在线气相色谱分析仪的原理和应用介绍(LNG)

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色谱分析仪的系统组成
分析仪主体
载气系统
标气系统
控制器 取样探头及 样气处理系统
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恒温热导池
色谱柱
取样气 管路 6 通阀
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取样器及多路取样系统简图
DANIEL 色谱分析仪的取样器不受天 然气中冷却的凝析液的影响 平衡每路样气的压力 减少规一化的影响. •多路气同时分析时,确保各样气的分析 结果独立不互相干扰.
简单的下拉 菜单 事件和时 间的应用 总结
仅用一个鼠标 拖动即可连接 任何一个色谱 测量组分 的自动列 表
色谱图的全 特性显示 快速增加 色谱图 谱线图的编辑
选定色谱图的进入 – 所有的原始 数据保存在.cgm文件中
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典型原始数据记录报告
响应系数 (RF) = Area(comp x ) / Cal Conc.(Comp x)
•
体积流量计量
– – AGA 8 ( 用于计算超压缩系数) 用于计算修正的体积 • Gross 1: SG, BTU, CO2 (From GC) • Gross 2: SG, N2, CO2 (From GC) • Detail 根据 AGA 5 / ISO 6976 公司在贸易交接中使用能量而非体积 • 能量= 标准体积 (From FC) X 热值 (From GC) 决定气体对管路的腐蚀,凝析液的影响,CO2对燃气轮机控制的影响s • 痕迹硫,总硫量 • 二氧化碳 • 氧气 • 烃露点
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色谱分析仪的操作维护
• 运行参数和状态指示 • 分析仪的标定 • 日常维护要求 • 故障诊断及处理方法
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运行参数和状态指示
• 在Daniel 2350控制器右后侧观测控制器内有1个闪烁的红灯， 正常3次/秒。 • 在Danalyzer色谱分析仪温度控制板上侧有2个闪烁的灯，正 常3次/秒。 绿色的指示灯指示色谱室温度加热状态。 黄色的指示灯指示检测器温度加热状态。 • 载气钢瓶减压阀出口压力值为：150 psig • 在Danalyzer色谱分析仪载气调压出口压力值为：85psig • 标气钢瓶减压阀出口压力值为：15-20psig • 样气减压阀出口压力值为：15-50psig • 样气流量计设定值为：20cc/min • 恒温炉温度为：80±2℃ • 检测器电桥平衡电位为：0±0.5mv
在线气相色谱分析 仪的 原理和应用介绍
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在线气相色谱分析仪
一． DANIEL在线色谱分析仪介绍
二．GC在天然气贸易计量中的作用 三．GC系统组成 四．GC工作原理 五．GC运行的基本软件-MON2000 六．GC的操作与维护
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丹尼尔气相色谱分析仪
• 20多年的经验
– – 丹尼尔在1980年开始生产在线色谱分析仪 分析仪的阀门是基于 NASA 技术设计完成的 超过 9,000 套在线色谱安装在世界各地
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GC 运行的基本软件-MON 2000
• 2350A控制器主要从前面板操作，也可以使用运行MON的一台个人 • 计算机作为人机接口。MON可提供完整的组态和诊断工具。 • 可以启动或控制下列各个气相色谱仪控制功能： • 阀门启动 通道/组分分配 定时调整 • 诊断 通道顺序 报警与事件处理 • 加热器控制 事件变更顺序 校准 • 组分表的调整 基本运行 计算的调整值 • 分析 报警参数调整 停止运转 • 模拟标度调整 通道/检测器分配 • 可以产生下列报表和日志： • 组态报表 事件日志 • 分析原始记录 分析色谱 • 报警日志
短活塞
上部活塞基座 垫片 密封隔膜
定位销和密封盘
螺杆和垫片
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分析仪组成：紧凑型色谱柱
• 与同行相比,DANIEL 的色 . 谱柱为1/16英寸,使天然气 分析时间更快,载气消耗量 更小. (10-15 cc/min) • 有效的分离天然气的各个 组分,使分析结果更加精确 • 寿命长,可靠性高 • 设计时综合考虑了多通阀 和色谱探头的需要,整体一 致性高 • 色谱柱死区小,无需吹扫.
Micro-packed Columns
.043” ID
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分析仪组成-恒温热导池
• -恒温热导池内安装色谱柱和 TCD 探头 • -防爆等级 Class I Div I Groups B, C, & D • -最简化的外部配置,无需仪 表风,无需吹扫 • -无论环境温度的变化,热导 池内的温度偏差不超过+/0.1 摄氏度 (-18 to 55摄氏 度) • -紧凑精密的内部结构保证了 在野外环境中的长期 ,可靠 的运行
色谱分析仪的 2350A 型控制器
防爆型 NEC/CEC Class 1 Div. 1 IEC Standards-EEx d IIC T4 SUITABLE FOR ZONE 1
2350处理接收的信号，并把各个量以特定的保留时间的峰值代表，通 过对每个峰值下的面积进行积分来记录各气体组分的相应峰高和面积。 确定和量化全部气体组分后，需要对数据进行各种计算，产生各组分的 理论热值，天然气样品的CV值由各组成组分的热值的和决定。
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微型热导率式探 头(TCD)
• -在由多通阀和色谱柱将 天然气中的各个组分有效 分离开后, 运用 (TCD) 探 头分析各个组分的含量. • -精度和灵敏度高,新的设 计使DANIEL 色谱仪在分 析某些特殊气体组分时无 需使用其他探头.( 例 如:FID探头 ) • -非常耐用和坚固的设计, 在载气中断和波动的情况 下仍然正常工作. • -探头为隔离式,与外界和 色谱柱没有热交换,不受外 19 界影响.
参数表 色谱比较
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GC 运行的基本软件MON 2000
• 视窗基于下拉菜单式 操作并在相应的表格 中填写相关的功能 • 进入和修改相应的操 作 • 进入和显示色谱图
– 全注释色谱图 – 及方便地将多个镨线放 到一起进行比较 – 报告的显示 – 表格的显示
• 恢复历史记录
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MON 2000-色谱图
Step 3
10 - 42 秒
Column 3 Back Flush Valve Column 2 C2 CO
2
C 1N
2
Column 1
C5,C4 C3
C6,C 7,C 8 Dual Column Valve
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色谱分析仪工作原理: 信号检测
参考电阻（位于分析仪中上部被加热的部位） 阀、柱 等 参照流 （载体气） 测量流 （“MV”）
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•
能量流量计量
– –
•
气体组份分析:
.
组份分析和热值的计算
组分测量范围:
1. C6+ 己烷及以上重组分和 (0 – 0.7%) 2. C3 炳烷 (0 – 5%) 3. IC4 异丁烷 (0 – 1%) 4. NC4 正丁烷 (0 – 1%) 5. NEO C5 辛戊烷 (0 – 1%) 6. IC5 异戊烷 (0 – 1%) 7. NC5 正戊烷 (0 – 1%) 8. N2 氮气 (0 – 15%) 9. C1 甲烷 (0 – 100%) 10. CO2 二氧化碳 (0 – 10%) 11. C2 乙烷 (0 – 15%) GC– 用于确定规一化的气体摩尔百分比
• •
在线天然气气相色谱的世界领导者
–
两个生产厂
– – Houston, TX (CSA/UL Products) Stirling, UK (CENELEC/ATEX)
•
世界范围的服务和支持
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丹尼尔在线色谱分析仪特点:
• 在任意温度下+/-0.5 BTU (+/-0.05%) 的重复性. • 在相对稳定的温度下,重复性可达+/-0.25 BTU (+/- 0.025%) . • 防爆标准高: CSA 和 CENELEC (Zone 1) for Class 1 Div 1 (Groups B,C, D). 达到 NEC, CEC & IEC 电气标准. • 以氦气或氮气为载气,无需仪表风和吹扫. • 热导率式探头 (TCD),灵敏度高, 16 bit A/D 转换. • 每台色谱分析仪在出厂前都需经过 0-130° F (-18 to +55° C)的 环境检测室检测. • 单台色谱分析仪支持多路气分析-最多可分析12路. • 分析时间短:每路样气分析时间不超过4分钟 • 安装成本低---无需分析小屋和空调系统 • 运行成本低---无需仪表风 • 维护保养成本低 --多通阀寿命居同类产品之冠,达五百万次 --72小时模拟环境测试有效减少部件故障,保证开箱即用
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色谱分析仪原理预览
标准 C6+ BTU/CV分析仪(C1 to C6+, CO2, N2)
C6+ Animation
色谱分析仪工作原理：样气的进入
Column 3 Column 2
Column 1
Dual Column Valve 氦载气 Sample Loop
样气
Column 3
Back Flush Valve Column 2 Column 1 Dual Column Valve Vent Detector
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分析仪组成– 取样系统
样气源的问题
取样调节系统任务
• • • • • • • 摘出 压力调节 传输 样气组分的保护` 流量控制 多路气和标气开关 移走不需要的液体和固体
•夹带液 •冷凝液 •取样器的材质结构 •污染 •取样器的不正确安装 •环境温度
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分析仪组成– 载气
*用于使各气体组分以定常的流量流过色 谱柱 *驱动分析仪阀门完成开关指令
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分析仪关键元件：六通阀
• 精致的6 通阀设计 • 独特的设计源于NASA的产品要求 • 无需垫圈,密封和润滑,决无杂质污 染 • 采样气不与阀的任何移动部件接触, 延长阀的寿命 • 每个阀门的寿命大于5 百万次 • 终生保用
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六通阀全貌
基座
下部执行机构隔膜
来自百度文库
长活塞 长活塞基座
上部执行机构隔膜
色谱分析仪工作原理: 结果的计算
响应系数 (RF) Mole %
= 面积(comp x ) / 摩尔数.(Comp x)
例如: Mole % (炳烷) = 峰面积 (炳烷) / RF (Propane) = 2.29613e+006/1.50539e+6 = 1.003 Mole %
=
Area(comp x) / RF (Comp x)
分析炉
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色谱分析仪工作原理：组分的分离
Column 3
Sample Valve
Back Flush Valve Column 2
N2 C1
Column 1 C8,C 7 ,C
6
C5,C4 C , CO 3 ,C 2
2
Detector
Dual Column Valve
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色谱分析仪工作原理：
较短的分析时间
Mole %
=
Area(comp x) / RF (Comp x)
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典型分析记录报告
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典型标定数据报告
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色谱图的比较
Overlay multiple chromatograms and zoom in to specific section of the gram for detailed comparisons of analyzer performance
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模拟环境检测设备
• 所有DANIEL 色谱分析仪在出 厂前都须通过模拟工作环境的 72 小时连续工作测试
• 任何未通过环境测试的产品和 部件都会被立即更换
• 因此,DANIEL 保证每台色谱 分析仪 “开箱即可以使用” • 模拟的环境测试是充分考虑了 色谱分析仪将要工作的实际工 作环境.
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气相色谱分析仪在天然气计量中的作用
直流电压
前置放大器（位于分析器电 器封装内）
探测器桥
信号输出
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色谱分析仪工作原理: 数据获得
Shows retention times and raw area under each peak as well as valve actuation and integration markers
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•2.51% C3 X 2523.3 = 63.3
C6+ 色谱图
•.25% iC5 X 4009.7 = 10.2 •.25% nC5 X 4018.9 = 10.1 •.25% C6+ X 5323.6 = 13.3
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RS232
压力和温度
连接到 SCADA 系统（包括报警和诊断）
RS485
标准体积 能量流量 体积和能量累计
•85.83% C1 X 1012.1 BTU/ft3 = 868.7 BTU/ft3
BTU 基于单个组分热值来计算的气体热值;
•4.99% C2 X 1773 = 88.5
单个组分的热值及其物理特性可以从GPA2145, •.5% iC4 X 3260.7 = 16.3 ISO6976规程中获得; •.5% nC4 X 3269.8 = 16.3