第28卷第4期 天 然 气 工 业
油田气组分的分析方法 多维色谱法
郭建军 陈践发 师生宝 窦启龙 刘 明。
(1。中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室 2．北京北燃港华燃气有限公司
3。中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院)
郭建军等．油田气组分的分析方法—— 多维色谱法。天然气工业，2008，28(4)：49—51．
摘 要 早期 由于色谱柱及分析仪 器 比较落 后 以及分 离、检 测手 段 的局 限，油 田气 的组分 分析操 作烦 琐、费
力、费时且易产生误差。为此，介绍了油田气组分检测 的一种新方法——填充柱和毛细管混合色谱柱的多维色谱
系统。该方法在 Agilent 6890气相色谱仪上配有 TCD与FID双检测器、2个电子阀、3根填充柱及 1根毛细管柱。
在分析油田气时，样品首先被予柱分离为轻质和重质两部分：轻质部分包括乙烷、甲烷和空气，继续在填充柱中进
行分离，并在 TCD检测器上得到检测；而重质部分的丙烷及更重质烃类组分则被反冲到毛细管柱进行分离，并在
FID上得到检测 。该方 法的突出特点是只注射 一次样 品，就能 实现油 田气 中轻烃类 、非烃 类和 重质烃 类的分 离和
检测。该方法具有准确度高、精度高、工作效率高等优点。
主题词 油田气 组成 气相色谱 多维色谱 分析 方法
油田气的分析方法随着色谱柱技术及分析仪器
的发展而得到了不断的发展和改进 。早期 由于色谱
柱及分析仪器比较落后，分离及检测手段的局限，一
种样 品通过 多次进样 才能达到分离 、分析 的 目的。
因而操作烦琐、费力、费时且易产生误差。随着气相
色谱仪多年的发展，特别是色谱柱的制备技术以及
色谱仪器性能的提高，尤其是三氧化铝多孑L层开管
柱(A1。0。PLOT)的出现，极大地推动 了油 田气分
析方法的发展。其后出现的毛细管柱和填充柱混合
色谱柱的多维色谱系统，采用 TCD和 FID检测器，
分离效果和测定灵敏度都有了较大改善_1 ]。
在油田气组分检测中，一般用配有热导检测器
(TCD)或氢火焰离子化检测器(FID)的填充柱或毛
细管柱进行检测 。TCD是浓度型检测器 ，而 FID是
质量型检测器，且 FID的检测精度比 TCD高出约 3
个数量级。但是 FID只限于检测含碳氢的有机组
分，不适合检测无机化合物、永久性气体及水等；而
TCD无论对可挥发的有机物还是无机物都能进行
检测，因而对油田气中的烃类与非烃类组分都有响
应，但是其检测精度低。因此，对于油田气中常规组
分的高精度检测 ，必须是两种色谱柱填充柱 与毛细
管柱、两种检测器 TCD与 FID的组合。目前国内很
多实验室在检测油田气组分时，要么采用单一的
FID或 TCD来检测，要么分两次进样分析，并分别
用 TcD和 FID来检测，工作效率和检测精度均不够
理想。而本文所介绍的油田气组分检测的一种新方
法——填充柱和毛细管混合色谱柱的多维色谱系
统，则可以很好地解决上述问题。
一
、分析原理
本方法主要用于检测油 田气 中的 C ～C N。，
CO。等组分。在 Agilent 6890气相色谱仪上配有
TCD与 FID双检测器、2个 电子 阀(六通 阀和十通
阀)、3根填充 柱及 1根毛细管柱 (图 1)。本方法最
大的特点是只注射一次样品，就能使各组分在合适
的色谱柱中得到分离，并在不同检测器中实现检测，
从而得出高精度的检测结果。
图 1 油田气组分多维色谱检测方法流程图
作者简介：郭建军，1974年生 ，工程师，博士研究生；现从事油气地球化学和油气成藏方面的研究工作。地址：(102249)JL
京市 昌平区 中国石油大学地球化学实验 室。电话 ：(OLO)89734164，13241738400。E-mail：jia~un_guo@126．corn
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天 然 气 工 业 2008年4月
本方法采用填充柱和毛细管混合色谱柱一双 阀
4柱多维色谱来测定油田气的组分(图 1)。图 1中
第一个阀为十通阀(V1)，它的功能是进样 (ON)；予
柱 (柱 1)将油田气分离为轻质和重质 两部分。轻质
部分如 C 和更轻的组分被送到分析柱(柱 2)，分离
为空气和 CH ；重质部分被反冲到毛细管柱，分离为
C。和更重的烃类并在 FID上检测 。第二个 阀为六
通隔离阀(V2)。由柱 2出来的空气和 CH 在柱 3
(13X分子筛)上分离为 O：、N：、CH ，并暂时被关闭
在该柱中；随后 由柱 2分离出来的CO 、C 经过针形
阀(V2 ON)被送到 TCD上进行检测。当 c 流出柱
2后 ，打开 V2(OFF)，将柱 3分离的 o 、N。、CH 送
到 TCD上检测。 ，
由于丙烷及其更重的烃类组分运用毛细管柱结
合 FID来检测，因此样品中若含有长链烷烃(如 c 、
C 等组分)时，延长分析时间即可。
二、色谱条件
色谱仪为 Agilent 6890气相色谱仪，并配有
TCD、FID检测器 。
(1)色谱柱
柱 1为予柱，柱 2为分析柱，柱 3为 13分子筛
柱 ，柱 4为 PONA毛细管色谱柱 。
(2)柱温
初始温度 ：60℃ ，恒温 4 min，然后以 10℃／min
的速率升至 190℃，恒温 5 min。
(3)气体供应
H。：前进样 口(A) 21．2 mL／min(总流量 24
mL／min)
TCD参考气 35 mL／min
FID燃气 40 mL／min
H。：后进样 口(B)
柱前压 20 psi(1 psi一6 894．76 Pa)
总流量 100 mL／min
分流比 90．6：1
N2：FID补充气 25 mL／min
空气 ：FID助燃气 400 mL／min
(4)定量管 ：0．25 mL
(5)阀运行时间表
时间(rain) 阀 参数设定
0．01 V1 0N
0．60 V1 OFF
· 50 ·
1．20
3．20
6．00
8．00
V2
V2
V2
V2
0N
OFF
ON
OFF
三、结果与讨论
1．定性和定量
油田气各组分的定性分析是在选定的色谱条件
下，采用色谱柱标准谱图结合标准气组分对照进行，
典型的色谱图见图 2。定量分析采用外标面积归一
法进行。校正因子是通过标气进行外标。确定校正
因子的具体方法为 ：在确定的色谱条件下 ，用已知组
分含量的标准气体进样 ，分析结束后 ，通过调用化学
工作站定制校正表菜单，将 TCD和 FID上检测到的
面积信号调出，并分别输入标准气中各组分的相对
含量 ，即得到各组分的校正因子。
TCD2B
萼
。 ；童 i 』 ．
1 2 3 4 5 6 最小
图2 油田气组分多维色谱分析特征谱图
2．精密度与准确度实验
在上述确定的色谱条件下，采用同一样品在同
一 条件下连续进样分析 ，考察本方法的精密度 ，5次
平行测定的结果见图 3、表 l。从表 1可 以看出，相
对标准偏差最大值为 3．17 ，绝大多数的相对偏差
均小于 3．0 ，表 明本 方法重复性好、精密度高。同
时，由于本方法用标 准样品得到了校正 因子 。因此
可知 ，本方法同样具有很好 的检测准确度。
8最小
0 2 4 6 8最小
图 3 平行性检验谱图示例 图
注 ：1．iC4H1o；2．nC4H1o；3．iC5H12；4．nC5H12；5．22 DMC4
6．2 MC5；7．3 MC5；8．nC6H14；9．nC7Hl6
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第28卷第4期 天 然 气 工 业
表 1 油 田气组分平行性 检测结果表
四、结 论
(1)所介绍 的油 田气分析 系统在 Agilent 6890
气相色谱仪上配有 TCD与 FID双检测器 、2个 电子
阀、3根填充柱及 1根毛细管柱。轻质部分包括乙
烷 、甲烷和空气 ，在填充柱 和 TCD上得到分离和检
测 ；而丙烷及更重 质烃类组分则用 毛细管柱和 FID
进行分离和检测 。
(2)本方法的突出特点是只注射一次样品，就能
使油 田气中轻烃类 、非烃类 和重质烃类得到很好的
分离 ，并分别在 TCD和 FID检测器中得到检测。
(3)本方法具有准确度高、精度高、工作效率高
等优点。
参 考 文 献
[1]隋清英 ，许勇．多柱串联色谱法分析炼厂气组分[J]．辽宁
化 工 ，2003，32(3)：131-133．
[2]李文辉．多维气相色谱法测定催化裂化气体组成[J]．分
析 化学 ，2001，29(6)：738．
[3]刘嘉敏，赵盛伟，于世建，等．毛细管多维气相色谱法分析
炼厂气[J]．分析化学，2000，28(10)：1263～1266．
[4]刘俊涛，童海颖，钟思青．用于炼厂气分析的多维气相色
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(修改 回稿 日期 2008-01—28 编辑 居 维清 )
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