管10分别与所述第一连接部1连通，所述第二分离部、所述第二热导检测器15分别与所述第二连接部2连通；所述第一连接部1与所述第三连接部3连通。
具体的，所述第一连接部1为十通阀，所述第一连接部1包括101阀口101、102阀口102、103阀口103、104阀口104、105阀口105、106阀口106、107阀口107、108阀口108、109阀口109和110阀口110，所述101阀口101为第一载气入口17，所述第二定量管10的两端分别与102阀口102、109阀口109相连，所述103阀口103与进样阀18连接，所述104阀口104与所述第三连接部3相连，所述第三定量管10的两端分别与105阀口105、108阀口108相连，所述106阀口106为第二载气入口19，所述107阀口107、110阀口110分别与所述第二连接部2相连通。其中第二定量管9和第三定量管10均为0.25mL定量管，用于承载待测气体，第一载气入口17通过电子压力流量计与阀口101连接，第二载气入口19通过电子压力流量计与106阀口106相连。所述电子压力流量计用于控制载气流量和色谱柱压力。
具体的，所述第二连接部2为十二通阀，所述第二连接部2包括201阀口201、202阀口202、203阀口203、204阀口204、205阀口205、206阀口206、207阀口207、208阀口208、209阀口209、210阀口210、211阀口211和212阀口212，所述201阀口201与所述110阀口110相连，所述第一色谱柱11的两端分别与所述202阀口202、所述212阀口212相连，所述203阀口203与所述204阀口204相连，所述203阀口203连接有阻尼阀，所述204阀口204为参比气入口，所述205阀口205与所述第二热导检测器15相连，所述第二色谱柱12的两端分别与所述206阀口206、所述208阀口208相连，所述第三色谱柱的两端分别与所述207阀口207、所述210阀口210相连，所述209阀口209与所述107阀口107相连，所述第二缓冲柱14的一端与所述211阀口211相连，所述第二缓冲柱14的另一端与所述第二热导检测器15相连。
工作原理：第一连接部1、第二连接部2和第三连接部3均由气动阀控制不同阀门之间的连通，本装置可按照进样-分析-清洗行成相应的进样路径，分析路径和反吹清洗路径。待测的气体通过进样阀18进入装置中，按照进样路径分别储样于第一定量管4、第二定量管9和第三定量管10中，气动阀转动将进样路线行成分析路线，第一检测部A和第二检测部B独立分析，第一检测部A中5A分子筛主要承担He、和H2两种气体的分离任务，第二检测部B种的第一色谱柱也就是13X色谱柱主要承担O2、N2和CH4的分离任务，所述第二色谱柱分离的天然气组分包括C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12；剩下的含6个碳及以上的C6+烷烃则通过第三色谱柱实现分离。通过本装置的各部分的配合，实现了仅一次进样完成含高浓度的硫化氢天然气全组分的定量分析，极大地提高了分析效率同时降低硫化氢气体中毒的风险。
实施例2
天然气1号样品的检测
标准气中各组分含量：O2(0.200％)、N2(2.00％)、C2H6(2.53％)、CO2(3.00％)、H2S(1.49％)、C3H8(2.52％)、iC4H10(0.204％)、nC4H10(0.201％)、iC5H12(0.202％)、nC5H12(0.201％)、C6+(0.203％)、He(0.200％)、H2(0.199％)、CH4、(86.889％)
测试的具体实施过程包括以下几个步骤：
S1、启动装置，设置装置初始状态，第一检测部A载气氮气设置流量20mL/min，色谱柱压19.3psi，色谱柱温120℃；第二检测部B载气氦气设置流量25mL/min，色谱柱压41psi，色谱柱温130℃，装置进行预热稳定1小时。待预热完成后，调节所述装置的十通阀和八通阀至初始状态，此时装置的内部第一检测部A和第二检测部B形成通路，然后将标准气通过管线通入到第一定量管4、第二定量管9和第三定量管10内排出定量管内的空气，稳定通气1～2分钟直到各个定量管内充满标准气。标准气充分润洗定量管后，十通阀和八通阀同时转动，形成分析通路。完成取样，同时由载气驱使各定量管中试样分别进入相应的色谱柱中。
S2、第一检测部A数据响应，载气氮气推动第一定量管4内的标准气气体移动，依据天然气中各组分在分离柱6内的吸附系数不同，逐一将各组分分离，首先分离出的组分He和H2进入5A分子筛7，由5A分子筛7再次分离后在载气氮气的推动下进入第一检测部A的第一热导检测器8，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出所需目标峰。首先色谱峰是He的保留时间为2.65min；其次色谱峰H2的保留时间为2.91min，谱图如图5所示。
S3、第二检测部B数据响应，载气氦气同时推动第二定量管9和第三定量管10内的标准气气体移动，依据天然气中各组分在分离柱内的吸附系数不同，逐一将各组分分离。当载气氦气推动第一定量管4中标准气进入第一色谱柱11也就是13X色谱柱后，由于吸附系数低，13X色谱柱很快分离出O2、N2和CH4，由载气氦气推动进入第二检测部B的第二热导检测器15，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出所需目标峰。依次出现的色谱峰为：O2的保留时间为1.49min；N2的保留时间为1.61min，CH4的保留时间为1.75min。此时，所述第三色谱柱(13)刚好将标准气组分中的C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12分离到第二色谱柱12中，而剩下的6个碳以上的烃类C6+烷烃则仍在第三色谱柱内，气动阀同时驱动第一连接部1、第二连接部2转动，载气氦气走向改变，使得第三色谱柱内的6个碳以上的烃类C6+烷烃首先到达第二检测部B的第二热导检测器15，第二色谱柱12中的标样组分紧随其后，由于不同气体的热导率不同产生不同的信号，信号经过信号处理器传输到显示装置，从而读取出所需目标峰。依次出现的色谱峰为：C6+的保留时间为3.67min；CO2的保留时间为5.04min；C2H6的保留时间为5.58min；H2S的保留时间为6.67min；C3H8的保留时间为7.47min；iC4H10的保留时间为9.85min；nC4H10的保留时间为11.61min；iC5H12的保留时间为17.25min；nC5H12的保留时间为19.71min；谱图如图6所示。
S2和S3步骤中得到完成的标准气积分面积数据。
S4、更换标准气为天然气样品，实验条件不变的情况下，重复S1、S2和S3步骤，得到完成的天然气样品中各组分积分面积数据。
S5、数据处理，将所述标准气中各组分对应的峰面积值、标样值与所述天然气样品气中各相应组分的峰面积值形成一个简单的线性方程(以硫化氢的计算过程为例)：
样品气硫化氢浓度＝[(硫化氢标样浓度×硫化氢样品峰面积值)/硫化氢标样峰面积值]。
该实施例采用天然气1号样品，该样品中硫化氢含量在5.00％左右，所测得的天然气样品数据如表1所示。
表1为天然气1号样品的测试数据
*表中“未检出”指该天然气样品中不含有该组分，故检测器未出现响应。
实施例3
天然气2号样品
天然气2号样品的具体检测方法同实施例2，区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气2号样品，该样品中硫化氢含量在10.00％左右，所测得的天然气样品数据如表2所示。
表2天然气2号样品测试数据
实施例4
天然气3号样品
天然气3号样品的具体测试方法同实施例2所述，其区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气3号样品，该样品中硫化氢含量在0.01％左右，所测得的天然气样品数据如表3所示。
表3天然气3号样品测试数据
实施例5
天然气4号样品
天然气4号样品的具体测试方法同实施例2所述，其区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气4号样品，该样品中硫化氢含量在0.50％左右，所测得的天然气样品数据如表4所示。
表4天然气4号样品测试数据
实施例6
天然气5号样品
天然气5号样品的具体测试方法同实施例2所述，其区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气5号样品，该样品中硫化氢含量在2.00％左右，所测得的天然气样品数据如表5所示。
表5天然气5号样品测试数据
实施例7
天然气6号样品
天然气6号样品的具体测试方法同实施例2所述，其区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气6号样品，该样品中硫化氢含量在3.50％左右，所测得的天然气样品数据如表6所示。
表6天然气6号样品测试数据
实施例8
天然气7号样品
天然气7号样品的具体测试方法同实施例2所述，其区别仅在于天然气样中硫化氢含量的不同。
该实施例采用天然气7号样品，该样品中硫化氢含量在8.00％左右，所测得的天然气样品数据如表7所示。
表7天然气7号样品测试数据
通过实施例2-8的七组天然气样品的测试，发现，天然气中的硫化氢的含量低至0.01％，高至10％，均能通过一次进样精确测量，同时其他组分的各气体含量也能实现分离及测量，测试效率更高，且不存在实验分析人员长时间与有毒有害气体接触的风险，进样量少，极大节约了样品用量、检测时间和检测成本，大大提高了实验分析效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述检测装置包括第一检测部（A）和第二检测部（B）；
所述第一检测部（A）包括第三连接部（3）、第一储样部、第一分离部和第一热导检测器（8），所述第一储样部、第一分离部、第一热导检测器（8）分别与所述第三连接部（3）连通；
所述第二检测部（B）包括第一连接部（1）、第二连接部（2）、第二储样部、第二分离部和第二热导检测器（15）；所述第一连接部（1）和所述第二连接部（2）连通，所述第二储样部与所述第一连接部（1）连通，所述第二分离部、所述第二热导检测器（15）分别与所述第二连接部（2）连通；所述第一连接部（1）与所述第三连接部（3）连通；
所述第一检测部（A）还包括第一缓冲柱（5），所述第一热导检测器（8）通过所述第一缓冲柱（5）与所述第三连接部（3）连通，所述第一储样部为第一定量管（4），所述第一分离部包括分离柱（6）和分子筛（7），所述分离柱（6）和分子筛（7）相连；所述分离柱（6）为HayesepR分离柱，所述分子筛（7）为5A分子筛；
所述第二检测部（B）还包括第二缓冲柱（14），所述第二热导检测器（15）通过所述第二缓冲柱（14）与所述第二连接部（2）连通；
所述第二储样部包括第二定量管（9）和第三定量管（10），所述第二定量管（9）、第三定量管（10）分别与所述第一连接部（1）连通，所述第二分离部包括第一色谱柱（11）、第二色谱柱（12）、第三色谱柱（13），所述第一色谱柱（11）、第二色谱柱（12）、第三色谱柱（13）的两端分别与所述第二连接部（2）连接；所述第一色谱柱（11）为13X色谱柱，所述第二色谱柱（12）为30%-DC200/500色谱柱，所述第三色谱柱（13）为30%-DC200/500色谱柱；
检测方法包括以下几个步骤：
S1、启动装置进行预热稳定，然后通过进样阀（18）充入标准气；使所述第一储样部、第二储样部均充满所述标准气，所述标准气包括O2、N2、C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12、C6+、He、H2和CH4；
S2、标准气的分析：
S21、第二检测部的分析；
第一载气通入装置后进入第一定量管（4）推动所述标准气进入所述第一色谱柱（11）实现第一部分组分的分离，接着所述第一部分组分进入所述第二热导检测器（15）响应，除所述第一部分组分以外的其他气体停留于所述第一色谱柱（11），所述第一部分组分包括O2、N2和CH4；
第二载气通入装置后进入所述第二定量管（9）推动所述标准气进入所述第三色谱柱（13）实现第二部分组分的分离，接着所述第二部分组分进入所述第二色谱柱（12），除所述第二部分组分以外的其他气体停留于所述第三色谱柱（13），所述第二部分组分包括CH4、CO2、C2H6、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12和nC5H12；
S22、第一检测部的分析；
第三载气通入装置进入所述第三定量管（10）推动所述标准气进入所述分离柱（6）实现第三部分组分的分离，所述第三部分组分通过所述分子筛（7）、第一缓冲柱（5）进入所述第一热导检测器（8）响应，除所述第三部分组分的其他气体停留于所述分离柱（6）中，所述第三部分组分包括He和H2；
S3、标准气的反吹：
S31、第二检测部的反吹；
第一载气通入装置将所述S21中，除所述第一部分组分以外的其他气体排出装置；
第二载气通入装置将所述S21中，除所述第二部分组分以外的其他气体由所述第二色谱柱（12）经过所述第三色谱柱（13）送入所述第二热导检测器（15）响应；
S32、第一检测部的反吹；所述第一检测部和所述第二检测部的反吹过程路径同样是独立进行的；反吹的过程中，对待测气体中还未分离的气体还可以进一步在第二热导检测器内进行响应；
第三载气通入装置将所述S22中，除所述第三部分组分的其他气体送入第一热导检测器（8）；
S4、第一热导检测器（8）和第二热导检测器（15）内的信号进行处理后在显示装置上读取所述标准气中各组分的峰面积值；
S5、将所述标准气替换为天然气样品气，重复S1-S4，得到所述天然气样品气中各组分的峰面积值；
S6、将所述标准气中各组分对应的峰面积值、标样值与所述天然气样品气中各相应组分的峰面积值拟合得到线性方程：
样品气硫化氢浓度=[（硫化氢标样浓度×硫化氢样品峰面积值）/硫化氢标样峰面积值]
S7、根据所述S6的线性方程即得天然气样品气全组分的检测含量。
2.根据权利要求1所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述第一连接部（1）为十通阀，所述第一连接部（1）包括阀口一零一（101）、阀口一零二（102）、阀口一零三（103）、阀口一零四（104）、阀口一零五（105）、阀口一零六（106）、阀口一零七（107）、阀口一零八（108）、阀口一零九（109）和阀口一一零（110）；
所述阀口一零一（101）为第一载气入口（17），所述第二定量管（9）的两端分别与阀口一零二（102）、阀口一零九（109）相连，所述阀口一零三（103）与进样阀（18）连接，所述阀口一零四（104）与所述第三连接部（3）相连，所述第三定量管（10）的两端分别与阀口一零五（105）、阀口一零八（108）相连，所述阀口一零六（106）为第二载气入口（19），所述阀口一零七（107）、阀口一一零（110）分别与所述第二连接部（2）相连通。
3.根据权利要求2所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述第二连接部（2）为十二通阀，所述第二连接部（2）包括阀口二零一（201）、阀口二零二（202）、阀口二零三（203）、阀口二零四（204）、阀口二零五（205）、阀口二零六（206）、阀口二零七（207）、阀口二零八（208）、阀口二零九（209）、阀口二一零（210）、阀口二一一（211）和阀口二一二（212）；
所述阀口二零一（201）与所述阀口一一零（110）相连，所述第一色谱柱（11）的两端分别与所述阀口二零二（202）、所述阀口二一二（212）相连，所述阀口二零三（203）连接有阻尼阀（20），所述阀口二零四（204）为参比气入口（16），有所述阀口二零五（205）与所述第二热导检测器（15）相连，所述第二色谱柱（12）的两端分别与所述阀口二零六（206）、所述阀口二零八（208）相连，所述第三色谱柱（13）的两端分别与所述阀口二零七（207）、所述阀口二一零（210）相连，所述阀口二零九（209）与所述阀口一零七（107）相连，所述第二缓冲柱（14）的一端与所述阀口二一一（211）相连，所述第二缓冲柱（14）的另一端与所述第二热导检测器（15）相连。
4.根据权利要求3所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述第三连接部（3）为八通阀，所述第三连接部（3）包括阀口三零一（301）、阀口三零二（302）、阀口三零三（303）、阀口三零四（304）、阀口三零五（305）、阀口三零六（306）、阀口三零七（307）和阀口三零八（308）；
所述第一分离部包括分离柱（6）和分子筛（7），所述分离柱（6）和分子筛（7）相连；
所述阀口三零一（301）与所述阀口一零四（104）相连，所述第一定量管（4）的两端分别与所述阀口三零二（302）、所述阀口三零七（307）相连，所述分离柱（6）一端与所述阀口三零三（303）相连，所述分离柱（6）的另一端与所述分子筛（7）相连，所述分子筛（7）的另一端与所述阀口三零五（305）相连，所述阀口三零四（304）与所述第一缓冲柱（5）相连，所述阀口三零六（306）为第三载气入口（21），所述阀口三零八（308）为样品出口（22）。
5.根据权利要求1所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述分离柱（6）和所述分子筛（7）用于分离的天然气中包括He和H2的组分。
6.根据权利要求5所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述第一色谱柱（11）能够分离天然气中包括O2、N2和CH4的组分；所述第二色谱柱（12）能够分离天然气中包括C2H6、CO2、H2S、C3H8、iC4H10、nC4H10、iC5H12、nC5H12的组分；所述第三色谱柱（13）能够分离天然气中包括C6+烷烃的组分。
7.根据权利要求5所述的应用含H2S的天然气全组分定量检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述装置还包括信号处理器和显示装置，所述第一热导检测器（8）、所述第二热导检测器（15）分别与所述信号处理器电性连接，所述信号处理器与所述显示装置电性连接。
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