Прямое (без разгазирования) определение состава проб нестабильного газового конденсата методом газовой хроматографии
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Российский государственный
университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Факультет Химической технологии и
Экологии
Кафедра Газохимии
Специальность 240403 - химическая
технология природных энергоносителей и углеродных материалов
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
на тему: «Прямое (без разгазирования)
определение состава проб нестабильного газового конденсата методом газовой
хроматографии»
Дипломник гр. ХГ-03-2
Лапина Мария Сергеевна
Москва 2008
Содержание
Введение
Глава 1. Литературный обзор
.1 Нестабильный газовый конденсат - состав и области
применения
.2 Газовая хроматография
.2.1 Качественный и количественный анализ
.2.2 Устройство газового хроматографа
.2.3 Блок ввода и испарения пробы
.2.4 Колонки и термостаты
.2.5 Детекторы
.2.6 Программирование температуры
.3 Определение состава НГК методом газовой хроматографии
Глава 2. Экспериментальная часть
.1 Прямое (без разгазирования) определение состава проб НГК
.1.1 Блок ввода пробы под давлением
.1.2 Градуировка хроматографа
.1.3 Методика определения состава проб НГК
.1.4 Определение неуглеводородных компонентов, метана, этана
и пропана на колонке с полимерным адсорбентом
.1.5 Определение индивидуальных углеводородов С4,
С5, группы углеводородов С6-С12+
.1.6 Определение фракционного состава углеводородов C6+
.2 Обработка результатов
.3 Результаты экспериментального определения состава проб НГК
Глава 3. Безопасность и экологичность при работе в химической
лаборатории
.1 Опасные и вредные производственные факторы
.1.1 Химический фактор
.1.2 Физические факторы
.1.3 Психофизические факторы
.2 Выполнение санитарных и противопожарных норм
проектирования, правил техники безопасности
.3 Обеспечение безопасности технологического процесса и
оборудования
.4 Обеспечение пожарной безопасности
.5 Средства индивидуальной защиты
.6 Комплекс мер по охране окружающей среды
.7 Расчет искусственного освещения
Заключение
Библиография
Введение
ОАО «Газпром» является крупнейшей российской компанией, которая
занимается добычей, транспортировкой и переработкой углеводородного сырья.
Нестабильный газовый конденсат (НГК) является вторым по значимости сырьевым
продуктом газовой отрасли после природного газа. Объем годовой добычи НГК в
России достигает порядка 20 млн. т.
Сложный состав НГК требует применения широкого спектра технологий,
призванных решать задачи как при подготовке конденсата к транспорту, так при
организации его переработки. Поэтому работы по определению точного состава НГК
являются очень актуальными.
Основным способом определения состава НГК является газовая хроматография.
Как правило, отобранную пробу нестабильного газового конденсата разгазируют
(т.е. делят на газовую часть - газ дегазации - и жидкую часть - дегазированный
конденсат). Затем по отдельности анализируют газовую и жидкую части пробы и
полученные результаты объединяют. Проведение операций по разгазированию проб
НГК, анализ составных частей пробы и обработка полученных результатов приводят
к тому, что суммарная длительность анализа таким методом составляет 5-8 ч.
Ведущим научным центром ОАО «Газпром» является ООО «ВНИИГАЗ», в
химико-аналитической лаборатории которого была выполнена данная дипломная
работа.
Целью работы является разработка экспрессного метода прямого анализа проб
НГК, находящихся под высоким давлением. При успешном использовании данного
подхода одну пробу можно проанализировать за один час с учетом времени,
затраченного на проведение холостого опыта.
Глава 1. Литературный обзор
.1 Нестабильный газовый конденсат - состав и области применения
Нестабильный газовый конденсат является сложной смесью соединений
различных классов. Основу НГК составляют углеводороды С1-С14.
НГК может содержать значительные количества высококипящих углеводородов (до С40),
неорганические газы (азот, водород, гелий, диоксид углерода), сероводород,
меркаптаны, метанол и некоторые другие соединения (хлориды, воду и т.д.) [1].
До недавнего времени способы измерения компонентного состава НГК
позволяли определять в виде индивидуальных соединений только углеводороды С1-С5.
Остальные углеводородные компоненты представляли в виде псевдосоединения С6+;
содержание углеводородов этой группы в НГК может достигать 80% масс. Между тем
тяжелые углеводороды НГК составляют основу производимого из него бензина,
дизельного топлива, стабильного конденсата, сравнительно дорогостоящих и
наиболее ликвидных продуктов переработки газового конденсата - бензола,
толуола, ксилолов. Соответственно, без детального определения состава
углеводородов С6+ (группового Сn или фракционного) в НГК
невозможно достоверно определить его качество, провести правильные расчеты его
физико-химических свойств (плотность, давление насыщенных паров),
оптимизировать режим его переработки и рассчитать выход готовой продукции [2,
3].
Стандартным подходом для анализа НГК за рубежом является прямой ввод проб
в хроматограф, находящихся под давлением. В соответствии с GPA-2186 [4] лёгкие
компоненты (азот, диоксид углерода и углеводороды С1-С5)
разделяются в изотермическом режиме с применением насадочной колонки. Остальные
углеводородные компоненты разделяются на капиллярной колонке. Аналитическая
система в соответствии с GPA-2186
обеспечивает определение углеводородов выше октана в виде суммы, в то время как
пробы НГК предприятий ОАО «Газпром» могут содержать углеводороды до С36-С40.
В состав
нестабильного газового конденсата могут входить серосодержащие соединения
(ССС). Их присутствие в углеводородной продукции является нежелательным.
Сероводород и другие CCC - серооксид углерода, меркаптаны, сероуглерод,
сульфиды, дисульфиды, тиофен и тиофаны - являются причиной коррозии
оборудования, отравления промышленных катализаторов, снижения эффективности
процессов газопереработки и транспортировки газа. Кроме этого, CCC являются
высокотоксичными веществами, а продукты их сгорания оказывают вредное
воздействие на окружающую среду [5].
В нестабильном газовом конденсате также необходимо контролировать
остаточное содержание метанола, так как он является высокотоксичным продуктом и
ухудшает свойства получаемой продукции.
Основным методом определения состава НГК является газовая хроматография
(ГХ).
.2 Газовая хроматография
Газовая хроматография - один из наиболее эффективных физико-химических
методов разделения и анализа сложных смесей газов и жидкостей. Создание и
успешная разработка различных вариантов газовой хроматографии привели к
перевороту в области аналитического контроля производственных процессов
нефтяной и газовой отраслей промышленности.
В основе хроматографии лежит процесс распределения разделяемых
компонентов между двумя несмешивающимися фазами. Пробу вводят в подвижную фазу,
которой может быть жидкость, газ или сверхкритический флюид. Подвижная фаза
движется относительно неподвижной фазы, находящейся на колонке или в плоском
тонком слое. Различия в силе взаимодействия компонентов пробы c неподвижной
фазой приводят к тому, что при достаточно большом времени движения компоненты
разделяются.
В методе газовой хроматографии определяемые вещества (при необходимости)
испаряют и пропускают через колонку при помощи газа, являющегося подвижной
фазой. Как правило, газ выступает только в роли переносчика веществ и никак с
ними не взаимодействует. Поэтому в методе газовой хроматографии подвижную фазу
называют обычно газом-носителем. На неподвижной фазе адсорбируются разделяемые
компоненты. Неподвижной фазой может быть твердое вещество (газо-твердофазная
хроматография или газоадсорбционная) или жидкость, нанесенная на поверхность
твердого носителя (газожидкостная хроматография) [6].
.2.1 Качественный и количественный анализ
Задача качественного анализа углеводородных смесей с помощью газовой
хроматографии состоит в определении числа компонентов смеси и в идентификации
каждого компонента. Чтобы определить число компонентов, необходимо подобрать
условия для разделения всех компонентов смеси и получить хроматограммы с
четкими пиками. Для идентификации пика на хроматограмме сравнивают его время
удерживания со временем удерживания эталонного углеводорода [6].
В практике научно-исследовательских лабораторий потребность в выполнении
количественных газохроматографических анализов высока. Наиболее часто
встречаются следующие типовые задачи анализа:
1. Определение содержания одного, нескольких или всех компонентов в
многокомпонентной смеси.
2. Определение суммарного содержания группы из нескольких
компонентов, объединяемых каким-либо общим признаком, относительно
присутствующих в смеси остальных соединений.
. Определение содержания малых примесей в индивидуальных
химических соединениях и в различных средах.
Первостепенной задачей количественного анализа является калибровка
прибора, т. е. установление строгой числовой взаимосвязи между сигналом
детектора и количеством определяемого вещества. Три основных метода
количественного хроматографического анализа: метод абсолютной градуировки
(калибровки), метод внутренней нормализации и метод внутреннего стандарта [6].
Метод абсолютной градуировки заключается в построении графической
зависимости одного из количественных параметров хроматографического пика
(высоты или площади) от содержания вещества в пробе. По оси ординат откладывают
значения высот hi
пиков (в мм) или их площадей Si (в мм2 или мкВ∙с), а по оси абсцисс -
концентрацию ci i-го вещества в пробе (в % (масс.) или % (об.)) или его
абсолютное количество (в мкл или мкг). Когда зависимость hi(Si) = f(ci)
линейна, можно вычислить угловой коэффициент Ki (калибровочный множитель) и
определить содержание в пробе i-го
вещества (%) по формуле:
, (1.1)
где
g - величина пробы (см3 - для газов, мкл или
мкг - для жидкостей и твердых тел).
При
анализе газов калибровку прибора проводят, как правило, только по одной
какой-либо смеси постоянного состава с известным содержанием интересующего
компонента. Вводят в колонку разные количества смеси, а при построении
калибровочного графика наблюдаемый в каждом опыте отклик детектора соотносят с
абсолютным или относительным количеством компонента (мл, моль). При анализе
жидких проб из-за опасности перегрузки колонки и изменения условий работы
детектора предпочтительней приготавливать несколько искусственных смесей с
разной концентрацией определяемого компонента и вводить в хроматограф одну и ту
же по величине дозу.
Метод
внутренней нормализации предусматривает отнесение измеренной величины
количественного параметра хроматографического пика Pi
(площади или высоты) к величине суммарного сигнала детектора на все компоненты
пробы, присутствующие в анализируемом образце. Измеряют выбранные
количественные параметры всех зарегистрированных пиков, приводят их к единой
шкале чувствительности детектирования и суммируют полученные значения.
Окончательно концентрацию компонентов в анализируемой смеси ci (%) находят по формуле:
ci = (fiPi/∑ fiPi)∙100,
(1.2)
где
Pi - нормируемый параметр хроматографического пика
(площадь или высота); fi -калибровочный множитель.
Метод
внутреннего стандарта предусматривает прибавление к известному количеству
анализируемого образца известного количества не содержащегося в нем эталонного
соединения - так называемого «внутреннего стандарта» - и последующее
хроматографирование приготовленной смеси.
Концентрацию
компонентов в анализируемом образце ci находят по формуле:
, (1.3)
где
Pi, Pст -
измеряемые параметры хроматографических пиков определяемого и стандартного
веществ (площади или высоты); fi - калибровочный множитель для определяемого
соединения относительно стандартного вещества; qст, qсм -
количества стандартного вещества и анализируемой смеси, отобранные и смешанные
для выполнения анализа.
Достоинство
метода внутреннего стандарта состоит в том, что при его использовании сводятся
к минимуму погрешности в результатах, вызванные случайными изменениями основных
параметров хроматографического анализа (температуры и скорости газа-носителя и
режима работы детектора), поскольку возможные отклонения от заданных условий
должны равным образом влиять на количественные параметры хроматографических
пиков как стандартного, так и определяемого соединений.
Преимущества методов внутренней нормализации и внутреннего стандарта в
сравнении с методом абсолютной градуировки заключаются в устранении
необходимости использования стандартного образца (смеси постоянного состава с
известным содержанием определяемого компонента), точной дозировки образца,
соблюдении постоянства условий анализа при повторных определениях.
.2.2 Устройство газового хроматографа
Прибор для проведения газохроматографического анализа называют газовым
хроматографом. Современный газовый хроматограф представляет собой комплекс
узлов, каждый из которых выполняет определенную функцию в процессе
исследования, начинающегося подготовкой и вводом пробы и заканчивающегося
регистрацией определяемых компонентов, а во многих случаях - выдачей
окончательных данных по качественному и количественному составу анализируемого
продукта.
Принципиальная схема газового хроматографа представлена на рисунке 1.1.
В качестве газов-носителей применяют химически инертные газы (гелий,
аргон, азот, диоксид углерода) или водород. Выбор газа-носителя в основном
зависит от принципа действия используемого детектора. Газ-носитель должен быть
тщательно обезвожен, для чего его обычно предварительно пропускают через
молекулярные сита; быть инертным по отношению к неподвижной жидкой фазе,
анализируемым веществам и материалу колонки и детектора; быть достаточно
чистым. Поток газа обеспечивается за счет избыточного давления в газовом
баллоне, какие-либо специальные насосы не требуются. Для получения
воспроизводимых результатов скорость потока газа следует поддерживать
постоянной [6].
Рисунок 1.1 - Схема газового хроматографа.
.2.3 Блок ввода и испарения пробы
При анализе газообразных образцов пробу непосредственно вводят в поток
газа-носителя. Жидкие пробы следует сначала испарить. Для этого служит
специальный блок хроматографа, называемый испарителем. Через испаритель,
снабженный нагревателем, протекает поток газа-носителя. От окружающего
пространства он изолирован с помощью прокладки (обычно из силиконовой резины).
Пробу вводят через прокладку с помощью шприца. Эту операцию следует проделывать
как можно быстрее. Медленный ввод пробы приводит к значительному размыванию
пиков и трудностям в интерпретации хроматограммы.
Для дозирования газообразных проб используют краны-дозаторы, позволяющие
включать градуированную емкость, предварительно заполненную анализируемой газовой
смесью, в поток газа-носителя, который переносит дозу в хроматографическую
колонку, где осуществляется разделение смеси на отдельные составляющие
компоненты [7].
1.2.4 Колонки и
термостаты
Колонку той или иной формы обычно выбирают в соответствии с размерами
термостата. Наиболее распространены U- и W-образные колонки, прямые отрезки,
соединенные U-образными капиллярными переходами,
спиральные трубки, а также колонки в виде плоских спиралей [7].
Корпус колонки для газовой хроматографии изготавливают из нержавеющей
стали, стекла или высокочистого плавленого кварца. Для предохранения кварцевых
колонок от механических повреждений их покрывают снаружи слоем полиамидного
материала. Для поддержания постоянной температуры колонок их помещают в
термостат. В хроматографах распространены воздушное термостатирование с
принудительной циркуляцией воздуха и без нее, а также (реже) контактное
термостатирование по металлу (через который пропускают электрический ток).
Основными типами колонок являются насадочные и капиллярные [6].
Насадочные колонки заполнены зернистым твердым материалом, поверхность
которого покрыта тонким слоем жидкости - неподвижной фазы. Колонку заполняют
через воронку. Внутренний диаметр насадочных колонок составляет 3-8 мм, длина -
до 1-3 м.
Капиллярные колонки представляют собой трубки, внутренние стенки которых
покрыты слоем жидкости (латинская аббревиатура WCOT) или пористым слоем (PLOT) адсорбента либо твердого носителя, пропитанного
неподвижной жидкостью (SCOT)
[6]. Длина стандартных капиллярных колонок может достигать до 100 м, а
внутренний диаметр - 0,15-1 мм.
В конце 1970-х в капиллярной хроматографии сформировалось новое
направление - использование тонкостенных кварцевых капиллярных колонок, имеющих
внутренний диаметр 0,05 - 0,35 мм, толщину стенки 40 -70 мкм, толщину защитного
слоя, придающего колонке механическую прочность, 15 -30 мкм. Кварцевые
капилляры сочетают низкую остаточную адсорбционную активность с исключительно
высокой механической прочностью на изгиб. Высокая инертность внутренней
поверхности кварцевой колонки обусловлена в первую очередь химической чистотой
исходного материала, в качестве которого используется очищенный кварц или
синтетический плавленый диоксид кремния. Инертность и высокая эффективность
кварцевых капиллярных колонок позволяет разделять сложные смеси соединений,
принадлежащих к различным классам.
.2.5 Детекторы
Хроматографический детектор представляет собой устройство,
предназначенное для обнаружения и количественного определения выходящих из
колонки в потоке газа-носителя компонентов анализируемой смеси. Регистрация
вещества осуществляется за счет преобразования в электрический сигнал изменений
химических, физических или физико-химических свойств газового потока,
выходящего из хроматографической колонки.
Основными характеристиками детектора являются чувствительность и предел
детектирования [6]. Чувствительность детектора определяется отношением
выходного сигнала к измеряемой величине (концентрации, потоку вещества). В
качестве сигнала чаще всего служит возникающая в приборе, воспринимающем сигнал
детектора, разность потенциалов. От чувствительности детектора зависит выбор
величины пробы и возможность использования различных хроматографических
колонок. Чувствительность детектора в значительной мере определяет
аналитические возможности хроматографа в целом.
Важной величиной, характеризующей предельную чувствительность детектора,
является минимальная концентрация анализируемого вещества в потоке
газа-носителя, которая может быть зарегистрирована. Для ее характеристики
недостаточно располагать данными о чувствительности, необходимо также знать,
какое наименьшее значение сигнала детектора можно измерить (минимальный
сигнал). Пределом детектирования называют ту концентрацию, поток или количество
вещества, которые вызывают минимальный сигнал, равный удвоенной величине шумов.
Величиной шумов называют расстояние между крайними положениями нулевой линии на
хроматограмме, возникающими вследствие влияния различного рода посторонних
факторов.
Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) является одним из наиболее
распространенных детекторов в газовой хроматографии.
В основе работы таких детекторов лежит увеличение электропроводности
водородного пламени, помещенного в электрическое поле, в присутствии
органических веществ. Органические вещества, поступающие с потоком
газа-носителя из колонки, попадают в водородное пламя и там сгорают. При этом
образуются ионы и свободные электроны [6].
Увеличение концентрации ионов приводит к увеличению ионного тока,
регистрируемого при помощи электрода-коллектора, встроенного в
пламенно-ионизационный детектор. Сигнал ПИД пропорционален массе вещества в
единицу времени. Принципиальная схема устройства пламенно-ионизационного
детектора представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Схема устройства пламенно-ионизационного детектора
ПИД позволяет детектировать любые вещества, содержащие С-С- или C-H-
связи. ПИД обладает высокой чувствительностью, имеет широкий линейный диапазон
(107). Предел обнаружения - 10-13 г/с.
В результате детектирования компоненты пробы полностью разрушаются.
Детектирование по теплопроводности основано на том, что в присутствии
определяемых веществ теплопроводность газа-носителя изменяется (как правило,
уменьшается). Для гелия и водорода - наиболее подходящих для этого способа
детектирования газов-носителей - теплопроводность в 6-10 раз выше, чем для
большинства органических веществ. Для других газов-носителей эти различия
существенно меньше. Теплопроводность измеряют при помощи термометра сопротивления
- нагреваемой электрическим током металлической спирали, сопротивление которой
зависит от температуры окружающей среды.
Детектор по теплопроводности (ДТП) представляет собой массивный
металлический блок, в цилиндрические камеры которого помещены чувствительные
элементы.
Используют две одинаковые измерительные ячейки, включенные в
компенсационную электрическую схему измерения сопротивления. Одна из ячеек
постоянно омывается потоком чистого газа-носителя (камера сравнения), другая -
потоком газа на выходе из хроматографа (измерительная камера). Основными
элементами ячейки по теплопроводности в катарометре служит чаще всего
металлическая нить, свернутая в спираль, и расположенная внутри камеры
детектора в металлическом блоке. Нить изготавливают из материала, электрическое
сопротивление которого значительно зависит от температуры (вольфрам, платина).
Нить включается в плечо мостика Уинстона. При одинаковом составе газа в
сравнительной и измерительной камерах сигнал на клеммах равен нулю и самописец
фиксирует нулевую линию. При изменении состава газа, поступающего в
измерительную камеру, характер теплоотдачи нагретой нити камеры изменяется,
вследствие чего изменяется сопротивление соответствующего плеча мостика. В
результате электрическое равновесие мостика нарушается и возникает разность
потенциалов, регистрируемая после усиления самописцем. Сигнал детектора
теплопроводности пропорционален концентрации вещества в потоке газа-носителя
[6-8].
Детекторы - катарометры неспецифичны (универсальны), они могут использоваться
для детектирования как органических, так и неорганических веществ.
Чувствительность катарометров ниже, а диапазон линейности (104) -
уже, чем у большинства детекторов других типов. Ввиду недостаточной
чувствительности детекторы по теплопроводности обычно не используют в сочетании
с капиллярными колонками. Предел обнаружения ДТП - 10-8 г/мл.
Достоинством детекторов по теплопроводности является то, что при детектировании
компоненты пробы не разрушаются.
Принцип действия пламенно-фотометрического детектора (ПФД) основан на
измерении свечения водородного пламени при сгорании в нем фосфор- и
серосодержащих соединений, на возбуждении молекул анализируемых соединений в
обогащенном водородном пламени и регистрации фотонов с определенной длиной волны,
испускаемых при переходе молекул в основное состояние. Регистрация фотонов
происходит с помощью фотоумножителя. Интенсивность излучения с
характеристической длиной волны является количественной мерой определяемого
соединения [6-8].
Выбор измеряемой длины волны определяется эмиссионным спектром пламени,
содержащего ССС, который имеет максимум при 394 нм, для фосфорных соединений -
526 нм. Спектральное выделение соответствующей полосы производится
интерференционными светофильтрами с шириной пропускания ± 5-10 нм.
Пламенно-фотометрический детектор обладает низким пределом детектирования
серосодержащих веществ (2*10-11 г/с). Линейный диапазон ПФД
составляет 103-105.
Для оценки факторов, влияющих на характеристики ПФД, можно пользоваться
эмпирическими закономерностями, главными из которых являются следующие:
1. чувствительность ПФД к серосодержащим веществам
пропорциональна числу атомов серы в молекуле определяемого вещества;
2. чувствительность детектирования ССС зависит от степени окисления
атома серы в молекуле определяемого вещества;
. присутствие атома фосфора в ССС, детектируемых при 394 нм, может
искажать сигнал ПФД;
. сигнал ССС пропорционален логарифму концентрации вещества. Это
обстоятельство следует особо учитывать при количественном анализе и определении
предела детектирования ПФД по серосодержащим соединениям.
Характерной особенностью ПФД является зависимость величины его отклика от
присутствия в пламени других веществ. Так, наличие в пламени углеводородов,
выходящих из колонки одновременно с ССС, может понизить или даже полностью
подавить пики этих серосодержащих соединений, хотя эмиссия от углеводородов
сама по себе не детектируется.
В газовых хроматографах анализ может проводиться как в изотермическом
режиме (температура, при которой находятся колонка и детектор, является
постоянной в течение всего анализа), так и при переменном температурном режиме
с постоянным подъемом температуры. Этот температурный режим необходим тогда,
когда анализируемая смесь веществ имеет широкий интервал температур кипения.
Если такую смесь анализировать в изотермическом режиме при температуре, близкой
к нижнему пределу температуры кипения смеси, то будут хорошо разделяться
легкокипящие компоненты смеси, но время удерживания высококипящих компонентов
увеличивается. При более высокой температуре, близкой к концу кипения смеси,
плохо разделяются легкие компоненты. Четкое и быстрое разделение компонентов и
получение хроматограммы с симметричными пиками достигается в том случае, если в
процессе анализа температура повышается по заданному закону. Такой метод
называют газовой хроматографией с программированием температуры [8].
.3 Определение состава НГК методом газовой хроматографии
Традиционный подход для определения углеводородного состава НГК основан
на предварительном разгазировании пробы, в результате чего образуются газ
дегазации (ГД), который собирается в пакет для сбора газа, и дегазированный
конденсат (ДК). Затем по отдельности анализируют газовую и жидкую части пробы и
полученные результаты объединяют [9].
В газе дегазации определяют неорганические газы (азот, диоксид углерода),
индивидуальные углеводороды С1-С5 и группы углеводородов
С6-С7 методом газоадсорбционной хроматографии с
использованием насадочной колонки, заполненной сорбентом Haysep R (по методике,
обеспечивающей требования стандарта IP 345 [10]) с использованием ДТП или
последовательно установленных ДТП и ПИД. При этом также определяется содержание
в пробах сероводорода.
Для определения метанола в газе дегазации газообразная проба пропускается
через ловушки, заполненные солевым раствором, с последующим прямым или
парофазным анализом концентрата.
Дегазированный конденсат анализируется в две стадии. Сначала методом
газоадсорбционной хроматографии (по IP 344-88 [11]) с использованием хроматографа, оборудованного ПИД и двумя
насадочными хроматографическими колонками (предколонкой и основной
аналитической колонкой), заполненными сорбентом Hayesep Q или Porapak Q,
определяют содержание легких углеводородов С1-С5.
Углеводороды регистрируются до выхода пиков изомеров гексана, после чего
применяют обратную продувку предколонки потоком газа-носителя для
предотвращения загрязнения колонки высококипящими компонентами пробы. На
основной колонке углеводороды разделяются на отдельные компоненты вплоть до
2,2-диметилбутана, а изомеры гексана регистрируются в виде группы. Затем
методом капиллярной хроматографии определяют группы углеводородов от С6-С12+.
Для выполнения анализа используют капиллярную колонку DB-1 с неполярной
неподвижной фазой, обеспечивающую разделение углеводородных компонентов в
соответствии с их температурами кипения.
Определение метанола в дегазированном конденсате проводится аналогично
анализу газа дегазации - после его экстрагирования из пробы водным солевым
раствором.
Затем полученные данные объединяют с результатами определения
серосодержащих соединений.
На предприятиях нефтегазовой промышленности для определения содержания
сероводорода и суммарного содержания меркаптанов в НГК используется метод
йодометрического титрования по ГОСТ 22387.2-97 [12] и потенциометрического
титрования по ГОСТ 17323-71 [13]. Диапазон определяемых концентраций ССС этим
методом составляет от 0,010 до 1,0 г/м3.
Йодометрический метод определения сероводорода заключается в поглощении
последнего из газа дегазации подкисленными растворами хлорида кадмия (при
наличии в газе меркаптанов) или ацетата кадмия (при отсутствии в газе
меркаптанов) и последующем йодометрическом титровании образовавшегося сульфида
кадмия. Сущность метода определения суммарного содержания меркаптанов
заключается в их поглощении щелочным раствором хлорида кадмия из предварительно
очищенного от сероводорода газа дегазации и последующем йодометрическом
титровании образовавшегося меркаптида кадмия.
Содержание сероводорода и меркаптановой серы в дегазированном конденсате
определяют методом потенциометрического титрования раствором азотнокислого
аммиаката серебра. Сущность метода заключается в поглощении сероводорода и
меркаптанов раствором гидроксида натрия (калия) или растворами карбоната натрия
и гидроксида натрия и последующем потенциометрическом титровании образовавшихся
сульфида и меркаптида щелочного металла азотнокислым аммиакатом серебра.
Существующие методы определения ССС в НГК (йодометрическое и
потенциометрическое титрование) обладают рядом недостатков, в частности, они
позволяют определять не все ССС, а только сероводород и суммарное содержание
меркаптанов, а не индивидуальные меркаптаны.
Оптимальным методом определения содержания ССС в углеводородных продуктах
является газовая хроматография.
В газе дегазации с низким содержанием сероводорода (до 0,12% об.)
сероводород определяют методом капиллярной газовой хроматографии и колонки Gas-Pro из кварцевого стекла в соответствии с ISO 19739-2004 [14] с использованием ПФД
одновременно с остальными ССС (метод А). Хроматограф должен быть также
оборудован предколонкой или системой обратной продувки испарительной камеры
(для удаления высококипящих компонентов пробы). В газе дегазации с высоким
содержанием сероводорода (до 70% об.) предусмотрено его определение методом газоадсорбционной
хроматографии с использованием ДТП и полимерного адсорбента (Porapack QS, Hayesep R) или силикагеля; остальные ССС определяют по методу А (метод
Б). При хроматографировании газа дегазации в этих условиях наряду с
сероводородом определяют также углеводородный состав С1 - С7
и диоксид углерода по процедуре, изложенной в ГОСТ 23781 [15].
Содержание ССС в дегазированном конденсате определяют по процедурам,
близким к описанным в ГОСТ Р 50802-95 [16] и ISO 19739-2004 [14] (с
использованием ПФД и капиллярной хроматографической колонки).
Стандартная процедура определения полного состава проб НГК с их
предварительным разгазированием занимает не менее 5 часов. Основным недостатком
этого метода является его трудоемкость. Возрастание объемов добычи НГК,
недостатки существующих методик по определению его состава требуют разработки и
изучения новых методов анализа.
Глава 2. Экспериментальная часть
В рамках данных исследований разработан прямой газохроматографический
анализ проб НГК без их предварительного разгазирования.
Метод основан на сочетании газожидкостной и газоадсорбционной
хроматографии с использованием газового хроматографа, оборудованного системой
ввода проб под давлением. Анализ проводится на двух параллельных аналитических
трактах - с капиллярной колонкой (ПИД) и с насадочными колонками (ДТП);
полученные результаты объединяются.
Сущность разработанного метода подачи жидкой пробы НГК в хроматограф
заключается в ее вытеснении из пробоотборника через дозирующее устройство с
помощью рабочей жидкости, подаваемой под высоким давлением (до 7 МПа) из
гидроцилиндра, что позволяет сохранить неизменным агрегатное состояние вводимой
пробы. Забор рабочей жидкости из сосуда в гидроцилиндр и подача ее в
пробоотборник осуществляются перемещением поршня гидроцилиндра.
.1 Прямое (без разгазирования) определение состава проб НГК
При проведении эксперимента использовался газовый хроматограф “Хроматэк
Кристалл 5000.1”, оборудованный детекторами ДТП и ПИД, основным и
дополнительным термостатами колонок; системой охлаждения термостата колонок до
температуры 0°С. Хроматограф
оснащен капиллярной хроматографической колонкой DB-1 либо CP-Sil 5 CB длиной 30
м, внутренним диаметром 0,53 мм (толщина плёнки метилсиликоновой НФ - 1,5 мкм);
насадочными хроматографическими колонками (основная и предколонка) из
нержавеющей стали (стекла) длиной 2,0 и 0,3 м, внутренним диаметром 2 мм,
заполненными полимерным адсорбентом Hayesep Q или Porapak Q. Хроматограф также
содержит систему ввода проб (гидравлический пресс), обеспечивающую подачу проб
жидкости из пробоотборника в хроматограф под давлением до 7 МПа, оснащенную:
десятипортовым краном-дозатором для ввода проб объемом (2-5) мм3 в
насадочную колонку, краном поршневого типа для ввода проб объемом (0,6-1) мм3
в капиллярную колонку; программное обеспечение для сбора и обработки
хроматографической информации.
Достоинством используемого газового хроматографа «Кристалл 5000.1»
является интегрированная оригинальная программа расчета
компонентно-фракционного состава анализируемых проб НГК (Хроматэк-Дистилляция).
.1.1 Блок ввода пробы под давлением
Пробу НГК подают на насадочные колонки и капиллярную колонку хроматографа
с помощью гидравлического пресса в соответствии с рисунком 2.1.
Рисунок 2.1 - Схема гидравлического пресса: 1 - маховик; 2 - линейка; 3 -
гидроцилиндр; 4 - манометр; 5 - вентиль; 6 - запорный клапан; 7 - штанга; 8 -
пробоотборник с пробой, 9 - сосуд с водой; 10- фильтр; 11- хроматограф; 12 -
вентиль
До ввода пресса в эксплуатацию проводят калибровку его рабочего цилиндра.
Для этого сосуд 9 заполняют дистиллированной водой, открывают вентиль 5 пресса
(см. рисунок 2.1) и путем перемещения штока ручного пресса заполняют водой
рабочий цилиндр 3. Далее закрывают вентиль 5, отсоединяют сосуд 9 и
устанавливают вместо него мерный цилиндр. Открывают вентиль 5 и, перемещая шток
ручного пресса, сливают воду в предварительно взвешенный цилиндр и взвешивают.
Результаты всех взвешиваний в граммах записывают до двух десятичных знаков.
Массу воды определяют по разности сосуда с водой и пустого сосуда.
Затем проводят измерение давления в пробоотборнике. Для этого
пробоотборник с пробой устанавливают в вертикальное положение и присоединяют к
корпусу пресса (нижний штуцер пробоотборника с пробой 8 к цилиндру пресса 3, а
верхний к дозирующему устройству, соединенному с прибором).
При закрытом нижнем вентиле пробоотборника прессом с помощью маховика 1
создают в линии давление (порядка 6-8 МПа), которое превышает давление в точке
отбора проб НГК. Если температура отбора пробы была выше комнатной температуры,
то необходимо создать давление, превышающее на 20% значение давления отбора
пробы. Далее открывают нижний запорный клапан пробоотборника 6.
Если показания манометра после открытия клапана не изменились или
увеличились, то давление в пробоотборнике соответствуют условиям отбора. Это
означает, что проба находится в жидком однофазном состоянии и пригодна для
проведения анализа.
Далее проводят заполнение линии, ведущей к дозирующему устройству.
Сначала создают в подводящей линии до нижнего вентиля избыточное давление (Рввода),
превышающее на 1 МПа значение давления пробы в пробоотборнике. Затем открывают
нижний вентиль пробоотборника и одновременно с помощью пресса поддерживают в
пробоотборнике давление, равное значению Рввода. После установления
указанного давления плавно открывают верхний запорный клапан 6 пробоотборника
8. С помощью маховика 1 продавливают пробу НГК до установления постоянного
давления. Далее, открывая вентиль 12, промывают петлю анализируемой пробой
нестабильного конденсата объемом 4 мл (приблизительно 2 оборота маховика),
одновременно поддерживая в линии давление с помощью пресса; нажатием кнопки
СТАРТ осуществляется ввод пробы в хроматограф.
.1.2 Градуировка хроматографа
Процедура градуировки заключается в хроматографировании жидкой
градуировочной смеси, содержащей известные концентрации определяемых
компонентов, при условиях, указанных в таблице 2.2, и расчёте градуировочных
коэффициентов. Мы использовали смесь сжиженной пропан - бутановой фракции СПБТ,
близкую по составу к легкой части НГК (СГ-08-4, к.824_АГПЗ).
Сначала
градуировочную смесь СПБТ проанализировали в соответствии с ГОСТ 10679. При
этом определили углеводородный состав СПБТ, % масс, в том числе массовую долю
этана и пропана. Далее ее проанализировали под давлением как стандартную
градуировочную смесь. После получения хроматограммы рассчитывали абсолютный
градуировочный коэффициент чувствительности для пропана 
как отношение массовой доли пропана к его площади на
хроматограмме, полученной при условиях, указанных в таблице 2.2.
Значения
градуировочных коэффициентов для легких компонентов пробы (Красч.)
рассчитывали исходя из табличных коэффициентов чувствительности
Котн. с учетом абсолютного коэффициента для
пропана
(2.1)
Для
используемого газа-носителя (гелия) и детектора по теплопроводности поправочные
коэффициенты чувствительности Котн. для метана, этана взяты из ГОСТ
10679 [17], для азота и диоксида углеводорода - из [18]; вышеуказанные
табличные значения относительно пропана приведены в таблице 2.1. В этой же
таблице приведены расчетные значения градуировочных коэффициентов для азота, метана
и диоксида углеводорода, полученные по формуле (2.1).
Таблица
2.1 - Расчет градуировочных коэффициентов
|
Компонент
|
% масс. (ГОСТ 10679)
|
К отн. [17,
18]
|
Площадь
|
Кабс.
|
Красч.
|
|
|
|
X1
|
X2
|
X3
|
X4
|
Xср
|
|
|
|
N2
|
-
|
0,959
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
0,000260
|
|
CH4
|
-
|
0,671
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
0,000179
|
|
СО2
|
-
|
1,379
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
0,000374
|
|
C2H6
|
1,29
|
0,87
|
5662
|
5669
|
5685
|
5658
|
5669
|
0,000228
|
0,000236
|
|
C3H8
|
49,47
|
1,00
|
181259
|
182484
|
182411
|
183040
|
182299
|
0,000271
|
0,000271
|
Как видно из таблицы, для этана экспериментальное значение
градуировочного коэффициента Кабс. незначительно (на 3,5 %)
отличается от расчетного значения градуировочного коэффициента, полученного по
формуле (2.1).
.1.3 Методика определения состава проб НГК
Анализ проводится на двух параллельных аналитических трактах - с
капиллярной колонкой (ПИД) и с насадочными колонками (ДТП). Основная насадочная
колонка КН1 соединена последовательно с предколонкой КН2. Ввод пробы НГК в
насадочные колонки КН2 и КН1, а также переключение колонки КН2 в режим обратной
продувки осуществляется посредством десятипортового крана-дозатора (см. рисунок
2.2). Насадочные колонки КН1 и КН2 и десятипортовый кран-дозатор расположены в
дополнительном термостате, который может быть нагрет до 250 °С.
Рисунок 2.2 - Схема газового хроматографа для анализа проб НГК без их
предварительного разгазирования: Кр 1 - кран поршневого типа; Кр 2 -
десятипортовый кран; КН2 - предколонка; КН1 - основная насадочная колонка; КК1
- капиллярная колонка; ГН1 - ГН4 - потоки газа-носителя.
Анализ проводят в изотермическом режиме (100 °С), применяя обратную
продувку предколонки потоком газа-носителя без регистрации суммарного пика
тяжёлых углеводородов. На основной насадочной колонке углеводороды разделяются
на отдельные компоненты до пропана включительно. На этой же колонке
определяются неорганические газы (азот, диоксид углерода, сероводород), а также
метанол. Концентрации азота, диоксида углерода, метана, этана и пропана
рассчитываются методом абсолютной калибровки.
Одновременно с анализом пробы на насадочных колонках другая часть пробы
(0,5-1,0 мм3) анализируется на капиллярной колонке КК1, в которую
она подается из испарительной камеры посредством крана поршневого типа.
Капиллярная колонка находится в основном термостате прибора, обеспечивающим ее
программируемый нагрев (определения проводили в режиме программирования
термостата колонки от начальной температуры 0,2 °С (время выдержки 2 мин) до
300 °С).
Перед проведением анализа на капиллярной колонке проводят холостой опыт.
Для этого сначала включают нагрев колонки от 0,2 °С до 300 °С. Затем охлаждают
колонку до начальной температуры анализа и, не вводя пробу в хроматограф,
регистрируют базовую линию. На капиллярной колонке определяют индивидуальные
углеводороды С4, С5, группы углеводородов С6-С12+,
а также фракционный состав углеводородов С6+. При анализе образцов
со сравнительно низким содержанием метана и этана возможно определение полного
углеводородного состава проб НГК при использовании только капиллярной колонки.
В этом случае расчет концентрации компонентов проводят методом нормализации.
.1.4 Определение неуглеводородных компонентов, метана, этана и пропана на
колонке с полимерным адсорбентом
Метан, этан, пропан, неуглеводородные компоненты (азот, диоксид углерода,
сероводород) и метанол определяют способом газоадсорбционной хроматографии в
изотермическом режиме с использованием детектора по теплопроводности и двух
насадочных хроматографических колонок (предколонки и основной аналитической
колонки с полимерным адсорбентом) при условиях, приведенных в таблице 2.2.
Компонентный состав вычисляют методом абсолютной калибровки.
После записи на хроматограмме пика н-бутана краном обратной продувки
меняют направление потока газа-носителя для удаления (без регистрации) более
тяжёлых углеводородов. Типовая хроматограмма разделения компонентов НГК,
полученная на насадочной колонке с сорбентом Porapak Q, приведена на рисунке
2.3.
Таблица 2.2 - Условия определения метана, этана, пропана, азота, диоксида
углерода, сероводорода и метанола в НГК
|
Адсорбент
|
Porapak Q
|
|
Длина колонки, м
|
2
|
|
Внутренний диаметр колонок,
мм
|
2
|
|
Газ-носитель
|
Гелий
|
|
Объемный расход
газа-носителя, мл/мин
|
30
|
|
Температура детектора, °С
|
200
|
|
Температура дополнительного
термостата колонки (по каналу крана-переключателя), °С
|
100
|
|
Время переключения обратной
продувки предколонки, с
|
300
|
|
Объем пробы, мм3
|
2-5
|
Рисунок 2.3 - Типовая хроматограмма разделения легких компонентов НГК,
полученная на насадочной колонке Porapak Q
2.1.5 Определение индивидуальных углеводородов С4, С5,
группы углеводородов С6-С12+
Индивидуальные углеводороды С4, С5, группы
углеводородов С6-С12+, а также фракционный состав
углеводородов С6+ в пробах НГК определяют способом газожидкостной
хроматографии в режиме температурного программирования с использованием
пламенно-ионизационного детектора и капиллярной хроматографической колонки DB-1
с метилсиликоновой неподвижной фазой при условиях, приведенных в таблице 2.3.
Массовые доли индивидуальных углеводородов С4, С5,
групп углеводородов С6-С12+ рассчитывают методом
нормализации площадей их пиков с учетом суммы массовых долей метана, этана,
пропана, неуглеводородных компонентов и метанола, полученных на насадочной
колонке.
Типовая хроматограмма разделения компонентов НГК, полученная на
капиллярной хроматографической колонке, приведена на рисунке 2.4.
Таблица 2.3 - Условия определения углеводородного состава НГК на
капиллярной колонке
|
Длина колонки, м
|
30
|
|
Диаметр колонки
(внутренний), мм
|
0,53
|
|
Газ-носитель
|
Гелий
|
|
Давление газа-носителя
(гелий), кПа
|
20
|
|
Расход газа-носителя
(гелий), мл/мин
|
25
|
|
Расход водорода, мл/мин
|
20
|
|
Расход воздуха, мл/мин
|
200
|
|
Начальная температура
колонки, °С (время выдержки, мин)
|
0,2 (2)
|
|
Скорость нагрева термостата
колонки, °С /мин
|
10-15
|
|
Конечная температура
колонки, °С
|
300
|
|
Температура детектора, °С
|
300
|
|
Температура испарителя, °С
|
250
|
|
Температура испарительной
камеры крана поршневого типа, °С
|
300
|
Рисунок 2.4 - Типовая хроматограмма разделения компонентов НГК,
полученная на капиллярной колонке DB-1 (условно разделена на участки - а, б, в)
2.1.6 Определение фракционного состава углеводородов C6+
Хроматограмма, полученная методом капиллярной газовой
хроматографии, используется также для определения фракционного состава
углеводородов С6+ путем её обсчета с помощью программы
газохроматографической имитированной разгонки в соответствии с ASTM D 2887 [19]
(например, программы Хроматэк Дистилляция). Допускается определять полный
углеводородный состав НГК по хроматограмме, полученной на капиллярной колонке;
при этом массовые доли углеводородов С1-С12+,
компонентно-фракционный состав рассчитывают методом нормализации площадей пиков
с учетом табличных значений калибровочных коэффициентов.
На хроматограмме НГК проводят идентификацию пиков н-алканов, а также
пиков 2-метилпентана (2-мC5), 2-метилгексана (2-мC6) и
метилциклогексана (мцC6) путем сравнения их положения с
местонахождением соответствующих пиков на типовой хроматограмме, приведенной на
рисунке 2.4. Полученные значения времен удерживания вносят в таблицу
компонентов в память компьютера. При необходимости времена удерживания вышеуказанных
соединений в таблице могут быть откорректированы.
От точки окончания регистрации пика каждого н-алкана на хроматограмме НГК
компьютерная программа обсчета проводит вертикальную прямую до пересечения с
базовой линией. Затем компьютерная программа для каждой группы углеводородов Сn
находит разность между площадями соответствующих участков хроматограммы
анализируемой пробы и базовой хроматограммы, полученной при проведении
холостого опыта. Для этого необходимо, чтобы интервалы времени регистрации
вышеуказанных хроматограмм были одинаковыми.
2.2 Обработка результатов
Массовую долю неуглеводородных компонентов (азота, диоксида углерода) и
углеводородов от С1 до С3 в НГК Хi ,%,
вычисляли по формуле
,(2.2)
где Si - площадь пика определяемого компонента на
хроматограмме анализируемой пробы, мВ·с или мм2;
Кiрасч - расчетное значение градуировочного
коэффициента компонента в соответствии с таблицей 2.1 (см 2.2.2).
В случае отсутствия калибровочных смесей, содержащих сероводород и
метанол, массовую долю этих компонентов в НГК Хi, %, вычисляли по
формуле
,(2.3)
где
- абсолютный градуировочный коэффициент
чувствительности для пропана (см. 2.2.2);
Котн
- коэффициент, равный 1,31 для сероводорода (по ГОСТ 13379-89 [20]) и 0,76 для
метанола (по [18]);
Si- площадь пика сероводорода (метанола) на хроматограмме анализируемой
пробы, мВ·с или мм2 (см. 2.2.3).
Массовую
долю бутанов, пентанов, групп углеводородов от С6 до С12+
в образце НГК 
, %, вычисляли по формуле
, (2.4)
где Si - площадь пика индивидуальных углеводородов С4,
С5, определяемой группы углеводородов от С6 до С12, мВ·с
или мм2;
Kiотн - массовый коэффициент чувствительности компонента в
соответствии с ГОСТ 10679-76 или таблицей 2.4; коэффициент чувствительности
углеводородов от С6 и выше принимается равным 1,00 [17];
ΣXi - сумма массовых долей углеводородов
С1-С3, неорганических компонентов в анализируемом образце
НГК, %, определенных по 2.2.3;
ΣSi - сумма площадей пиков всех
углеводородов от С4 до С12+, мВ·с или мм2.
Таблица 2.4 - Массовые коэффициенты чувствительности Кiотн для
пламенно-ионизационного детектора
|
Наименование компонента
|
Кiотн
|
|
Метан
|
1,114
|
|
Этан
|
1,047
|
|
Пропан
|
1,023
|
|
Изобутан (н-бутан)
|
1,012
|
|
Изопентан (н-пентан)
|
1,005
|
|
Углеводороды гексановой
группы
|
1,000
|
.4 Результаты экспериментального определения состава проб НГК
Разработанный метод использован для анализа проб НГК, отобранных на
различных предприятиях ОАО «Газпром» (пробы НГК ООО "Газпромпереработка-Уренгой",
ООО "Газпромпереработка-Ухта", ООО "Газпром добыча
Ноябрьск").
Таблица 2.5 - Список исследованных образцов НГК
|
Место отбора
|
Номер образца (контейнера)
|
|
УПКТ ООО
"Газпромпереработка-Уренгой"
|
НК-07-11, к. 617
|
|
ГПЗ ООО
"Газпромпереработка-Ухта"
|
НК-07-17, к. 626
|
|
УКПГ
Западно-Таркосалинского газового промысла ООО "Газпром добыча
Ноябрьск"
|
НК-06-21, к. 614
|
В таблице 2.6 представлено сравнение результатов, полученных при анализе
проб НГК с их предварительным разгазированием и использованием газового
хроматографа, оборудованного системой ввода проб на анализ под давлением.
Таблица 2.6 - Сопоставление результатов определения
компонентно-фракционного состава пробы НГК (% масс), отобранной на УКПГ
Западно-Таркосалинского газового промысла ООО "Газпром добыча
Ноябрьск"
|
Компонент/ фракция
|
Разгазирование
|
Ввод пробы под давлением
|
|
СН4
|
0,003
|
0,007
|
|
С2Н6
|
0,68
|
0,88
|
|
С3Н8
|
7,79
|
8,10
|
|
и-С4Н10
|
5,07
|
4,91
|
10,99
|
10,21
|
|
нео-С5Н12
|
-
|
0,20
|
|
и-С5Н12
|
6,04
|
5,35
|
|
н-С5Н12
|
6,78
|
6,05
|
|
40-50
|
3,08
|
3,40
|
|
50-60
|
4,54
|
5,08
|
|
60-70
|
2,30
|
2,58
|
|
70-80
|
2,84
|
4,02
|
|
80-90
|
6,83
|
5,96
|
|
90-100
|
5,79
|
6,12
|
|
100-110
|
5,40
|
3,50
|
|
110-120
|
3,10
|
5,33
|
|
120-130
|
3,47
|
2,34
|
|
130-140
|
2,19
|
3,44
|
|
140-150
|
3,11
|
3,16
|
|
150-160
|
2,47
|
2,27
|
|
160-170
|
2,26
|
2,79
|
|
170-180
|
1,45
|
1,56
|
|
180-190
|
1,62
|
1,91
|
|
190-200
|
1,09
|
1,27
|
|
200-210
|
1,58
|
1,58
|
|
210-220
|
0,92
|
0,90
|
|
220-230
|
1,26
|
1,35
|
|
230-240
|
0,73
|
0,74
|
|
240-250
|
1,00
|
0,98
|
|
250-260
|
0,67
|
0,59
|
|
260-270
|
0,69
|
0,71
|
|
270-280
|
0,58
|
0,57
|
|
280-290
|
0,37
|
0,34
|
|
290-300
|
0,48
|
0,42
|
|
300-310
|
0,36
|
0,31
|
|
310-320
|
0,25
|
0,16
|
|
320-330
|
0,21
|
0,21
|
|
330-340
|
0,19
|
0,15
|
|
340-350
|
0,16
|
0,12
|
|
350-360
|
0,12
|
0,096
|
|
360-370
|
0,096
|
0,053
|
|
370-380
|
0,085
|
0,054
|
|
380-390
|
0,069
|
0,029
|
|
390-400
|
0,056
|
0,028
|
|
400-410
|
0,048
|
0,006
|
|
410-420
|
0,041
|
0,004
|
|
420-430
|
0,033
|
0,002
|
|
430-440
|
0,024
|
0,002
|
|
440-450
|
0,019
|
|
|
450-460
|
0,018
|
|
На рисунке 2.5 приведена зависимость содержания компонентов и фракций от
их температуры кипения для исследованной пробы НГК Западно-Таркосалинского ГКМ.
Как видно из таблицы 2.6, а также из рисунка 2.5 наблюдается достаточно
хорошее соответствие между результатами анализов, полученными с использованием
метода ввода пробы в хроматограф под давлением и с использованием
предварительного разгазирования.
В таблицах 2.7 и 2.8 представлены данные по определению группового и
компонентно-фракционного состава НГК, отобранного на УПКТ ООО
"Газпромпереработка-Уренгой" с указанием метрологических
характеристик анализа.
Рисунок 2.5 - Зависимость содержания компонентов и фракций от их
температуры кипения для пробы НГК, отобранной УКПГ Западно-Таркосалинского
газового промысла ООО "Газпром добыча Ноябрьск"
Таблица 2.7 - Результаты и метрологические характеристики определения
группового состава НГК, отобранного на УПКТ ООО
"Газпромпереработка-Уренгой"
|
Компонент/ Группа
|
Состав, % масс
|
Сумма квадратов (Xi-Xср)
|
Среднее квадратичное
отклонение
|
Относительное среднее
квадратичное отклонение
|
|
х1
|
х2
|
х3
|
х4
|
х5
|
хср
|
|
|
|
|
N2
|
0,002
|
0,003
|
0,002
|
0,003
|
0,003
|
0,003
|
1,6E-07
|
2,0E-04
|
7,98
|
|
Метан
|
3,030
|
3,246
|
3,189
|
3,066
|
3,269
|
3,160
|
4,6E-02
|
1,1E-01
|
3,39
|
|
СО2
|
0,104
|
0,086
|
0,087
|
0,095
|
0,113
|
0,097
|
5,2E-04
|
1,1E-02
|
11,71
|
|
Этан
|
5,329
|
5,521
|
5,512
|
5,355
|
5,519
|
5,447
|
3,7E-02
|
9,7E-02
|
1,77
|
|
Пропан
|
13,584
|
13,193
|
13,325
|
12,983
|
13,354
|
13,288
|
2,0E-01
|
2,2E-01
|
1,67
|
|
i-C4
|
6,819
|
6,877
|
6,872
|
6,818
|
6,844
|
6,846
|
3,2E-03
|
2,8E-02
|
0,41
|
|
C4
|
9,166
|
9,166
|
9,154
|
9,089
|
9,093
|
9,134
|
6,1E-03
|
3,9E-02
|
0,43
|
|
neo-C5
|
0,152
|
0,154
|
0,161
|
0,175
|
0,161
|
0,161
|
3,2E-04
|
8,9E-03
|
5,54
|
|
i-C5
|
5,202
|
5,215
|
5,213
|
5,239
|
5,209
|
5,216
|
7,9E-04
|
1,4E-02
|
0,27
|
|
C5
|
4,827
|
4,835
|
4,832
|
4,864
|
4,830
|
4,838
|
9,2E-04
|
1,5E-02
|
0,31
|
|
C6
|
7,189
|
7,199
|
7,193
|
7,271
|
7,199
|
7,210
|
4,7E-03
|
3,4E-02
|
0,48
|
|
C7
|
10,931
|
10,951
|
10,935
|
11,083
|
10,961
|
10,972
|
1,6E-02
|
6,3E-02
|
0,58
|
|
C8
|
13,295
|
13,333
|
13,311
|
13,515
|
13,347
|
13,360
|
3,2E-02
|
8,9E-02
|
0,66
|
|
C9
|
6,483
|
6,504
|
6,496
|
6,591
|
6,496
|
6,514
|
7,6E-03
|
4,3E-02
|
0,67
|
|
C10
|
4,401
|
4,413
|
4,415
|
4,468
|
4,406
|
4,421
|
3,0E-03
|
2,7E-02
|
0,62
|
|
C11
|
2,751
|
2,763
|
2,762
|
2,794
|
2,748
|
2,764
|
1,3E-03
|
1,8E-02
|
0,66
|
|
C12+
|
6,735
|
6,540
|
6,539
|
6,591
|
6,449
|
6,571
|
4,4E-02
|
1,0E-01
|
1,60
|
Таблица 2.8 - Результаты и метрологические характеристики определения
компонентно-фракционного состава НГК, отобранного на УПКТ ООО
"Газпромпереработка-Уренгой"
|
Компонент/ Фракция
|
Состав, % масс
|
Сумма квадратов (Xi-Xср)
|
Среднее квадратичное
отклонение
|
Относительное среднее
квадратичное отклонение
|
|
х1
|
х2
|
х3
|
х4
|
х5
|
хср
|
|
|
|
|
N2
|
0,002
|
0,003
|
0,002
|
0,003
|
0,003
|
0,003
|
1,6E-07
|
2,0E-04
|
7,98
|
|
Метан
|
3,030
|
3,246
|
3,189
|
3,066
|
3,269
|
4,6E-02
|
1,1E-01
|
3,39
|
|
СО2
|
0,104
|
0,086
|
0,087
|
0,095
|
0,113
|
0,097
|
5,2E-04
|
1,1E-02
|
11,71
|
|
Этан
|
5,329
|
5,521
|
5,512
|
5,355
|
5,519
|
5,447
|
3,7E-02
|
9,7E-02
|
1,77
|
|
Пропан
|
13,584
|
13,193
|
13,325
|
12,983
|
13,354
|
13,288
|
2,0E-01
|
2,2E-01
|
1,67
|
|
i-C4
|
6,819
|
6,877
|
6,872
|
6,818
|
6,844
|
6,846
|
3,2E-03
|
2,8E-02
|
0,41
|
|
C4
|
9,166
|
9,166
|
9,154
|
9,089
|
9,093
|
9,134
|
6,1E-03
|
3,9E-02
|
0,43
|
|
neo-C5
|
0,152
|
0,154
|
0,161
|
0,175
|
0,161
|
0,161
|
3,2E-04
|
8,9E-03
|
5,54
|
|
i-C5
|
5,202
|
5,215
|
5,213
|
5,239
|
5,209
|
5,216
|
7,9E-04
|
1,4E-02
|
0,27
|
|
C5
|
4,827
|
4,835
|
4,832
|
4,864
|
4,830
|
4,838
|
9,2E-04
|
1,5E-02
|
0,31
|
|
38,0 - 60,0
|
1,061
|
1,061
|
1,059
|
1,069
|
1,062
|
1,062
|
5,3E-05
|
3,6E-03
|
0,34
|
|
60,0 - 70,0
|
6,132
|
6,131
|
6,131
|
6,200
|
6,132
|
6,145
|
3,8E-03
|
3,1E-02
|
0,50
|
|
70,0 - 80,0
|
2,271
|
2,273
|
2,271
|
2,301
|
2,275
|
2,278
|
6,8E-04
|
1,3E-02
|
0,57
|
|
80,0 - 90,0
|
2,588
|
2,592
|
2,588
|
2,624
|
2,596
|
2,597
|
9,2E-04
|
1,5E-02
|
0,58
|
|
90,0 - 100,0
|
6,079
|
6,081
|
6,076
|
6,156
|
6,085
|
6,095
|
4,7E-03
|
3,4E-02
|
0,56
|
|
100,0 - 110,0
|
6,514
|
6,526
|
6,516
|
6,614
|
6,539
|
6,542
|
6,9E-03
|
4,1E-02
|
0,63
|
|
110,0 - 120,0
|
4,094
|
4,106
|
4,093
|
4,162
|
4,110
|
4,113
|
3,2E-03
|
2,8E-02
|
0,69
|
|
120,0 - 130,0
|
3,059
|
3,059
|
3,067
|
3,107
|
3,056
|
3,070
|
1,8E-03
|
2,1E-02
|
0,70
|
|
130,0 - 140,0
|
1,868
|
1,875
|
1,873
|
1,900
|
1,872
|
1,878
|
6,3E-04
|
1,3E-02
|
0,67
|
|
140,0 - 150,0
|
3,052
|
3,055
|
3,054
|
3,099
|
3,053
|
3,063
|
1,7E-03
|
2,1E-02
|
0,67
|
|
150,0 - 160,0
|
2,394
|
2,398
|
2,398
|
2,428
|
2,393
|
2,402
|
8,8E-04
|
1,5E-02
|
0,62
|
|
160,0 - 170,0
|
1,689
|
1,691
|
1,692
|
1,713
|
1,688
|
1,695
|
4,3E-04
|
1,0E-02
|
0,61
|
|
170,0 - 180,0
|
2,084
|
2,088
|
2,087
|
2,116
|
2,083
|
2,092
|
7,4E-04
|
1,4E-02
|
0,65
|
|
180,0 - 190,0
|
1,105
|
1,111
|
1,111
|
1,121
|
1,101
|
1,110
|
2,4E-04
|
7,7E-03
|
0,70
|
|
190,0 - 200,0
|
1,326
|
1,329
|
1,331
|
1,344
|
1,325
|
1,331
|
2,4E-04
|
7,8E-03
|
0,59
|
|
200,0 - 210,0
|
0,840
|
0,840
|
0,845
|
0,851
|
0,837
|
0,843
|
1,2E-04
|
5,5E-03
|
0,65
|
|
210,0 - 220,0
|
1,065
|
1,068
|
1,069
|
1,081
|
1,065
|
1,070
|
1,8E-04
|
6,7E-03
|
0,62
|
|
220,0 - 230,0
|
0,567
|
0,568
|
0,568
|
0,574
|
0,560
|
0,567
|
1,0E-04
|
5,1E-03
|
0,90
|
|
230,0 - 240,0
|
0,869
|
0,871
|
0,872
|
0,884
|
0,869
|
0,873
|
1,5E-04
|
6,2E-03
|
0,71
|
|
240,0 - 250,0
|
0,458
|
0,459
|
0,459
|
0,464
|
0,454
|
0,459
|
5,8E-05
|
3,8E-03
|
0,83
|
|
250,0 - 260,0
|
0,606
|
0,602
|
0,606
|
0,613
|
0,604
|
0,606
|
6,4E-05
|
4,0E-03
|
0,66
|
|
260,0 - 270,0
|
0,369
|
0,366
|
0,366
|
0,371
|
0,363
|
0,367
|
3,0E-05
|
2,7E-03
|
0,75
|
|
270,0 - 280,0
|
0,415
|
0,404
|
0,405
|
0,410
|
0,404
|
0,408
|
9,3E-05
|
4,8E-03
|
1,18
|
|
280,0 - 290,0
|
0,331
|
0,314
|
0,312
|
0,313
|
0,310
|
0,316
|
2,8E-04
|
8,4E-03
|
2,67
|
|
290,0 - 300,0
|
0,186
|
0,171
|
0,169
|
0,166
|
0,163
|
0,171
|
3,2E-04
|
9,0E-03
|
5,25
|
|
300,0 - 310,0
|
0,249
|
0,227
|
0,222
|
0,218
|
0,215
|
0,226
|
7,6E-04
|
1,4E-02
|
6,09
|
|
310,0 - 320,0
|
0,184
|
0,166
|
0,160
|
0,156
|
0,155
|
0,164
|
1,2E-02
|
7,22
|
|
320,0 - 330,0
|
0,079
|
0,067
|
0,063
|
0,061
|
0,057
|
0,065
|
2,7E-04
|
8,2E-03
|
12,55
|
|
330,0 - 340,0
|
0,109
|
0,092
|
0,088
|
0,088
|
0,084
|
0,092
|
3,8E-04
|
9,8E-03
|
10,64
|
|
340,0 - 350,0
|
0,064
|
0,046
|
0,044
|
0,046
|
0,037
|
0,047
|
4,0E-04
|
1,0E-02
|
21,21
|
|
350,0 - 360,0
|
0,018
|
0,017
|
0,015
|
0,018
|
0,017
|
0,017
|
8,1E-06
|
1,4E-03
|
8,48
|
|
360,0 - 370,0
|
0,014
|
0,013
|
0,011
|
0,014
|
0,013
|
0,013
|
5,6E-06
|
1,2E-03
|
9,35
|
|
370,0 - 380,0
|
0,012
|
0,012
|
0,010
|
0,012
|
0,011
|
0,011
|
3,0E-06
|
8,7E-04
|
7,85
|
|
380,0 - 390,0
|
0,011
|
0,007
|
0,007
|
0,007
|
0,007
|
0,008
|
1,2E-05
|
1,7E-03
|
22,64
|
|
390,0 - 400,0
|
0,007
|
0,005
|
0,006
|
0,005
|
0,005
|
0,005
|
3,0E-06
|
8,6E-04
|
15,76
|
|
400,0 - 410,0
|
0,005
|
0,003
|
0,003
|
0,002
|
0,003
|
0,003
|
7,5E-07
|
5,0E-04
|
16,34
|
|
410,0 - 420,0
|
0,007
|
0,003
|
0,003
|
0,003
|
0,003
|
0,004
|
1,3E-08
|
6,6E-05
|
1,82
|
|
420,0 - 430,0
|
0,003
|
0,003
|
0,002
|
0,002
|
0,002
|
0,002
|
1,1E-06
|
5,1E-04
|
22,03
|
|
430,0 - 440,0
|
0,001
|
0,002
|
0,001
|
0,001
|
0,001
|
0,001
|
2,7E-07
|
2,6E-04
|
23,72
|
|
440,0 - 450,0
|
0,0010
|
0,0012
|
0,0013
|
0,0014
|
0,0009
|
0,001
|
1,8E-07
|
2,1E-04
|
18,48
|
В таблицах 2.9 и 2.10 представлены данные по определению группового и
компонентно-фракционного состава НГК, отобранного на ГПЗ ООО
"Газпромпереработка-Ухта" с указанием метрологических характеристик
анализа.
Как видно из таблиц 2.6-2.9 получены высокие метрологические
характеристики для разработанного метода. Для основных компонентов погрешность
измерений составляет около 1-5 %, а в области низких концентраций (0,001-0,1 %)
она не превышает 25%.
Таблица 2.9 - Результаты и метрологические характеристики определения
группового состава НГК, отобранного на ГПЗ ООО
"Газпромпереработка-Ухта"
|
Компонент/ Группа
|
Состав, % масс
|
Сумма квадратов (Xi-Xср)
|
Среднее квадратичное
отклонение
|
Относительное среднее
квадратичное отклонение
|
|
х1
|
х2
|
х3
|
х4
|
х5
|
хср
|
|
|
|
|
N2
|
0,006
|
0,007
|
0,006
|
0,008
|
0,007
|
0,007
|
2,9E-06
|
8,6E-04
|
12,81
|
|
Метан
|
1,352
|
1,388
|
1,303
|
1,449
|
1,458
|
1,390
|
1,7E-02
|
6,6E-02
|
4,71
|
|
СО2
|
0,049
|
0,050
|
0,049
|
0,046
|
0,047
|
0,048
|
1,3E-05
|
1,8E-03
|
3,73
|
|
Этан
|
2,963
|
2,990
|
2,930
|
2,983
|
3,038
|
2,981
|
6,2E-03
|
3,9E-02
|
1,32
|
|
Пропан
|
7,308
|
7,352
|
7,165
|
7,385
|
7,336
|
7,309
|
2,9E-02
|
8,5E-02
|
1,17
|
|
i-C4
|
3,322
|
3,311
|
3,252
|
3,305
|
3,314
|
3,301
|
3,1E-03
|
2,8E-02
|
0,85
|
|
C4
|
8,752
|
8,708
|
8,564
|
8,714
|
8,740
|
8,696
|
2,3E-02
|
7,6E-02
|
0,87
|
|
neo-C5
|
0,119
|
0,109
|
0,113
|
0,108
|
0,109
|
0,111
|
8,6E-05
|
4,6E-03
|
4,17
|
|
i-C5
|
6,434
|
6,389
|
6,390
|
6,407
|
6,411
|
6,406
|
1,4E-03
|
1,9E-02
|
0,29
|
|
C5
|
7,721
|
7,662
|
7,654
|
7,691
|
7,696
|
7,685
|
2,9E-03
|
2,7E-02
|
0,35
|
|
C6
|
12,928
|
12,818
|
12,937
|
12,879
|
12,872
|
12,887
|
9,2E-03
|
4,8E-02
|
0,37
|
|
C7
|
14,600
|
14,463
|
14,661
|
14,532
|
14,498
|
14,551
|
2,5E-02
|
8,0E-02
|
0,55
|
|
C8
|
12,287
|
12,150
|
12,380
|
12,207
|
12,168
|
12,238
|
3,6E-02
|
9,5E-02
|
0,78
|
|
C9
|
6,031
|
5,957
|
6,068
|
5,967
|
5,942
|
5,993
|
1,2E-02
|
5,4E-02
|
0,90
|
|
C10
|
3,638
|
3,594
|
3,657
|
3,587
|
3,565
|
3,608
|
5,8E-03
|
3,8E-02
|
1,06
|
|
C11
|
2,286
|
2,258
|
2,295
|
2,239
|
2,225
|
2,261
|
3,6E-03
|
3,0E-02
|
1,32
|
|
C12+
|
10,203
|
10,794
|
10,577
|
10,495
|
10,574
|
10,529
|
1,8E-01
|
2,1E-01
|
2,02
|
Таблица 2.10 - Результаты и метрологические характеристики определения
компонентно-фракционного состава НГК, отобранного на ГПЗ ООО
"Газпромпереработка-Ухта"
|
Компонент/ Фракция
|
Состав, % масс
|
Сумма квадратов (Xi-Xср)
|
Среднее квадратичное
отклонение
|
Относительное среднее
квадратичное отклонение
|
|
х1
|
х2
|
х3
|
х4
|
х5
|
хср
|
|
|
|
|
N2
|
0,006
|
0,007
|
0,006
|
0,008
|
0,007
|
0,007
|
2,9E-06
|
8,6E-04
|
12,80
|
|
Метан
|
1,352
|
1,388
|
1,303
|
1,449
|
1,458
|
1,390
|
1,7E-02
|
6,6E-02
|
4,71
|
|
СО2
|
0,049
|
0,049
|
0,046
|
0,047
|
0,048
|
1,3E-05
|
1,8E-03
|
3,73
|
|
Этан
|
2,963
|
2,990
|
2,930
|
2,983
|
3,038
|
2,981
|
6,2E-03
|
3,9E-02
|
1,32
|
|
Пропан
|
7,308
|
7,352
|
7,165
|
7,385
|
7,337
|
7,309
|
2,9E-02
|
8,6E-02
|
1,17
|
|
i-C4
|
3,322
|
3,311
|
3,252
|
3,305
|
3,314
|
3,301
|
3,1E-03
|
2,8E-02
|
0,85
|
|
C4
|
8,753
|
8,708
|
8,564
|
8,714
|
8,740
|
8,696
|
2,3E-02
|
7,6E-02
|
0,88
|
|
neo-C5
|
0,119
|
0,109
|
0,113
|
0,108
|
0,109
|
0,111
|
8,7E-05
|
4,7E-03
|
4,18
|
|
i-C5
|
6,435
|
6,389
|
6,390
|
6,407
|
6,411
|
6,406
|
1,4E-03
|
1,9E-02
|
0,29
|
|
C5
|
7,721
|
7,662
|
7,654
|
7,690
|
7,696
|
7,685
|
2,9E-03
|
2,7E-02
|
0,35
|
|
38,0 - 60,0
|
1,362
|
1,354
|
1,362
|
1,357
|
1,355
|
1,358
|
6,5E-05
|
4,0E-03
|
0,30
|
|
60,0 - 70,0
|
11,565
|
11,465
|
11,575
|
11,522
|
11,517
|
11,529
|
7,7E-03
|
4,4E-02
|
0,38
|
|
70,0 - 80,0
|
2,051
|
2,032
|
2,060
|
2,039
|
2,034
|
2,043
|
5,8E-04
|
1,2E-02
|
0,59
|
|
80,0 - 90,0
|
3,783
|
3,747
|
3,787
|
3,762
|
3,751
|
3,766
|
1,4E-03
|
1,8E-02
|
0,49
|
|
90,0 - 100,0
|
8,770
|
8,687
|
8,820
|
8,737
|
8,718
|
8,746
|
1,0E-02
|
5,1E-02
|
0,58
|
|
100,0 - 110,0
|
4,486
|
4,437
|
4,531
|
4,457
|
4,440
|
4,470
|
6,1E-03
|
3,9E-02
|
0,87
|
|
110,0 - 120,0
|
5,123
|
5,070
|
5,147
|
5,090
|
5,075
|
5,101
|
4,3E-03
|
3,3E-02
|
0,64
|
|
120,0 - 130,0
|
2,920
|
2,881
|
2,943
|
2,897
|
2,888
|
2,906
|
2,6E-03
|
2,6E-02
|
0,88
|
|
130,0 - 140,0
|
1,764
|
1,745
|
1,772
|
1,747
|
1,737
|
1,753
|
8,6E-04
|
1,5E-02
|
0,83
|
|
140,0 - 150,0
|
2,787
|
2,751
|
2,805
|
2,754
|
2,744
|
2,768
|
2,8E-03
|
2,6E-02
|
0,96
|
|
150,0 - 160,0
|
2,114
|
2,088
|
2,127
|
2,089
|
2,079
|
2,099
|
1,6E-03
|
2,0E-02
|
0,96
|
|
160,0 - 170,0
|
1,416
|
1,398
|
1,423
|
1,393
|
1,386
|
1,403
|
9,6E-04
|
1,6E-02
|
1,11
|
|
170,0 - 180,0
|
1,776
|
1,754
|
1,785
|
1,749
|
1,730
|
1,759
|
1,9E-03
|
2,2E-02
|
1,25
|
|
180,0 - 190,0
|
0,858
|
0,848
|
0,830
|
0,841
|
0,833
|
0,842
|
5,3E-04
|
1,1E-02
|
1,36
|
|
190,0 - 200,0
|
1,185
|
1,171
|
1,190
|
1,162
|
1,154
|
1,172
|
8,9E-04
|
1,5E-02
|
1,27
|
|
200,0 - 210,0
|
0,673
|
0,665
|
0,670
|
0,652
|
0,644
|
0,661
|
6,1E-04
|
1,2E-02
|
1,88
|
|
210,0 - 220,0
|
1,046
|
1,036
|
1,049
|
1,022
|
1,015
|
1,033
|
8,6E-04
|
1,5E-02
|
1,42
|
|
220,0 - 230,0
|
0,528
|
0,523
|
0,523
|
0,508
|
0,499
|
0,516
|
5,9E-04
|
1,2E-02
|
2,34
|
|
230,0 - 240,0
|
1,009
|
0,998
|
1,010
|
0,987
|
0,977
|
0,996
|
8,2E-04
|
1,4E-02
|
1,44
|
|
240,0 - 250,0
|
0,462
|
0,460
|
0,458
|
0,445
|
0,436
|
0,452
|
5,0E-04
|
1,1E-02
|
2,48
|
|
250,0 - 260,0
|
0,807
|
0,812
|
0,809
|
0,789
|
0,786
|
0,801
|
5,7E-04
|
1,2E-02
|
1,49
|
|
260,0 - 270,0
|
0,424
|
0,437
|
0,427
|
0,419
|
0,410
|
0,423
|
4,0E-04
|
1,0E-02
|
2,37
|
|
270,0 - 280,0
|
0,697
|
0,734
|
0,704
|
0,693
|
0,699
|
0,705
|
1,1E-03
|
1,7E-02
|
2,35
|
|
280,0 - 290,0
|
0,630
|
0,677
|
0,655
|
0,645
|
0,652
|
0,652
|
1,2E-03
|
1,7E-02
|
2,64
|
|
290,0 - 300,0
|
0,287
|
0,319
|
0,300
|
0,294
|
0,296
|
0,299
|
5,7E-04
|
1,2E-02
|
3,99
|
|
300,0 - 310,0
|
0,574
|
0,616
|
0,604
|
0,596
|
0,606
|
0,599
|
1,0E-03
|
1,6E-02
|
2,65
|
|
310,0 - 320,0
|
0,509
|
0,541
|
0,533
|
0,525
|
0,534
|
0,529
|
6,2E-04
|
1,2E-02
|
2,35
|
|
320,0 - 330,0
|
0,173
|
0,185
|
0,180
|
0,175
|
0,180
|
1,2E-04
|
5,4E-03
|
3,02
|
|
330,0 - 340,0
|
0,387
|
0,420
|
0,407
|
0,444
|
0,466
|
0,425
|
3,9E-03
|
3,1E-02
|
7,32
|
|
340,0 - 350,0
|
0,336
|
0,358
|
0,357
|
0,369
|
0,373
|
0,359
|
8,0E-04
|
1,4E-02
|
3,95
|
|
350,0 - 360,0
|
0,283
|
0,302
|
0,300
|
0,294
|
0,304
|
0,297
|
2,8E-04
|
8,3E-03
|
2,80
|
|
360,0 - 370,0
|
0,238
|
0,247
|
0,235
|
0,233
|
0,239
|
0,239
|
1,2E-04
|
5,4E-03
|
2,26
|
|
370,0 - 380,0
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,0E+0
|
0,0E+00
|
0,00
|
|
380,0 - 390,0
|
0,184
|
0,192
|
0,193
|
0,191
|
0,197
|
0,191
|
9,9E-05
|
5,0E-03
|
2,59
|
|
390,0 - 400,0
|
0,153
|
0,167
|
0,172
|
0,172
|
0,171
|
0,167
|
2,8E-04
|
8,3E-03
|
4,99
|
|
400,0 - 410,0
|
0,141
|
0,164
|
0,163
|
0,166
|
0,178
|
0,162
|
7,4E-04
|
1,4E-02
|
8,40
|
|
410,0 - 420,0
|
0,126
|
0,148
|
0,131
|
0,151
|
0,154
|
0,142
|
6,6E-04
|
1,3E-02
|
9,05
|
|
420,0 - 430,0
|
0,099
|
0,151
|
0,124
|
0,133
|
0,147
|
0,131
|
1,7E-03
|
2,1E-02
|
15,84
|
|
430,0 - 440,0
|
0,085
|
0,144
|
0,115
|
0,121
|
0,129
|
0,119
|
1,9E-03
|
2,2E-02
|
18,29
|
|
440,0 - 450,0
|
0,131
|
0,235
|
0,198
|
0,204
|
0,219
|
0,197
|
6,4E-03
|
4,0E-02
|
20,27
|
|
450,0 - 460,0
|
0,0339
|
0,0768
|
0,0960
|
0,0757
|
0,0927
|
0,075
|
3,3E-04
|
1,1E-02
|
14,06
|
Таким образом, полученные данные показывают, что прямой газохроматографический
анализ проб НГК, находящихся под давлением, является перспективным подходом.
Надежность полученных при использовании данного подхода данных существенно
возрастает, так как для одного пробоотборника, содержащего анализируемый
образец, можно провести несколько параллельных определений. В то же время при
использовании классического подхода (с разгазированием пробы) для этого
необходимо иметь несколько пробоотборников.
Глава 3. Безопасность и экологичность при работе в химической лаборатории
В соответствии с трудовым кодексом РФ, все рабочие места должны
соответствовать требованиям безопасности. Вредные условия труда снижают
эффективность использования трудовых ресурсов, существенно уменьшая
производительность труда, приводят к профессиональным заболеваниям работающих
и, в конечном итоге, влияют на состояние здоровья настоящего и будущих
поколений.
Неотъемлемой частью работы в химико-аналитической лаборатории является
обеспечение безопасности труда, что регулируется следующими нормативными
актами: Конституцией РФ, Трудовым кодексом РФ, Федеральным законом №52 «О
санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», Законом «Об охране
окружающей природной среды».
Работа в химико-аналитической лаборатории сопряжена с возможностью
воздействия на человека опасных и вредных факторов, которые обусловлены
использованием в эксперименте сжиженных углеводородных газов, индивидуальных
жидких углеводородов, а также баллонов, находящихся под давлением, и прочего
оборудования. Работы должны осуществляться под руководством или непосредственно
персоналом, обладающим необходимыми профессиональными навыками, прошедшими
инструктаж по технике безопасности при работе в химико-аналитической
лаборатории.
Нестабильный газовый конденсат, с которым проводилась работа в данной лаборатории,
является жидким токсичным газонасыщенным продуктом. Все углеводородные газы
обладают наркотическими свойствами, вызывают головокружение, действуют на
центральную нервную систему человека.
Электронагревательные приборы, используемые в лаборатории, представляют
пожарную опасность, как в нормальном режиме работы, так и при повреждениях,
связанных с возможностью возникновения замыкания, воспламенения изоляции.
Поэтому целью данного раздела дипломной работы является анализ опасных и
вредных факторов, связанных с работой в химико-аналитической лаборатории, а
также расчет искусственного освещения лаборатории.
3.1 Опасные и вредные производственные факторы
Вредным производственным фактором называется фактор среды и трудового
процесса, воздействие которого на работающего при определенных условиях
(интенсивность, длительность) может вызвать профессиональное заболевание,
временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматических
и инфекционных заболеваний, привести к нарушению здоровья потомства [22].
К опасным относятся факторы, приводящие при кратковременном воздействии
на человека к травмированию или к другим быстро возникающим повреждениям
организма.
Все опасные и вредные производственные факторы по ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ.
«Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» подразделяются по
природе действия на следующие группы: физические (повышенная загазованность
воздуха рабочей зоны, повышенная температура поверхности оборудования);
химические (вредные вещества); биологические (грибки, микроорганизмы);
психофизиологические (тяжесть и напряженность трудового процесса).
.1.1 Химические факторы
Вредные вещества подразделяются: по характеру воздействия на организм
человека (токсические, раздражающие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на
репродуктивную функцию); по пути проникания в организм человека (через органы
дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки); по
избирательному патологическому действию на определенные органы или системы
организма человека (нервные, печеночные, кровяные, ферментные, сердечные,
почечные, раздражающие) [22].
Технологические процессы в лаборатории относятся к вредным, так как в
работе используются токсические вещества, действующие отравляюще на организм
человека.
НГК является жидким токсичным газонасыщенным продуктом. По
токсикологической характеристике НГК относят к веществам 3 класса опасности
(опасные или умеренно опасные) согласно ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов
безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования
безопасности». Пары НГК оказывают вредное воздействие на центральную нервную
систему, вызывают раздражение кожного покрова, слизистых оболочек глаз и
верхних дыхательных путей.
ПДК паров токсичных веществ в воздухе рабочей зоны установлены в ГОСТ
12.1.005 ССБТ. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей
зоны», а также ГН 2.2.5.1313 «Предельно-допустимые концентрации вредных веществ
в воздухе рабочей зоны».
ПДК метана в воздухе рабочей зоны - 7000 мг/м3 (максимальная
разовая); углеводородов алифатических предельных C2-С10
(в пересчете на углерод) - 900 / 300 мг/м3 (максимальная разовая /
среднесменная). ПДК сероводорода в воздухе рабочей зоны - 10 мг/м3;
сероводорода в смеси с углеводородами С1-С5 - 3 мг/м3.
В больших концентрациях все газы С1-С5 обладают
наркотическим действием.
В соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76. «ССБТ. Вредные
вещества. Классификация и общие требования безопасности» углеводородные газы
относятся к 3 классу (опасные) опасности. Метан относят к веществам 4 класса
опасности.
Химико-аналитическая лаборатория по СНиП 11-М.2-72 «Производственные
здания промышленных предприятий» относится к категории В, а по «Правилам
устройства электроустановок» (ПУЭ) - к классу В - Iб. Такие помещения
характеризуются тем, что при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси
горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможно их образование
только в результате аварий или неисправностей.
В процессе работы в лаборатории используется ряд вредных веществ, являющихся
взрыво- и пожароопасными - природный газ, газовый конденсат, ЛВЖ. НГК относят и
по ГОСТ 19433-88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка к
легковоспламеняющимся жидкостям» к 3 классу опасности.
Пары углеводородов, входящие в состав НГК, образуют с воздухом горючие
взрывоопасные смеси с температурами: вспышки - ниже 0 °С, самовоспламенения - выше 300 °С. Категория взрывоопасности НГК IIА
по ГОСТ Р 51330.11-99 (МЭК 60079-12-78) «Электрооборудование взрывозащищенное.
Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным
экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам»;
группа взрывоопасных смесей паров НГК с воздухом IIА Т3 по ГОСТ Р 51330.5-99
(МЭК 60079-4-75) «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 4. Метод
определения температуры самовоспламенения».
Природный газ при концентрации в воздухе от 5 до 15% образует
взрывоопасную смесь, при концентрации свыше 15% - пожароопасную смесь.
Риск взрыва увеличивается с увеличением диапазона взрываемости. Особую осторожность
необходимо соблюдать при работе с газами, содержащими водород и оксид углерода,
у которых диапазон взрываемости велик.
В таблице 3.1 представлены пределы взрываемости и температуры
самовоспламенения некоторых газов, используемых в лаборатории.
Таблица 3.1 Пределы взрываемости и температуры самовоспламенения газов
|
Газ
|
Температура
самовоспламенения, оС
|
Пределы взрываемости, %
|
|
|
Нижний
|
Верхний
|
|
CH4
|
545
|
5,4
|
15
|
|
C2H6
|
510-595
|
3,0-5,8
|
10,7-15
|
Проведение комплекса технических, технологических и организационных
мероприятий должно обеспечить минимальный уровень производственной опасности и
оптимальные санитарно-гигиенические условия труда работников.
При проведении лабораторных испытаний с НГК соблюдают требования ПБ
08-622 - 03 «Правила безопасности для газоперерабатывающих заводов и
производств» и правила электробезопасности по ГОСТ 12.1.019 «Система стандартов
безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов
защиты». Работающие с НГК должны быть обучены правилам безопасности труда в
соответствии с ГОСТ 12.0.004 «Система стандартов безопасности труда.
Организация обучения безопасности труда. Общие положения», соблюдать правила
безопасной работы с сосудами, работающими под давлением по ПБ 03-576-03
«Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением», а также действующие в дочернем обществе (организации) ОАО «Газпром»
инструкции по технике безопасности.
Лица, выполняющие хроматографические измерения, должны знать и выполнять
инструкции по эксплуатации хроматографа, должны владеть техникой
газохроматографического анализа.
Храниться препараты и реактивы, используемые при работе в лаборатории,
должны в специально отведенных местах, в специальной таре, не допустимо
превышать суточный объем, необходимый для анализов, имеющихся в лаборатории
ЛВЖ, кислот, щелочей. Не допускается совместное хранение веществ, химическое
взаимодействие которых, может вызвать пожар или взрыв.
Мытье посуды из-под нефтепродуктов, реагентов, селективных растворителей
и т.п. разрешается только в специальном помещении.
.1.2 Физические факторы
Из всех физических факторов, определяемых в ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ
«Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» для
химико-аналитической лаборатории могут быть актуальны следующие: повышенная
загазованность воздуха рабочей зоны; повышенное значение напряжения в
электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека,
повышенная температура поверхностей оборудования и материалов, повышенный
уровень статического электричества, отсутствие или недостаток естественного
света, недостаточная освещенность рабочей зоны, повышенная яркость света,
пониженная контрастность, прямая и отраженная блесткость, повышенная пульсация
светового потока, использование стеклянной посуды.
Метеоусловия на рабочих местах, их особенности
При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает
состояние теплового комфорта, что является важным условием высокой
производительности труда и предупреждения заболеваний.
Работа лаборанта в химико-аналитической лаборатории, связанная с
постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в
положении стоя или сидя, требует определенного физического напряжения (с
энергозатратами 175-232 Вт). Поэтому работы, выполняемые в лаборатории,
относятся к категории IIа по ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Общие
санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".
Микроклиматические условия в лаборатории должны соответствовать
допустимым параметрам. Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах
применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый
периоды года устанавливает СанПин 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к
микроклимату производственных помещений».
Оптимальные и допустимые параметры микроклимата представлены в таблице
3.2.
Таблица 3.2
|
Период года
|
Оптимальное
|
Допустимое
|
|
Температура, t,
0С
|
Относительная влажность, γ, %
|
Скорость движения воздуха,
v, м/с
|
Температура, t,
0С
|
Относительная влажность, γ, %
|
Скорость движения воздуха,
v, м/с
|
|
Холодный
|
19-21
|
40-60
|
0,2
|
17-23
|
15-75
|
Не более 0,3
|
|
Теплый
|
20-22
|
40-60
|
0,3
|
16-27
|
15-65 (при t=280C)
|
0,2-0,5
|
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха наиболее широко
применяются для создания благоприятных метеорологических условий на
производстве. В лаборатории предусмотрена приточно-вытяжная система вентиляции
с механическим побуждением (одновременно для подачи и удаления воздуха), а
также естественная (проветривание; перемещение воздуха происходит под влиянием
теплового напора или действия ветра).
Рабочие места лаборантов с фиксированным выделением вредных веществ
оборудуются местными отсосами. Например, при проведении экспериментов
хроматограф могут устанавливать в вытяжной шкаф с вертикальным потоком воздуха
с механической вытяжкой с верхним отсосом: рабочий проем-0,5 м2,
скорость воздуха в рабочем проеме-0,55 м/с.
В лаборатории запроектирована вытяжная система аварийной вентиляции с
механическим побуждением.
Производственное освещение
Освещение - это использование световой энергии Солнца и искусственных
источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира [22].
Освещение в рабочих помещениях должно обеспечивать благоприятные условия труда
и комфортность для зрительных органов лаборантов.
Характеристика освещения химико-аналитической лаборатории: совмещенное -
естественное (боковое) и искусственное (общее, рабочее).
Нормы освещения, учитывающие специфические особенности технологического
процесса и строительных решений зданий и сооружений, нормируются в СНиП
23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». В химико-аналитической
лаборатории ведутся работы с химическими реагентами, аналитическими весами, с
микрошприцами (объемом 10, 50, 500 и 1000 мкл), а также с мерной посудой. В
связи с этим характеристика выполняемой зрительной работы относится к категории
наивысшей точности (наименьший размер объекта различения составляет менее 0,15
мм). Согласно всему выше сказанному лаборатория по разряду зрительной работы
относится к I разряду, подразряду B.
В таблице 3.3 представлены показатели освещенности рабочего места в
данной лаборатории согласно разряду и подразряду зрительной работы.
Таблица 3.3
|
Характеристика зрительной
работы
|
Наименьший или
эквивалентный размер объекта различения, мм
|
Разряд зрительной работы
|
Подразряд зрительной работы
|
Контраст объекта с фоном
|
Характеристика фона
|
Искусственное освещение
|
Естественное освещение
|
Совмещенное освещение
|
|
|
|
|
|
|
Освещенность, лк
|
Сочетание нормируемых
величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации
|
КЕО, 
|
|
|
|
|
|
|
При системе
комбинированного освещения
|
При системе общего
освещения
|
|
При верхнем или
комбинированном освещении
|
При боковом освещении
|
При верхнем или
комбинированном освещении
|
При боковом освещении
|
|
|
|
|
|
|
Всего
|
в том числе от общего
|
|
Р
|
|
|
|
|
|
|
Наивысшей точности
|
Менее 0,15
|
I
|
в
|
Малый
|
Светлый
|
2500
|
300
|
750
|
20
|
10
|
-
|
-
|
6,0
|
2,0
|
|
|
|
|
Средний
|
Средний
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Большой
|
Темный
|
2000
|
200
|
600
|
10
|
10
|
|
|
|
|
Рабочее место лаборанта в данной лаборатории удовлетворяет необходимым
требованиям: освещенность соответствует нормативам, свет от источника
естественного освещения падает слева, падающий от искусственного источника свет
не ослепляет работника.
Шум является общебиологическим раздражителем, способным влиять на все органы
и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения.
Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены СН
2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных
зданий и на территории жилой застройки». Шумы подразделяются на постоянные и
непостоянные. Постоянный шум - шум, уровень звука которого изменяется по
времени (за 8-ми часовой рабочий день или за время измерения) не более чем на 5
дБА. Непостоянные шумы подразделяются на: колеблющиеся во времени, уровень
звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука
которых ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность
интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и
более; импульсные, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый
длительностью менее 1 с.
При работе в лаборатории над данной дипломной работой шум возникал от
встроенного вентилятора в вытяжном шкафу, который не превышает предельно
допустимого уровня.
В таблице 3.4 приведены предельно допустимые уровни звукового давления,
уровни звука и эквивалентные уровни звука для химико-аналитической лаборатории,
где проводилось выполнение диплома. Уровень звука в лаборатории не должен
превышать 60 дБА.
Для лаборанта категория напряженности трудового процесса - средней
степени, а категория тяжести трудового процесса - легкая физическая нагрузка.
Соответственно уровень звука на рабочем месте 70 дБА, который может быть
превышен на 5 дБА( таблица 3.5).
Таблица 3.4 - Требования по шуму в лаборатории
|
Вид трудовой деятельности,
рабочее место
|
Уровни звукового давления,
дБА, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
|
Уровни звука и
эквивалентные уровни звука (в дБА)
|
|
31,5
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
|
|
Работа в лаборатории
|
93
|
79
|
70
|
68
|
58
|
55
|
52
|
52
|
49
|
60
|
Таблица 3.5 - Оптимальные уровни шума на рабочих местах для труда
различных категорий тяжести и напряженности
|
Категория напряженности
трудового процесса
|
Категория тяжести трудового
процесса
|
|
легкая физическая нагрузка
|
средняя физическая нагрузка
|
тяжелый труд 1 степени
|
тяжелый труд 2 степени
|
тяжелый труд 3 степени
|
|
Напряженность легкой
степени
|
80
|
80
|
75
|
75
|
75
|
|
Напряженность средней
степени
|
70
|
70
|
65
|
65
|
65
|
|
Напряженный труд 1 степени
|
60
|
60
|
-
|
-
|
-
|
|
Напряженный труд 2 степени
|
50
|
50
|
-
|
-
|
-
|
Вибрация - это механические колебания, передаваемые по жидким или твердым
средам [22]. Воздействие вибрации на человека классифицируется: по способу
передачи вибрации на человека; по направлению действия вибрации; по источнику
возникновения.
При работе лабораторного оборудования вибрации в данной лаборатории не
возникает. Источники вибрации отсутствуют.
Действие неионизирующих электромагнитных излучений
При проведении работ в данной лаборатории используются
компьютеризированные газовые хроматографы. В связи с этим возникает
необходимость учитывать требования СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03 «Гигиенические
требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации
работы», в котором определяют санитарно-эпидемиологические требования к: проектированию,
изготовлению и эксплуатации отечественных ПЭВМ, используемых на производстве;
эксплуатации импортных ПЭВМ, используемых на производстве; проектированию,
строительству и реконструкции помещений, предназначенных для эксплуатации всех
типов ПЭВМ, производственного оборудования на базе ПЭВМ; организации рабочих
мест с ПЭВМ, производственным оборудованием на базе ПЭВМ.
В лаборатории установлено 2 ПЭВМ, которые полностью соответствуют
требованиям, указанным в СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03, таким как:
. Конструкция ПЭВМ должна обеспечивать возможность поворота корпуса в
горизонтальной и вертикальной плоскости с фиксацией в заданном положении для
обеспечения фронтального наблюдения экрана. Дизайн ПЭВМ должен предусматривать
окраску корпуса в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус
ПЭВМ, клавиатура и другие блоки и устройства ПЭВМ должны иметь матовую
поверхность с коэффициентом отражения 0,4 - 0,6 и не иметь блестящих деталей,
способных создавать блики.
. Мощность экспозиционной дозы мягкого рентгеновского излучения в любой
точке на расстоянии 0,05 м от экрана при любых положениях регулировочных
устройств не должна превышать 1 мкЗв/час (100 мкР/час).
. Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ должна составлять на
базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) - не менее
4,5 м2.
. Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть
оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими
требованиями по эксплуатации.
. Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные
терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы
естественный свет падал преимущественно слева.
. Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа
должна быть 300 - 500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности
экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.
Все требования к помещению и организации рабочего места оператора ПЭВМ в
данной лаборатории соблюдены.
Опасность поражения электрическим током
Насыщенность современных лабораторий электрооборудованием чрезвычайно
высока: электронагревательные приборы, в том числе термостаты, приборы для
выпаривания, перегонки и высушивания с электроподогревом и т.д. Разнообразны
применяемые в лабораториях электродвигатели как малой мощности, например для
лабораторных мешалок, так и мощные для механических вакуумных насосов (до 1,1
кВт), центрифуг (до 2,0 кВт) и ультрацентрифуг (до 7,5 кВт), компрессоров.
Потребляют электроэнергию также различные источники света, многочисленные
приборы для оптического, спектрального, рентгеноструктурного,
хроматографического и других видов анализа, приборы и машины для механических
испытаний.
В химико-аналитической лаборатории проводилась работа с использованием
следующего лабораторного оборудования: вытяжной шкаф, сушильный шкаф,
компьютеризированные хроматографы и т.д.
В тяжелых условиях эксплуатации находится аппаратура в данной
лаборатории. В ходе анализов в объем вытяжного шкафа могут выделяться чрезвычайно
вредные для электрооборудования кислые газы и пары оксида азота,
галогенводороды, диоксид серы, сероводород. К быстрому выходу из строя
электрических приборов приводят брызги электролитов, органических
растворителей, агрессивных жидкостей, а также водяные пары, в больших
количествах образующиеся, например, при использовании кипящих водяных бань.
Поэтому возникает опасность поражения людей электрическим током при
работе в вытяжных шкафах. Она повышается также в связи с возможностью
одновременного прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования и
заземленным водопроводным и газовым коммуникациям.
Согласно "Правилам устройства электроустановок" (ПУЭ)
химико-аналитическая лаборатория по степени опасности поражения людей
электрическим током относится к помещениям с повышенной опасностью. Особая
опасность обусловлена возможностью воздействия на электрооборудование химически
активной среды.
В химико-аналитической лаборатории предусмотрены следующие меры
электробезопасности: система защитного заземления, система защитного зануления
приборов и аппаратов, используемых в работе. Кроме того, предусматривается
защитное отключение с помощью автоматических пускателей (АП) термостатов,
сушильного шкафа, вытяжного шкафа, а также аварийное отключение электропитания
всей лаборатории с помощью АП, расположенного на распределительном щите в
электрощитовой.
.1.3 Психофизические факторы
Количественная оценка тяжести и напряженности трудового процесса
проводится в соответствии с P 2.2.2006-05 «Руководством по гигиенической оценке
факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий
труда». Основными показателями тяжести трудового процесса являются: физическая
динамическая нагрузка, масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную,
стереотипные рабочие движения, статическая нагрузка, рабочая поза, наклоны
корпуса, перемещение в пространстве. К факторам напряженности труда относятся:
интеллектуальные нагрузки, сенсорные нагрузки, режим работы, степень
монотонности нагрузки, эмоциональные нагрузки.
Исходя из степени отклонения фактических уровней факторов рабочей среды и
трудового процесса от гигиенических нормативов условия труда по степени
вредности и опасности условно подразделяются на 4 класса: оптимальные,
допустимые, вредные и опасные.
После проведения оценки тяжести и напряженности труда по P 2.2.2006-05
«Руководством по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового
процесса. Критерии и классификация условий труда» был установлен 2 класс
(допустимые условия труда), т.е. допустимые условия труда, т.к. большинство
показателей относятся к допустимым, характеризующиеся такими уровнями факторов
среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиенических
нормативов для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния
организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу
следующей смены и не оказывают неблагоприятного действия в ближайшем и
отдаленном периоде на состояние здоровья работников и их потомство.
При проектировании лабораторного корпуса «ВНИИГАЗ» вообще и
химико-аналитической лаборатории в частности были соблюдены санитарные и
противопожарные нормы проектирования, а в процессе ее эксплуатации персоналом
выполняются правила техники безопасности при работе в данной категории
помещений.
Площадь лаборатории 19 м2 с высотой потолков 3,3 м. Объем
помещения 62,7 м3. В данном помещении работает три человека.
Площадь, которая приходится на одного человека, 6,3 м2 (>4,5м2),
удельный объем 20,9 м3 (>15м3), что соответствует
требованиям норм. Оборудование занимает ½ площади помещений, ширина прохода
между двумя рядами оборудования в лаборатории составляет 1,2 м. Все это
обеспечивает высокий уровень пожарной безопасности и комфортные условия труда.
Проектирование и устройство лаборатории, в которой проводились
эксперименты по данному дипломному проекту, в целях обеспечения всех
необходимых условий работы персонала, а также соблюдения требований по пожарной
безопасности, проводились на основании требований следующих нормативно-правовых
документов по охране труда:
. Трудовой кодекс Российской Федерации
. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация.
. ГОСТ 12.0.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация. Общие
требования безопасности.
. P 2.2.2006-05 Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей
среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.
. ГОСТ12.1005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны.
. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение.
. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых,
общественных зданий и на территории жилой застройки.
. ГОСТ12.2.003-91ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования
безопасности .
. ПУЭ Правила устройства электроустановок / Минэнерго России.
. ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ. Оборудование производственное. Общие
эргономические требование.
. НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок
по взрывопожарной и пожарной опасности.
. ГОСТ12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
3.3 Обеспечение безопасности технологического процесса и оборудования
Работающие с НГК должны быть обучены правилам безопасности труда в
соответствии с ГОСТ 12.0.004 «Система стандартов безопасности труда.
Организация обучения безопасности труда. Общие положения», соблюдать Правила
безопасной работы с сосудами, работающими под давлением в соответствии с ПБ
03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением, а также инструкции по технике безопасности».
К самостоятельной работе в химической лаборатории на газовом хроматографе
из числа студентов, аспирантов и научных сотрудников допускаются лица не моложе
18 лет обоего пола, обученных технике безопасности, противопожарной
безопасности и правилам работы на проточных лабораторных установках. Проведение
инструктажа по правилам безопасности в лаборатории осуществляется руководителем
работ.
Лица, выполняющие хроматографические измерения, должны знать и выполнять
инструкции по эксплуатации хроматографа, должны владеть техникой газохроматографического
анализа, а также знать процедуру компьютерной обработки результатов
хроматографических измерений.
Во время инструктажа доводятся до сведения работающих в лаборатории
следующее:
. При работе с углеводородами и легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ)
запрещается иметь источник открытого огня, пользоваться газовыми горелками. ЛВЖ
должны храниться в металлических ящиках с глухой крышкой. На ящиках должна быть
четкая надпись « ЛВЖ » с указанием общей нормы хранения ЛВЖ для данного помещения.
Баллоны со сжатым и сжиженным газом должны храниться отдельно от баллонов с
кислородом. Все баллоны, в том числе с гелием и азотом, подключены к установкам
и хроматографам, должны быть снабжены исправными и специализированными
редукторами. В атмосферу лаборатории утечек газов быть не должно.
. Каждый работающий в химической лаборатории должен уметь оказывать
первую помощь пострадавшему при ожоге, отравлении, поражении электрическим
током.
. Не допускается применение углеводородных смазок для герметизации
вентилей на кислородных линиях, а также попадания масла в контакт с кислородом,
так как это может привести к взрыву.
. На лабораторных установках категорически запрещается работа с
концентрированными перекисными соединениями. Разрешается их дозировать в реактор
пиролиза лишь в виде слабых углеводородных или водных растворов.
. Не разрешается хранить склянки с концентрированными перекисными
соединениями вблизи источников тепла (электропечей, муфельных печей, газовых
горелок, батарей центрального отопление и т.д.) во избежание взрыва.
. По окончании опыта запрещается выпускать газ в помещение лаборатории, а
жидкие продукты реакции, органические растворители, кислоты, щелочи и прочие
агрессивные агенты сливать в бытовую канализацию. Отработанные реагенты и жидкие
продукты реакции должны аккумулироваться в специализированных бутылях и
централизованно систематически вывозиться.
. Рабочее место лабораторной установки после окончания работы следует
привести в порядок, опорожнить дозирующую систему; закрыть все краны и вентили
на всех линиях; тщательно вымыть руки с мылом.Перед уходом последний из
работающих в лаборатории обязан тщательно осмотреть все помещение, закрыть
общий кран подачи в лабораторию газа; перекрыть вентили горячей и холодной
воды, вентили газовых баллонов; отключить электроэнергию; выключить
приточно-вытяжную вентиляцию; закрыть комнату на замок.
. При поражении работающего электрическим током следует немедленно
отключить источник напряжения, при отсутствии у пораженного признаков дыхания
необходимо делать искусственное дыхание, следить, чтобы пострадавший не
переохладился. Когда пострадавший придет в сознание, надо напоить его горячим
чаем и показать врачу во избежание осложнений.
. Лица, нарушившие требования инструктажа по технике безопасности в
зависимости от тяжести этого нарушения несут ответственность по
административной линии. Административное взыскание налагается по инициативе
руководителя работ, заведующего лабораторией, заведующего кафедрой или лиц
ответственных за соблюдения требований по охране труда и технике безопасности.
. Если в результате нарушения требований инструктажа по технике
безопасности наступили тяжкие последствия в отношении других лиц,
непосредственно виновные в этом могут быть подвергнуты уголовной
ответственности.
В лаборатории максимально предусмотрены средства обеспечения безопасности
технологического процесса, а именно, работы с хроматографом: прибор размещен в
вытяжном шкафу для удаления вредных выбросов при его работе; предусмотрено
защитное заземление и хроматографа и вытяжного шкафа; в лаборатории существует
кроме того защитное зануление, аварийное отключение электроснабжения; вывешены
инструкции по работе с лабораторным оборудованием.
.4 Обеспечение пожарной безопасности
В соответствии с нормами пожарной безопасности НПБ 105-03 «Определение
категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной
опасности» химико-аналитическая лаборатория относится по взрывопожарной и
пожарной опасности к помещениям категории А.
НГК относят к легковоспламеняющимся жидкостям 3 класса опасности по ГОСТ
19433-88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка». Пары углеводородов
образуют с воздухом горючие взрывоопасные смеси с температурами: вспышки - ниже
0 °С, самовоспламенения - выше 300 °С. Категория взрывоопасности НГК -
IIА ГОСТ Р 51330.11-99 (МЭК 60079-12-78) «Электрооборудование взрывозащищенное.
Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным
экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам»;
группа взрывоопасных смесей паров НГК с воздухом - IIА Т3 по ГОСТ Р 51330.5-99
(МЭК 60079-4-75) «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 4. Метод
определения температуры самовоспламенения».
Характеристики всех видов производственной опасности, создающих пожаро- и
взрывоопасные ситуации и вызывающих отравление, комплекс технических,
технологических и организационных мероприятий, проведение которых должно
обеспечить минимальный уровень производственной опасности и оптимальные
санитарно-гигиенические условия труда работников, устанавливают в
технологических регламентах на производство и транспортирование НГК.
В целях обеспечения пожарной безопасности в лаборатории имеются следующие
средства огнетушения: огнетушитель порошковый унифицированный ОПУ-5, песок,
кошма, лопата.
.5 Средства индивидуальной защиты
Средства индивидуальной защиты предназначены для обеспечения безопасности
одного рабочего. Средства индивидуальной защиты применяются для предотвращения
или уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов в тех
случаях, когда никакими другими средствами обеспечить безопасность рабочих мест
не представляет возможности.
Классификация средств индивидуальной защиты в зависимости от опасных и
вредных производственных факторов осуществляется по ГОСТ 12.4.064-84 «ССБТ.
Костюмы изолирующие. Общие технические требования и методы испытаний», ГОСТ
12.4.034-2001 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов дыхания.
Классификация и маркировка», ГОСТ 12.4.103-83 «ССБТ. Одежда специальная
защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация», ГОСТ
12.4.023-84 «ССБТ. Щитки защитные лицевые. Общие технические требования и
методы контроля», ГОСТ 12.4.013-85 «ССБТ. Очки защитные. Общие технические
условия», и ГОСТ 12.4.068-79 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты
дерматологические. Классификация и общие требования».
К средствам индивидуальной защиты, работающего в химико-аналитической
лаборатории относятся: халат; маски-очки; противогаз; рукавицы, аптечка.
.6 Комплекс мер по охране окружающей среды
Основные мероприятия по охране окружающей среды: остатки реагентов по
окончании опыта нужно сливать в слив. Во время протекания опыта должна быть
включена тяга, а газообразные отходы уносятся вентилятором.
3.7 Расчет искусственного освещения
Наиболее значительное влияние освещение оказывает на функцию зрения, а
через нее на производительность труда. Рациональное освещение играет важную
роль в профилактике производственного травматизма. Неблагоприятные условия
освещения могут вызывать утомление зрительного анализатора, приводить к
профессиональным заболеваниям.
По принципу организации производственное освещение подразделяется на:
· естественное - освещение помещений светом неба (прямым или
отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях;
· искусственное - освещение, создаваемое искусственными
источниками света, т.е. устройствами предназначенными для превращения
какого-либо вида энергии в оптическое излучение;
· совмещенное - освещение, при котором недостаточное по нормам
естественное освещение дополняется искусственным.
Естественное освещение бывает боковым (через световые проемы в боковых
стенах), верхним (через фонари) и комбинированное (сочетание верхнего и
бокового).
Искусственное освещение может быть двух систем - общее освещение и
комбинированное освещение.
Общее освещение предназначено для освещения всего помещения и может быть
равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для
выполнения работы в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном
освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования,
что позволяет создать большую освещенность на рабочих местах.
Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Местное освещение
предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает
необходимой освещенности даже на прилегающих к ним площадям. Оно может быть
стационарным и переносным.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на
рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное.
Характеристика освещения химико-аналитической лаборатории, на базе
которой была выполнена данная дипломная работа: совмещенное - естественное
(боковое) и искусственное (общее, рабочее).
Расчет искусственного освещения сводится к определению количества светильников.
На рисунке 3.1 приведен план химико-аналитической лаборатории с
размещением светильников в масштабе 1:50. В лаборатории установлено шесть
люминесцентных ламп.
Рисунок
3.1 - План лаборатории с размещением светильников
Количество
светильников определяется по формуле:
(шт.),
(3.1)
где
Е - нормируемая освещенность, лк;
kз - коэффициент запаса;
А
- площадь пола помещения, м2;
z - коэффициент,
учитывающий неравномерность освещенности;
nл - количество ламп в одном светильнике;
Фл
- световой поток лампы, лм;
uсв - коэффициент использования светильников,
определяется по индексу помещения ρ:
, (3.2)
где a, b - ширина и длина помещения, м;
h -
высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.
. Нормируемая освещенность определяется согласно разряду и подразряду
зрительной работы. Лаборатория, в которой проводилась данная дипломная работа,
относится к разряду I, подразряду В (наивысшая точность с малым, средним и
большим контрастом объекта наблюдения с фоном). По таблице 3.3 Е = 750 лк.
. Коэффициент запаса при искусственном освещении принимается 1,3.
. Рассчитаем площадь пола лаборатории:
а = 3,4 м
b =
5,6 м
А = a·b =3,4·5,6 = 19 м2
4. В лаборатории установлены люминесцентные лампы белого цвета ЛБ,
имеющие несколько желтоватый оттенок (мощностью 65 Вт). Коэффициент,
учитывающий неравномерность освещенности, принимается для люминесцентных ламп -
1,1.
. Количество ламп в одном светильнике - 4 шт.
. Световой поток лампы определяется согласно типу и мощности лампы. Для
ЛБ 65 Фл = 4550 лм (по таблице 2.10 [23]).
. Для того чтобы найти коэффициент использования светильников, необходимо
определить индекс помещения ρ по формуле 3.2:
.
Методом
экстраполяции найдем uсв.
Значению ρ,
равному 0,5, соответствует значение uсв - 0,14. Значению ρ, равному 0,7, соответствует значение uсв - 0,21. Тогда для ρ, равного 0,64, uсв будет
равным 0,189.
Теперь
определим количество светильников по формуле 3.1:
шт.
Необходимое
количество светильников по расчету равно 6, что соответствует установленному в
лаборатории.
Рабочее
место лаборанта в данной лаборатории удовлетворяет необходимым требованиям.
фракционный конденсат хроматография газоадсорбционный
Заключение
1. Разработан способ определения группового и компонентно-фракционного
состава нестабильного газового конденсата методом капиллярной газовой
хроматографии с прямым вводом пробы НГК, находящейся под давлением (без
предварительного разгазирования анализируемой пробы). Для этого используется
анализатор на базе газового хроматографа Кристалл 5000.1 (разработка ЗАО СКБ
«Хроматэк»).
2. Разработанный метод определения состава проб нестабильного
газового конденсата использован для анализа проб НГК, отобранных на различных
предприятиях ОАО «Газпром» (пробы НГК УПКТ ООО
"Газпромпереработка-Уренгой", ГПЗ ООО "Газпромпереработка-Ухта",
УКПГ Западно-Таркосалинского газового промысла ООО "Газпром добыча
Ноябрьск"). Полученные статистические данные использованы для аттестации
методики выполнения измерений (МВИ). Доказана высокая эффективность и надежность
предложенного подхода.
. Разработка и внедрение новых методик анализа позволили улучшить
учет перерабатываемого сырья, создать предпосылки для повышения качества и
сортности конечной продукции, приведения ее в соответствие с требованиями
международных стандартов.
. Разработанный подход определения состава проб НГК
характеризуется простотой (проведение анализа в одну стадию на одном газовом
хроматографе), надежностью, экспрессностью (сокращение длительности анализа с 5
- 8 ч. до 1 ч) и реализуется на доступном оборудовании. Использование прямого
вода проб под давлением в хроматограф приводит к существенному упрощению
процедуры анализа и повышению точности получаемых результатов.
Разработанный метод определения состава проб нестабильного газового
конденсата характеризуется широким диапазоном определяемых компонентов (метан,
этан, пропан, индивидуальные углеводороды С4, С5, группы
углеводородов С6-С12+, а также фракционный состав
углеводородов С6+, метанол, неуглеводородные компоненты - азот,
диоксид углерода, сероводород).
Библиография
1. «Технология переработки природного газа и конденсата».
Справочник: в 2 ч. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002 г. - ч. 1.
. «Инструкция по комплексному исследованию газовых и
газоконденсатных пластов и скважин». - М.: «Недра», 1980 г.
. СТП 36-87. Хроматографический метод определения содержания
лёгких углеводородов и расчет плотности нестабильного конденсата.
4. GPA Standard 2186-02. Tentative Method for the Extended Analysis of
Hydrocarbon Liquid Mixtures Containing Nitrogen and Carbon Dioxide.
5. Гвоздев Б.П., Гриценко А.И., Корнилов А.Е. «Эксплуатация
газовых и газоконденсатных месторождений». Справочное пособие - М.: «Недра»,
1988г.
. Б.В. Столяров, И.М. Савинов, А.Г. Витенберг «Руководство к
практическим работам по газовой хроматографии» - Л.: «Химия», 1978 г.
. К.А. Гольберт, М.С. Вигдергауз «Введение в газовую
хроматографию» - М.: «Химия», 1990 г.
. Б.В. Айвазов «Основы газовой хроматографии» - М.: «Высшая
школа», 1977 г.
. С.А. Арыстанбекова, А.Е. Скрябина «Определение полного
состава проб нестабильного газового конденсата методами газовой хроматографии»
- Нефтяное хозяйство. -2006 г. -№ 7.
10. IP 345. Determination of composition of associated natural gas - Gas
chromatography method.
. IP 344-88. Determination of light hydrocarbons in stabilized crude oil -
Gas chromatography method.
12. ГОСТ 22387.2-97. Газы горючие природные. Методы
определения сероводорода и меркаптановой серы.
. ГОСТ 17323-71. Топливо для двигателей. Метод определения
меркаптановой и сероводородной серы потенциометрическим титрованием.
14. ISO 19739-2004. Natural Gas - Determination of Sulfur Compounds Using Gas
Chromatography
15. ГОСТ 23781-87. Газы горючие природные. Хроматографический
метод определения компонентного состава.
. ГОСТ Р 50802 - 95. Нефть. Метод определения сероводорода,
метил- и этилмеркаптанов.
. ГОСТ 10679-76 Газы углеводородные сжиженные, метод
определения углеводородного состава.
. Э. Лейбниц, Х.Г. Штруппе «Руководство по газовой
хроматографии» - М.: «Мир», 1988 г. - ч. 2.
19. ASTM D 2887. Standart Test Method for Boiling
Range Distribution of Petroleum Fractions by Gas Chromatography.
20. ГОСТ 13379-89. Нефть. Метод определения содержания
углеводородов С1-С6.
. Е.В. Глебова, Е.Е. Фомина «Методические указания по разделу
выпускной квалификационной работы (дипломного проекта, дипломной работы)
«Безопасность и экологичность» для студентов факультета химической технологии и
экологии» - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004 г.
. Е.В. Глебова «Производственная санитария и гигиена труда» -
М.: ИКФ «Каталог», 2003 г.
. «Сборник лабораторных работ по курсу "Охрана
труда"» - ч.1 (под редакцией д.т.н. Б.Е. Прусенко) - М.: 1991 г.