【石油天然气行业标准(SY)】 天然气中氢碳氧同位素制样方法

中华人民共和国石油天然气行业标准SY 5238--91
天然气中
氢碳氧同位素制样方法
1991-0719发布
中华人民共和国能源部
1991-11-01实施
主题内容与使用范围
中华人民共和国石油天然气行亚标准天然气中氢碳氧同位素制样方法本标准规定了天然气中氢、碳、氧稳定同位素制样程序。SY 5238—91
本标准适用于甲烷、乙烷、闪烷、丁烷和二氧化碳组分的氢、碳，氧同位素制样方法。2天然气中单种组分氢、碳、氧同位素制样2.1原理
将天然气样注入色谱柱分离，收集二氧化碳组分测基碳、氟同位素组成，或切制所需的一种烃注入850℃氧化铜炉，使其氧化成二氧化碳和水。共中的二氯化碳测量碳同位素组成，水用锌还原制成氢测量氢同位素组成。
2.2、仪器设备和材料
样品备装置见图1
样品管见SY5237—91《水中氢同位素分析方法锌还原封管法》中的图2b.
钢瓶氧气：工业用
钢瓶氟气：99·995%1
液氮。
CO组分跨接管
色谱仪
Cuo炉
冷阱1
冷阱2
CO:样品管
接真空泵真空现管
图1天然气中单组分彻备氢碳同位素装置示意图Ar~As—-通电磁阀：W—V—真空活室中华人民共和国能源部1991-07-19批准1991-11-01实施
2.3试剂
色谱议
sY 5238—91
抢e冷阱5冷阱4冷3
千香卫
稳流问
CO,组分肾控昏
提外塞管！
Cao炉冷阱！
冷阱2
冷阱了
真空规督
接真空泵
聚冷研！
图2天然气制备忽碳同位素样品综合真空装置示意图He
样品音
A,～As—三通也磁阀；Pi～P,—金属阀；HP,～HP,—高压阈；Vi～Vi—真空活塞a.PorapakQ：直径0.18~0.15mmsb．锌粒，分析纯，直径0.5~2.0mmlc．光水乙醇，化学纯。
2.4分析步骤
制样流程见图1、图2。
2.4.1氧化铜活化
调节氧气流量为30m1/min，氛化铜炉升温至600（，30min后再升温至850℃恒温。2.4.2启动色谱仪
按色谱仪便用说明书操作。此内容来自标准下载网
2.4.3抽真空和充氮气
扯制样系统真空至2.5Pa后，往制样系统通入氮气，调节氮气流量15m1/min。冷阱2套上液氮，冷阱1套1:无水乙醇冷液（一75～一70℃）。2.4.4分离组分
取·-定量气样注入色谱柱1，切割其中一个组分送入氧化铜炉反应生成二氧化碳和水！切割天然气一笔化碳组分时-不经过氧化铜炉直接进入冷阱。2.4.5处理案水样品管
集水样品管（已装有约150mg锌粒）加热到250℃去气5min。2.4.6收集二氧化碳和水
切割所需烃分峰出完6min后，抽冷跳1，2真空至2.5Pa，分别转移二氧化碳和水到各自的样品管内，转移过间5min。在真空条件下熔封取下集水拌品管。然后按5Y5237中的5.3条制戒氢气。2
2.5收集天然气中二氟化碳组分
$Y 5238—91
2.5.1制样系统的连接
连接方法参君图1和图2。把“二氧化碳组分跨接管”－·端连接到A阀出口上，管的另一端接在V处的标推塞管 I L。
2.5.2收集二氧化碳组分
冷阱2套上液氮，接收色谱柱分离的二氧化碳组分2min。然后抽冷2真空至2.5Pa，转移二氧化碳组分到样品管内，附阎为5min。3天然气中甲烷至丁烷氢碳同位素制样3.1原理
将天然气样注入色谱柱分离各种组分，依次将甲烧至丁烷送入氧化铜炉氧化生成二氧化碳和水，分别收集二氧化碳和水，水用还原制成氢气。3.2仪器设备、材料和试剂
样品制备装置见图3，其它仪器设备和材同2.2条，试剂同2.3条。3.3分析步骤
制样流程见图2，图3。
3.3.1启动色谱仪
按色谱仪使用说明书操作。
3.3.2氧化铜活化
按2.4.1条进行。
3.3.3抽真空和充氧气
Vi Vit
冷附6冷阱5冷阱4冷既3
图3天然气甲烷至丁烷制备氢碳同位素样品装置示意图（1）—色谱仪：（）—电磁阀部件，（亚）—CuO炉，850\C，（）—收集C～C4反应生或的CO2HO；（V）一抽点空再空测最：（可）-气体流量测量和反究lle气：Vu～V一真空活塞3
按2.4.3条操作。
3.3.4分离组分
SY 5238—91
取一定量气样注入色谱柱1，冷3、冷讲4、冷5、冷阱6分别套上液氮，控制柱温使径组分峰与峰之问走基线时间不得少于6min。3.3.5收集甲烷至丁烷反应生成的二氧化碳和水冷研3，4，5，6分别收集甲烷乙烷，丙烷，丁烷氧化反应生成的二氧化碳和水，时间各为6min。3.3.6转移甲烷至丁烷反应生成的二氧化碳和水抽冷饼3，4，5，6真空至2.5Pa后，依次转移丁烷、丙烷、乙烷，甲烷反应生成的二氧化碳和水到各自的样品管中，时问为5min。
4盲集乙烧至丁烷的氢碳同位素制样4.1原理
在一60~一55℃下，天然气中的二氧化碳、乙烷和乙烷以上组分全部被吸附在Porapak Q制备阱L，氧气、氮气和甲烧由载气氮带山制备研排掉。然后将制备阱接通色谱仪的色谱柱，加热制备阱到200°℃，二氧化碳和乙烷以上组分解吸出来，由载气氮带入色谱柱分离。依次将乙烷至丁烷通过850℃氧化铜炉氧化生成二氧化碳和水，分别收集乙烧至丁烷氧化反应生成的二氧化碳和水，水用锌还原制成氢气。
4.2仪器设备、材料和试剂
样品制备装置见图4，其它仪器设备和材料同2.2条！试剂同2.3条。4.3分析折步骤
谢样流程参看图2、图4
缓冲瓶
干燥管
气袍计
十燥管：
稳流阀
丙装玻璃棉
内装石英砂
Porapak Q
制备阱结构
图4富集乙烷以上组分制备氢碳同位素样品装置示意图g6
(И）一富集C2+烃：（I）一色谱义：（T）一电磁阅部件：（Ⅲ）一CuO炉，850'C，（殖）一收渠Cr～C烃主成的CO,和H,O：（V）一推真空和真空测量：（I）一气体流量测量和反充He气：Pi~Ps—季动浏： P,一四延初
SY 5238—-91
-4.3.1制备阱ParapakQ活化
调节氢气17m1/min流过制备阱，PorapakQ制备套上加热器200C活化30min后移去加热器。4.3.2富集组分
4.3.2.1制备阱套上—60~~—55℃无水乙醇冷冻2min后，从注气口1以25-~30m1/min的速度注入气样。
4.3.2.2注究气样8min后，将制备阱色谱柱导通，取下制备阱的无水乙醇，套上已恒温200℃的加热器。其余的操作按3.3条进行。5低浓度甲烷氢磷同位素制样
本方法适用于天然气中甲烷含最低于1%的样品。气梓中含有一氧气碳，需用化学法转化成二氧化碳，样中如有氢气，不能用此法制甲烷的氢同位紊样品。5.1原理
用氨气作载气和稀释剂，控制甲烷在气流中浓度小于1%，气样随氨气进入冷阱，二氧化碳，乙烷和艺烷以上组分凝析在液氮冷阱内。气流中氧，氮和甲烷通过冷阱，使甲烷与其它含碳和食氯组分分离，甲烷由载气带入850℃的氧化铜炉氧化生成二氧化碳和水并分别收集。水用锌还原制成氢气。（）
注气口
稳流阀
(il）
中内4
冷研7井构
图5分离低浓度甲烷制备氢碳同位素装置示意图（I）一电磁阅部件：（丑）-CuO5，850C：（N）一次集单个组分我化生我的CO，和H.O；（V）一拖真空和真空测量；（）气体流量测吊和反充H气：（）一分离低浓度甲烷；P，Pa一手动阀5.2仗器设备，材料和试剂
样品制备装置见图5，其它仪器设备和材料同2.2条，试剂同2.3条。5.3分析步骤
制样流程参图2和图5。
5.3.1氧化铜活化
按2.4.1条逊行。
5.3.2抽真空和充氮气
SY5238---91
将色谱仪热导池出口处与A,阀连接的管子接到冷7出口管上。然后按2.4.3条进行。5.3.3分离组分
取气样与气混和到甲烷含量低于1%，从注气口「注入，控制注气流量为25～30m1/miR。5,34收集二化碳和水
注究气样10min后，按2.4.6条进行，6糖
碳同位素分析每次的结果与乎均值的差应在土0.035%以内，氢同位素分析每次的结果与平均值的差应在±0.45%以内。
附加说明
本标准内石油工业标准化技术委员会石油地质勘探专业标准化委员会提出并归口。本标推由胜利石油管理局地质科学研究院负资起革。本标准起草人廖永胜、曾辛英。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。