TWI443336B - 液化石油氣檢測方法及其檢測裝置 - Google Patents
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Description
本提案係關於一種檢測方法及其檢測裝置，特別是一種液化石油氣檢測方法及其檢測裝置。
液化石油氣俗稱液化瓦斯，是目前生活上重要的能源。液化石油氣的來源主要是從原油煉製的副產品，也有從丙烷、丁烷混合而成。液化石油氣的主要成分包含有碳數為三或四的烷類及烯類，在常溫常壓下是氣態，使用時通常是將液化石油氣加壓成液態後裝入鋼瓶以方便運算。液化石油氣的應用範圍很廣，從家庭、商業、工業以及交通工具的燃料，都是可應用液化石油氣的領域。
為了環境保護、公共安全等需求，國家建立了國家標準，並且訂立石油管理法，規定液化石油氣應符合的品質標準。藉此，以確保液化石油氣的品質符合標準。
因此，液化石油氣的主管機關需要派員或者委託專業檢驗機構以查驗業者所銷售之液化石油氣。然，以台灣而言，車用液化石油氣加油站共有52座、液化石油氣分裝廠共118間、瓦斯行共計3363間，這代表主管機關需要查驗的對象眾多。如果所有的檢測樣品都按照國家標準的所有項目一一檢測，則一個樣品需要2至3天來檢測分析。這除了會增加查驗的成本，也使得主管機關難以普及查驗的對象。
因此，如何設計一種液化石油氣的檢測方法，以降低檢測的成本以及分析時間，就成為研究人員需要解決的問題。
本提案一實施例所揭露的液化石油氣檢測方法，包括以下步驟。提供一液化石油氣樣品，其中液化石油氣樣品之一主成分群組包括至少一成分群。檢測液化石油氣樣品以獲得對應主成分群組之一第一實測碳氫值以及對應成分群之一第二實測碳氫值。依據第二實測碳氫值及一預定碳氫值關係，獲得一迴歸碳氫值。迴歸碳氫值對應主成分群組。依據第一實測碳氫值、迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍，獲得一碳氫值檢測結果。預定碳氫值範圍係對應主成分群組。
本提案一實施例所揭露的液化石油氣檢測裝置，包括一進樣口、一多向閥、一第一管柱、一第二管柱、一分析儀以及一運算單元。進樣口用以接收一液化石油氣樣品。多向閥包括一進樣端、一第一出樣端以及一第二出樣端。進樣端與進樣口相連。第一管柱與第一出樣端相連。第二管柱與第二出樣端相連。第二管柱與第一管柱具有相異的分離效果。分析儀與第一管柱以及第二管柱相連。分析儀用以輸出液化石油氣樣品之一第一實測碳氫值以及一第二實測碳氫值。運算單元用以由第二實測碳氫值獲得一迴歸碳氫值，並且依據第一實測碳氫值、迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍以獲得一碳氫值檢測結果。
根據本提案實施例所揭露之液化石油氣檢測方法及其檢測裝
置，由於僅須藉由液化石油氣檢測裝置來分析液化石油氣樣品之第一實測碳氫值及第二實測碳氫值，並藉由碳氫值(total hydrocarbon，THC)預定範圍以獲得碳氫值檢測結果。因此，在分析所需時間上較為簡短。藉此，可藉由本提案實施例所揭露之液化石油氣檢測方法及其檢測裝置快速、大量地進行液化石油氣的初步檢測。
以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本提案之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本提案之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本提案相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本提案之觀點，但非以任何觀點限制本提案之範疇。
首先，請參閱「第1A圖」及「第1B圖」，「第1A圖」為本提案一實施例所揭露之液化石油氣檢測裝置之示意圖，「第1B圖」為「第1A圖」之液化石油氣檢測裝置之另一示意圖。液化石油氣檢測裝置5包括一進樣口10、一多向閥20、一第一管柱30、一第二管柱40、一分析儀50以及一運算單元60。其中，進樣口10、一多向閥20、一第一管柱30、一第二管柱40及一分析儀50例如
但不限於一氣相層析儀。
進樣口10用以接收一液化石油氣樣品。多向閥20包括一進樣端22、一第一出樣端24以及一第二出樣端26。進樣端22與進樣口10相連。此外，多向閥20還包含一切換組件28，藉此使用者可切換多向閥20使進樣端22與第一出樣端24相連(如「第1A圖」所示)或者使進樣端22與第二出樣端26相連(如「第1B圖」所示)。藉此，使用者可使液化石油氣樣品由進樣口10進入多向閥20後進入第一管柱30以進行檢測或者使液化石油氣樣品由進樣口10進入多向閥20後進入第二管柱40以進行檢測。
第一管柱30與第一出樣端24相連。在本提案實施例中，第一管柱30對於烷類或烯類等低極性之有機化合物的分離效果不佳。詳細而言，第一管柱30的靜相與液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類之間的吸引力相同或相近。也就是說，當液化石油氣樣品通過第一管柱30時，液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類通過第一管柱30後進入分析儀50所需的時間相同或相近，因而使用者無法區分液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類。
第二管柱40與第二出樣端26相連。第二管柱40與第一管柱30具有相異的分離效果。詳細來說，第二管柱40的靜相與液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類之間的吸引力相異。也就是說，當液化石油氣樣品通過第二管柱40時，液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類通過第二管柱40後進入分析儀50所需的
時間有明顯的差異，藉此使用者可區分液化石油氣樣品中相異成分群的烷類或烯類。
分析儀50與第一管柱30以及第二管柱40相連。在本提案實施例中，分析儀50例如為一火焰離子偵測器。分析儀50用以偵測第一管柱30或第二管柱40的液化石油氣樣品，並輸出通過第一管柱30後進入分析儀50之液化石油氣樣品之一第一實測碳氫值以及輸出通過第二管柱40後進入分析儀50之液化石油氣樣品中相異成分群的至少一第二實測碳氫值。
運算單元60用以由第二實測碳氫值獲得一迴歸碳氫值，並且依據第一實測碳氫值、迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍以獲得一碳氫值檢測結果。依據第一實測碳氫值、迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍以獲得碳氫值檢測結果之方法將於稍後之段落進行更詳細的介紹。
此外，運算單元60還可以由第二實測碳氫值獲得一迴歸蒸氣壓值，並且依據迴歸蒸氣壓值及一預定蒸氣壓值範圍以獲得一蒸氣壓檢測結果。
此外，運算單元60還可以由第二實測碳氫值獲得一迴歸辛烷值，並且依據迴歸辛烷值及一預定辛烷值範圍以獲得一辛烷值檢測結果。
此外，運算單元60還可以由第二實測碳氫值獲得一迴歸密度值，並且依據迴歸密度值及一預定密度值範圍以獲得一密度檢測結果。
依據迴歸蒸氣壓值及預定蒸氣壓值範圍以獲得蒸氣壓檢測結果、依據迴歸辛烷值及預定辛烷值範圍以獲得辛烷值檢測結果以及依據迴歸密度值及預定密度值範圍以獲得密度檢測結果之方法將於稍後之段落進行更詳細的介紹。
接著，請參閱「第1A圖」、「第1B圖」以及「第2圖」，「第2圖」為本提案一實施例所揭露之液化石油氣檢測方法之流程圖。液化石油氣的檢測方法包含下列步驟。
首先，觀察液化石油氣樣品(S201)，液化石油氣樣品若是在常溫常壓下包含一液體成分，則液化石油氣樣品為一異常之樣品。
然後，藉由一參考樣品以進行分析儀的訊號校正(S202)，其中參考樣品例如為丙烷(三福氣體：PR113053)、正丁烷(三福氣體：PR113055)或是異丁烷(三福氣體：PR113805)。
接著，輸入一液化石油氣樣品至一液化石油氣檢測裝置5(S203)。液化石油氣樣品例如為一車用液化石油氣加氣站所銷售之液化石油氣。在車用液化石油氣加氣站所銷售之液化石油氣之檢測中，由於丙烷、正丁烷及異丁烷為車用之液化石油氣樣品之主要成分，因此是針對車用之液化石油氣樣品中的丙烷、正丁烷以及異丁烷作為檢測對象。其中，丙烷、正丁烷以及異丁烷分別為車用之液化石油氣樣品的一成分群，而丙烷、正丁烷以及異丁烷為車用之液化石油氣樣品之主成分群組。
接著，使部分液化石油氣樣品通過第一管柱30後進入分析儀
50(S204)。由於第一管柱30對於丙烷、正丁烷以及異丁烷的分離效果不佳，因而丙烷、正丁烷以及異丁烷抵達分析儀50所須的時間相同或相近，因此分析儀50所偵測之數據為丙烷、正丁烷以及異丁烷之混合物，也就是液化石油氣樣品的主成分群組。
然後，由分析儀50輸出液化石油氣樣品之第一實測碳氫值(S205)。第一實測碳氫值是對應於液化石油氣樣品的主成分群組，也就是液化石油氣樣品中主要成份的碳氫值。
接著，使部分液化石油氣樣品通過第二管柱40後進入分析儀50(S206)。須注意的是，使部分液化石油氣通過第一管柱30或第二管柱40的順序並非用以限定本提案。
在本提案實施例中，是使用HP-1(產品編號：19091Z-530，Agilent Technologies)作為第二管柱40。其中，第二管柱40的靜相對於液化石油氣樣品的主成分群組中的三個成分群，亦即丙烷、正丁烷以及異丁烷具有良好的分離能力。也就是說，液化石油氣樣品中的丙烷、正丁烷以及異丁烷通過第二管柱40所需的時間相異，因而使用者可藉此區分液化石油氣樣品中的丙烷、正丁烷以及異丁烷。
由於第二管柱40的靜相對於液化石油氣樣品之主成分群組的三成分群(即丙烷、正丁烷以及異丁烷)具有相異的吸引力，因而三成分群抵達分析儀50所須的時間相異，因此分析儀50可分別偵測三成分群之數據。
然後，由分析儀50輸出液化石油氣樣品對應於丙烷的丙烷之
第二實測碳氫值、對應於正丁烷的正丁烷之第二實測碳氫值以及對應於異丁烷的異丁烷之第二實測碳氫值(S207)。
接著，由丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值計算液化石油氣樣品之一迴歸碳氫值(S208)。詳細來說，是藉由丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值並依據一預定碳氫值關係來計算迴歸碳氫值。進一步來說，預定碳氫值關係是一組成比例與迴歸碳氫值之迴歸曲線。計算迴歸碳氫值之計算方式如公式一，THC=-73.71x+101.82y+27372(公式一)，其中THC為迴歸碳氫值、x為丙烷之比例而y為異丁烷之比例。由丙烷之比例以及異丁烷之比例獲得迴歸碳氫值之方法以及如何建立公式一之方法將於稍後之段落進行更詳細的敘述。
然後，計算第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值(S209)。
接著，由丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值並分別依據一預定蒸氣壓值關係、一預定辛烷值關係以及一預定迴歸密度值關係來計算液化石油氣樣品的迴歸蒸氣壓值、迴歸辛烷值以及迴歸密度值(S210)。
首先，將丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值加總以得到一碳氫值總和，然後將丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值分別除以碳氫值總和以得到對應的丙烷之比例、正丁烷之比例以及異丁烷之比例。其中，丙烷之比例、正丁烷之
比例以及異丁烷之比例可以代表對應的丙烷莫耳數比、正丁烷莫耳數比以及異丁烷莫耳數比或者是對應的丙烷之氣體體積百分比、正丁烷之氣體體積百分比以及異丁烷之氣體體積百分比。
預定蒸氣壓值關係是一組成比例與迴歸蒸氣壓值之關係式，計算迴歸蒸氣壓值之公式如下：迴歸蒸氣壓值=(vp'
×C)/100
其中，vp'
為丙烷、正丁烷以及異丁烷於40℃時之蒸氣壓(丙烷的蒸氣壓為1353千帕、正丁烷的蒸氣壓為376.9千帕、異丁烷的蒸氣壓為531千帕)，C為丙烷、正丁烷以及異丁烷於液化石油氣樣品之氣體體積百分比。其中，40℃係國家標準方法中車用液化石油氣之檢測溫度。
依序計算丙烷之迴歸蒸氣壓值、正丁烷之迴歸蒸氣壓值以及異丁烷之迴歸蒸氣壓值並相加總，即得到40℃時液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值。
預定辛烷值關係是一組成比例與迴歸辛烷值之關係式，計算迴歸辛烷值之公式如下：辛烷值=(m×C)/100
其中，m為丙烷、正丁烷以及異丁烷之辛烷值(丙烷的辛烷值為95.6、正丁烷的辛烷值為88.9、異丁烷的辛烷值為97.1)，C為丙烷、正丁烷以及異丁烷於液化石油氣樣品中之氣體體積百分比。
依序計算丙烷之迴歸辛烷值、正丁烷之迴歸辛烷值以及異丁
烷之迴歸辛烷值並相加總，即得液化石油氣樣品之迴歸辛烷值。
預定密度值關係是一組成比例與迴歸密度值之關係式，計算迴歸密度值之公式如下：成分密度=(sg'
×C)/100
其中，sg'
為丙烷、正丁烷以及異丁烷於15.6℃(60℉)時之密度(丙烷的密度為0.50736克/毫升、正丁烷的密度為0.58407克/毫升、異丁烷的密度為0.56293克/毫升)，C為丙烷、正丁烷以及異丁烷於液化石油氣樣品中之氣體體積百分比。
依序計算丙烷之迴歸密度值、正丁烷之迴歸密度值以及異丁烷之迴歸密度值並相加總，即得液化石油氣樣品之迴歸密度值。
最後，將第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值與一預定碳氫值範圍進行比對，並輸出液化石油氣樣品之檢測結果(S211)。預定碳氫值範圍是指第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值的範圍，如果比值在範圍內，則判斷此液化石油氣樣品具有正常之碳氫值，如果比值在範圍外，則判斷此液化石油氣樣品為一異常樣品。在本提案實施例中，預定碳氫值範圍之比值是介於97.76%~101.96%之間。此外，若是液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值還符合一預定蒸氣壓值範圍(小於1443.4千帕)、迴歸辛烷值還符合一預定辛烷值範圍(大於92.5)、迴歸密度值還符合一預定密度值範圍，則此液化石油氣樣品為一正常樣品。若是液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值、迴歸辛烷值或迴歸密度值未落入預定之範圍，則此液化石油氣樣品為一異常樣品，需要進一步之檢測。
其中，預定蒸氣壓範圍係將標準樣品分別經由國家標準方法以及經由本提案之液化石油氣檢測方法進行檢測，並將二方法所得到的分析結果之差值進行統計，而得到一平均值及一標準偏差。接著，將平均值加上2倍標準偏差之蒸氣壓值(56.6 kPa)，做為爭議性樣品管制線。由於在國家訂定的標準方法中，車用之液化石油氣之蒸氣壓值需小於1500千帕，因此本提案之液化石油氣檢測方法之預定蒸氣壓範圍為小於1443.4千帕(1500-56.6)。而預定辛烷值範圍係將標準樣品分別經由國家標準方法以及經由本提案之液化石油氣檢測方法進行檢測，並將二方法所得到的分析結果之差值進行統計，而得到一平均值及一標準偏差。接著，將平均值加上2倍標準偏差之辛烷值(3.5)，做為爭議性樣品管制線。由於在國家訂定的標準方法中，車用之液化石油氣之辛烷值需大於89，因此本提案之液化石油氣檢測方法之預定辛烷值範圍為大於92.5(89+3.5)。而預定密度值範圍亦可由使用者於檢測前預先建立。
請參閱「第3圖」及「第4圖」，「第3圖」為「第2圖」之資料庫之建立方法之流程圖，「第4圖」為由丙烷之比例、異丁烷之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖。
首先，由丙烷(三福氣體：PR113053)、正丁烷(三福氣體：PR113055)以及異丁烷(三福氣體：PR113805)配置複數個標準品(S301)。其中，標準品之間具有相異的丙烷、正丁烷以及異丁烷之比例。
接著，將標準品通過液化石油氣檢測裝置以得到標準品之第一實測碳氫值以及對應於標準品之丙烷、正丁烷以及異丁烷的丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值(S302)。其中，得到標準品之第一實測碳氫值以及丙烷之第二實測碳氫值、正丁烷之第二實測碳氫值以及異丁烷之第二實測碳氫值的方法與步驟(S203)至步驟(S207)相同或相似，故不再贅述。
然後，由標準品之丙烷之第二實測碳氫值、標準品之正丁烷之第二實測碳氫值以及標準品之異丁烷之第二實測碳氫值與標準品之第一實測碳氫值獲得一迴歸曲線(S303)。
詳細來說，是先將標準品之丙烷之第二實測碳氫值、標準品之正丁烷之第二實測碳氫值以及標準品之異丁烷之第二實測碳氫值加總，再將加總後之數值分別與標準品之丙烷之第二實測碳氫值、標準品之正丁烷之第二實測碳氫值以及標準品之異丁烷之第二實測碳氫值相除以得到對應的丙烷之比例、正丁烷之比例以及異丁烷之比例。
然後，將丙烷之比例作為變數X，將異丁烷之比例作為變數Y，將標準品之第一實測碳氫值作為變數Z以進行迴歸，而得到(公式一)，Z(THC)=-73.71x+101.82y+27372。由丙烷之比例、異丁烷之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖如「第4圖」所示。
藉此，完成了由標準品之丙烷之比例、標準品之異丁烷之比
例與標準品之第一實測碳氫值之迴歸曲線。因此，若是分析出一待檢測樣品中丙烷以及異丁烷之此例，可將樣品之丙烷之此例以及樣品之異丁烷之此例帶入此迴歸曲線，即可獲得此樣品之一迴歸碳氫值。
請參閱「第5圖」，「第5圖」為應用「第3圖」之迴歸曲線以建立預定碳氫值範圍之流程圖。
首先，由丙烷、正丁烷以及異丁烷配置複數個標準樣品(S501)。其中，標準樣品之間具有相異的丙烷、正丁烷以及異丁烷之比例。
接著，將標準樣品通過液化石油氣檢測裝置以得到標準樣品之第一實測碳氫值以及標準樣品之迴歸碳氫值(S502)。其中，得到標準樣品之第一實測碳氫值以及標準樣品之迴歸碳氫值的方法與步驟(S203)至步驟(S208)相同或相似，故不再贅述。
然後，計算標準樣品之第一實測碳氫值與標準樣品之迴歸碳氫值之比值(S503)。
最後，將標準樣品之第一實測碳氫值與標準樣品之迴歸碳氫值之比值進行統計，並得到一平均值以及一標準偏差(S504)。在本提案實施例中，標準品所得到之第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值介於97.76%~101.96%之間，平均值為99.86%，標準偏差為1.05%。其中，實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值介於平均值之正負二標準偏差內視為一正常樣品。藉此，完成資料庫之建立。
請參閱表一，表一為根據本提案實施例所揭露之液化石油氣
檢測方法進行檢測之結果。
接著，請參閱表二，表二為根據本提案實施例所揭露之液化石油氣檢測方法進行檢測之結果。為了符合國家規範之標準，對於添加了異常成分之液化石油氣樣品，液化石油氣檢測方法需要具備檢測出具有異常成分之液化石油氣樣品之能力。以下將以國家規範中不應添加的二甲醚作為異常成分之舉例說明。
其中，在加入了二甲醚的樣品中，實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值皆落在97.76%~101.96%之範圍外。據此，本液化石油氣檢測方法可偵測出樣品之異常狀況。
須注意的是，選擇丙烷、正丁烷及異丁烷作為檢測對象並非用以限定本提案。詳細來說，檢測對象的種類或數目可以視檢測需求而調整。例如在部分其他實施例中，可以選擇丙烷及正丁烷作為檢測對象。此外，在瓦斯行所銷售的家用之液化石油氣之檢測中，由於家用之液化石油氣樣品的主成分群組可區分成C3碳氫化合物(係指碳數為三的烷類或烯類)、C4烷類(係指碳數為四的烷類)以及C4烯類(係指碳數為四的烯類)三個成分群，因此可針對家用之液化石油氣樣品中的C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類作為進行檢測。其中，C3碳氫化合物之成分群包含了丙烷以及丙烯，而C4烷類之成分群包含了正丁烷及異丁烷，而C4烯類之成分群包含了異丁烯、1-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯及1,3-
丁二烯。在以下敘述中，將以家用之液化石油氣之檢測作為舉例說明。
首先，觀察液化石油氣樣品(S201)，液化石油氣樣品若是在常溫常壓下包含一液體成分，則液化石油氣樣品為一異常之樣品。
然後，藉由一參考樣品以進行分析儀的訊號校正(S202)，其中參考樣品例如為丙烷(三福氣體：PR113053)、正丁烷(三福氣體：PR113055)或是反-2-丁烯(Aldrich：295086)。
接著，輸入一液化石油氣樣品至一液化石油氣檢測裝置5(S203)。然後，使部分液化石油氣樣品通過第一管柱30後進入分析儀50(S204)。由於第一管柱30對於C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類的分離效果不佳，因而C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類抵達分析儀50所須的時間相同或相近，因此分析儀50所偵測之數據為C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類之混合物，也就是液化石油氣樣品的主成分群組。
然後，由分析儀50輸出液化石油氣樣品之第一實測碳氫值(S205)。第一實測碳氫值是對應於液化石油氣樣品的主成分群組，也就是液化石油氣樣品中主要成份的碳氫值。
接著，使部分液化石油氣樣品通過第二管柱40後進入分析儀50(S206)。須注意的是，使部分液化石油氣通過第一管柱30或第二管柱40的順序並非用以限定本提案。
在本提案實施例中，是使用HP-1(產品編號：19091Z-530，
Agilent Technologies)作為第二管柱40。其中，第二管柱40的靜相對於液化石油氣樣品的主成分群組中的三個成分群，亦即C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類具有良好的分離能力。也就是說，液化石油氣樣品中的C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類通過第二管柱40所需的時間相異，因而使用者可藉此區分液化石油氣樣品中的C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類。
由於第二管柱40的靜相對於液化石油氣樣品之主成分群組的三成分群(即C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類)具有相異的吸引力，因而三成分群抵達分析儀50所須的時間相異，因此分析儀50可分別偵測三成分群之數據。
然後，由分析儀50輸出液化石油氣樣品對應於C3碳氫化合物的C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、對應於C4烷類的C4烷類之第二實測碳氫值以及對應於C4烯類的C4烯類之第二實測碳氫值(S207)。
接著，由C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值計算液化石油氣樣品之一迴歸碳氫值(S208)。詳細來說，是藉由C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值並依據一預定碳氫值關係來計算迴歸碳氫值。進一步來說，預定碳氫值關係是一組成比例與迴歸碳氫值之迴歸曲線。計算迴歸碳氫值之計算方式如公式二，THC=-151.65x-76.63y+53217(公式二)，其中THC為迴歸碳氫值、x為C3碳氫化合物之比
例而y為C4烯類之比例。由C3碳氫化合物之比例以及C4烯類之比例獲得迴歸碳氫值之方法以及如何建立公式二之方法將於稍後之段落進行更詳細的敘述。
然後，計算第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值(S209)。
接著，由C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值並分別依據一預定蒸氣壓值關係以及一預定迴歸密度值關係來計算液化石油氣樣品的迴歸蒸氣壓值以及迴歸密度值(S210)。由於家用之液化石油氣與車用之液化石油氣的應用領域不同，不須考慮家用之液化石油氣燃燒時的爆震程度，檢測樣品的辛烷值並非國家標準方法中之檢測項目，因而可不檢測樣品的辛烷值。然，若是使用者於檢測前建立了標準樣品的預定辛烷值範圍，亦可針對家用之液化石油氣的辛烷值進行檢測。
首先，將C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值加總以得到一碳氫值總和，然後將C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值分別除以碳氫值總和以得到對應的C3碳氫化合物之比例、C4烷類之比例以及C4烯類之比例。其中，C3碳氫化合物之比例、C4烷類之比例以及C4烯類之比例可以代表對應的C3碳氫化合物莫耳數比、C4烷類莫耳數比以及C4烯類莫耳數比或者是對應的C3碳氫化合物之氣體體積百分比、C4烷類之氣體體積百分比以及C4烯類之氣體體積百
分比。
預定蒸氣壓值關係是一組成比例與迴歸蒸氣壓值之關係式，計算迴歸蒸氣壓值之公式如下：分壓=(vp'
×C)/100
其中，vp'
為C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類於37.8℃時之蒸氣壓(C3碳氫化合物的蒸氣壓為1317千帕、C4烷類的蒸氣壓為431千帕、C4烯類的蒸氣壓為380千帕)，C為C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類於混合物中之氣體體積百分比。其中，37.8℃係國家標準方法中家用液化石油氣之檢測溫度。
詳細來說，丙烷的蒸氣壓為1317千帕、丙烯的蒸氣壓為1570千帕、正丁烷的蒸氣壓為355千帕、異丁烷的蒸氣壓為507千帕、1-丁烯的蒸氣壓為415千帕、異丁烯的蒸氣壓為426千帕、順-2-丁烯的蒸氣壓為314千帕、反-2-丁烯的蒸氣壓為340千帕、1,3-丁二烯的蒸氣壓為405千帕。由於家用液化石油氣之C3碳氫化合物之成分群中，丙烷為主要之成分，因此C3碳氫化合物的蒸氣壓是以丙烷的蒸氣壓來計算。在家用液化石油氣之C4烷類之成分群中，由於正丁烷和異丁烷之比例相近，因此C4烷類的蒸氣壓是以正丁烷的蒸氣壓以及異丁烷的蒸氣壓之平均值來計算。與C4烷類之成分群類似，由於家用液化石油氣之C4烯類之成分群中，5種烯類的比例相近，因此C4烯類的蒸氣壓是以5種烯類的蒸氣壓之平均值來計算。
依序計算C3碳氫化合物之迴歸蒸氣壓值、C4烷類之迴歸蒸
氣壓值以及C4烯類之迴歸蒸氣壓值並相加總，即得到37.8℃時液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值。
預定密度值關係是一組成比例與迴歸密度值之關係式，計算迴歸密度值之公式如下：成分密度=(sg'
×C)/100
其中，sg'
為C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類於15.6℃(60℉)時之密度(C3碳氫化合物的密度為0.5074克/毫升、C4烷類的密度為0.5735克/毫升、C4烯類的密度為0.6138克/毫升)，C為C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類於混合物中之氣體體積百分比。
詳細來說，丙烷的密度為0.50736克/毫升、丙烯的密度為0.52264克/毫升、正丁烷的密度為0.58407克/毫升、異丁烷的密度為0.56293克/毫升、反-2-丁烯的密度為0.61116克/毫升、1-丁烯的密度為0.60035克/毫升、異丁烯的密度為0.60153克/毫升、順-2-丁烯的密度為0.62858克/毫升、1,3-丁二烯的密度為0.62722克/毫升。由於家用液化石油氣之C3碳氫化合物之成分群中，丙烷為主要之成分，因此C3碳氫化合物的密度是以丙烷的密度來計算。在家用液化石油氣之C4烷類之成分群中，由於正丁烷和異丁烷之比例相近，因此C4烷類的密度是以正丁烷的密度以及異丁烷的密度之平均值來計算。與C4烷類之成分群類似，由於C4烯類之成分群中5種烯類的比例相近，因此C4烯類的密度是以5種烯類的密度之平均值來計算。
依序計算C3碳氫化合物之迴歸密度值、C4烷類之迴歸密度值以及C4烯類之迴歸密度值並相加，即得液化石油氣樣品之迴歸密度值。
最後，將第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值與一預定碳氫值範圍進行比對，並輸出液化石油氣樣品之檢測結果(S211)。預定碳氫值範圍是指第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值的範圍，如果比值在範圍內，則判斷此液化石油氣樣品為具有正常之碳氫值，如果比值在範圍外，則判斷此液化石油氣樣品為一異常樣品。在本提案實施例中，預定碳氫值範圍之比值是介於98.40%~101.88%之間。此外，若是液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值還符合一預定蒸氣壓值範圍(小於1370.9千帕)、迴歸密度值還符合一預定密度值範圍，則此液化石油氣樣品為一正常樣品。若是液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值或迴歸密度值未落入預定之範圍，則此液化石油氣樣品為一異常樣品，需要進一步之檢測。
其中，預定蒸氣壓範圍係將數個標準樣品分別經由國家標準方法以及經由本提案之液化石油氣檢測方法進行檢測，並將二方法所得到的分析結果之差值進行統計，而得到一平均值及一標準偏差。接著，將平均值加上2倍標準偏差之蒸氣壓值(63.1 kPa)，做為爭議性樣品管制線。由於在國家訂定的標準方法中，家用之液化石油氣之蒸氣壓值需小於1434千帕，因此本提案之液化石油氣檢測方法之預定蒸氣壓範圍為小於1370.9千帕(1434-63.1)。而預定密度值範圍亦可由使用者於檢測前預先建立。
請參閱「第3圖」及「第6圖」，「第6圖」為由C3碳氫化合物之比例、C4烯類之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖。
首先，由丙烷(三福氣體：PR113053)、正丁烷(三福氣體：PR113055)以及丁烯(Aldrich：295086)配置複數個標準品(S301)。其中，標準品之間具有相異的C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類之比例。
接著，將標準品通過液化石油氣檢測裝置以得到標準品之第一實測碳氫值以及對應於標準品之C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類的C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值(S302)。其中，得到標準品之第一實測碳氫值以及C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、C4烷類之第二實測碳氫值以及C4烯類之第二實測碳氫值的方法與步驟(S203)至步驟(S207)相同或相似，故不再贅述。
然後，由標準品之C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、標準品之C4烷類之第二實測碳氫值以及標準品之C4烯類之第二實測碳氫值與標準品之第一實測碳氫值獲得一迴歸曲線(S303)。
詳細來說，是先將標準品之C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、標準品之C4烷類之第二實測碳氫值以及標準品之C4烯類之第二實測碳氫值加總，再將加總後之數值分別與標準品之C3碳氫化合物之第二實測碳氫值、標準品之C4烷類之第二實測碳氫值以及標準品之C4烯類之第二實測碳氫值相除以得到對應的C3碳氫
化合物之比例、C4烷類之比例以及C4烯類之比例。
然後，將C3碳氫化合物之比例作為變數X，將C4烯類之比例作為變數Y，將標準品之第一實測碳氫值作為變數Z以進行迴歸，而得到(公式二)Z(THC)=-151.65x-76.63y+53217。由C3碳氫化合物之比例、C4烯類之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖如「第6圖」所示。
藉此，完成了由標準品之C3碳氫化合物之比例、標準品之C4烯類之比例與標準品之第一實測碳氫值之迴歸曲線。因此，若是分析出一待檢測樣品中C3碳氫化合物以及C4烯類之此例，可將樣品之C3碳氫化合物之此例以及樣品之C4烯類之此例帶入此迴歸曲線，即可獲得此樣品之一迴歸碳氫值。
請再參閱「第5圖」。首先，由C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類配置複數個標準樣品(S50])。其中，標準樣品之間具有相異的C3碳氫化合物、C4烷類以及C4烯類之比例。
接著，將標準樣品通過液化石油氣檢測裝置以得到標準樣品的第一實測碳氫值以及標準樣品的迴歸碳氫值(S502)。其中，得到標準樣品之第一實測碳氫值以及標準樣品之迴歸碳氫值的方法與步驟(S203)至步驟(S208)相同或相似，故不再贅述。
然後，計算標準樣品之第一實測碳氫值與標準樣品之迴歸碳氫值之比值(S503)。
最後，將標準樣品之第一實測碳氫值與標準樣品之迴歸碳氫值之比值進行統計，並得到一平均值以及一標準偏差(S504)。
在本提案實施例中，標準品所得到之第一實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值平均值為100.14%，標準偏差為0.87%。其中，實測碳氫值與迴歸碳氫值之比值介於平均值之正負二標準偏差內視為一正常樣品。藉此，完成資料庫之建立。請參閱表三，表三為根據本提案實施例所揭露之家用液化石油氣檢測方法進行檢測之結果。
根據本提案實施例所揭露之液化石油氣檢測方法及其檢測裝置，由於在進行檢測前建立了預定碳氫值範圍，因此在進行檢測時，僅須藉由氣相層析儀來分析液化石油氣樣品之第一實測碳氫值以及成分群之第二實測碳氫值。這使得進行分析所需的時間較為簡短。此外，藉由計算液化石油氣樣品之第二實測碳氫值可進
一步計算液化石油氣樣品之迴歸蒸氣壓值、迴歸辛烷值和迴歸密度值，並與預先建立之預定蒸氣壓值範圍、預定辛烷值範圍以及預定密度值範圍的比較，因而在檢測時也能夠涵蓋多項檢測項目。因此，可藉由本提案實施例所揭露之液化石油氣檢測方法及其檢測裝置快速、大量地進行液化石油氣的全面檢測，再針對異常之樣品進行全規範之檢測。藉此，解決了先前技術中液化石油氣的檢測分析耗時過長以及成本過高的問題。
雖然本提案以前述之較佳實施例所揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
5‧‧‧液化石油氣檢測裝置
10‧‧‧進樣口
20‧‧‧多向閥
22‧‧‧進樣端
24‧‧‧第一出樣端
26‧‧‧第二出樣端
28‧‧‧切換組件
30‧‧‧第一管柱
40‧‧‧第二管柱
50‧‧‧分析儀
60‧‧‧運算系統
「第1A圖」為本提案一實施例所揭露之液化石油氣檢測裝置之示意圖。
「第1B圖」為「第1A圖」之液化石油氣檢測裝置之另一示意圖。
「第2圖」為本提案一實施例所揭露之液化石油氣檢測方法之流程圖。
「第3圖」為「第2圖」之資料庫之建立方法之流程圖。
「第4圖」為由丙烷之比例、異丁烷之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖。
「第5圖」為應用「第3圖」之迴歸曲線以建立預定碳氫值
範圍之流程圖。
「第6圖」為由C3碳氫化合物之比例、C4烯類之比例以及第一實測碳氫值所繪製之三度空間之關係圖。
Claims (11)
- 一種液化石油氣檢測方法，包括：提供一液化石油氣樣品，其中該液化石油氣樣品之一主成分群組包括至少一成分群；檢測該液化石油氣樣品，以獲得對應該主成分群組之一第一實測碳氫值以及對應該成分群之一第二實測碳氫值；依據該第二實測碳氫值及一預定碳氫值關係，獲得一迴歸碳氫值，該預定碳氫值關係對應該主成分群組；以及依據該第一實測碳氫值、該迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍，獲得一碳氫值檢測結果，該預定碳氫值範圍係對應該主成分群組。
- 如請求項1所述之液化石油氣檢測方法，另包含：由該第二實測碳氫值及一預定蒸氣壓值關係，獲得一迴歸蒸氣壓值；以及依據該迴歸蒸氣壓值及一預定蒸氣壓值範圍，獲得一蒸氣壓檢測結果，該預定蒸氣壓值範圍係對應該主成分群組。
- 如請求項1所述之液化石油氣檢測方法，另包含：由該第二實測碳氫值及一預定辛烷值關係，獲得一迴歸辛烷值；以及依據該迴歸辛烷值及一預定辛烷值範圍，獲得一辛烷值檢測結果，該預定辛烷值範圍係對應該主成分群組。
- 如請求項1所述之液化石油氣檢測方法，另包含： 由該第二實測碳氫值及一預定密度值關係，獲得一迴歸密度值；以及依據該迴歸密度值及一預定密度值範圍，獲得一密度檢測結果，該預定密度值範圍係對應該主成分群組。
- 如請求項1所述之液化石油氣檢測方法，另包含：由該第二實測碳氫值及一預定蒸氣壓值關係，獲得一迴歸蒸氣壓值；依據該迴歸蒸氣壓值及一預定蒸氣壓值範圍，獲得一蒸氣壓檢測結果，該預定蒸氣壓值範圍係對應該主成分群組；由該第二實測碳氫值及一預定辛烷值關係，獲得一迴歸辛烷值；依據該迴歸辛烷值及一預定辛烷值範圍，獲得一辛烷值檢測結果，該預定辛烷值範圍係對應該主成分群組；由該第二實測碳氫值及一預定密度值關係，獲得一迴歸密度值；以及依據該迴歸密度值及一預定密度值範圍，獲得一密度檢測結果，該預定密度值範圍係對應該主成分群組。
- 一種液化石油氣檢測裝置，其包括有：一進樣口，用以接收一液化石油氣樣品；一多向閥，包括一進樣端、一第一出樣端、一第二出樣端以及一切換組件，該進樣端與該進樣口相連，該切換組件使該 進樣端與該第一出樣端相連或者使該進樣端與該第二出樣端相連；一第一管柱，與該第一出樣端相連；一第二管柱，與該第二出樣端相連，該第二管柱與該第一管柱具有相異的分離效果；一分析儀，與該第一管柱以及該第二管柱相連，該分析儀用以輸出該液化石油氣樣品之一第一實測碳氫值以及一第二實測碳氫值；以及一運算單元，用以由該第二實測碳氫值獲得一迴歸碳氫值，並且依據該第一實測碳氫值、該迴歸碳氫值及一預定碳氫值範圍以獲得一碳氫值檢測結果。
- 如請求項6所述之液化石油氣檢測裝置，其中該運算單元還可用以由該第二實測碳氫值獲得一迴歸蒸氣壓值，並且該運算單元可依據該迴歸蒸氣壓值及一預定蒸氣壓值範圍以獲得一蒸氣壓檢測結果。
- 如請求項6所述之液化石油氣檢測裝置，其中該運算單元還可用以由該第二實測碳氫值獲得一迴歸辛烷值，並且該運算單元可依據該迴歸辛烷值及一預定辛烷值範圍以獲得一辛烷值檢測結果。
- 如請求項6所述之液化石油氣檢測裝置，其中該運算單元還可用以由該第二實測碳氫值獲得一迴歸密度值，並且該運算單元 可依據該迴歸密度值及一預定密度值範圍以獲得一密度檢測結果。
- 如請求項6所述之液化石油氣檢測裝置，其中該運算單元還可用以由該第二實測碳氫值獲得一迴歸蒸氣壓值、一迴歸辛烷值以及一迴歸密度值，並且該運算單元可依據該迴歸蒸氣壓值及一預定蒸氣壓值範圍以獲得一蒸氣壓檢測結果，並且該運算單元可依據該迴歸辛烷值及一預定辛烷值範圍以獲得一辛烷值檢測結果，並且該運算單元可依據該迴歸密度值及一預定密度值範圍以獲得一密度檢測結果。
- 如請求項6所述之液化石油氣檢測裝置，其中該分析儀為一火焰離子偵測器。
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