Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9794:2025 (ASTM D1945-14) về Khí thiên nhiên - Phương pháp phân tích bằng sắc ký khí (GC)

Tóm tắt mang tính tham khảo.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9794:2025 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn ASTM D1945-14) quy định phương pháp xác định thành phần hóa học của khí thiên nhiên và các hỗn hợp khí tương tự bằng phương pháp sắc ký khí (GC). Đây là tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng giúp xác định chính xác hàm lượng các cấu tử trong khí thiên nhiên phục vụ cho việc tính toán nhiệt trị, tỷ trọng và các đặc tính vật lý khác của khí. Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các cơ quan, tổ chức, phòng thử nghiệm hoạt động trong lĩnh vực khai thác, chế biến, vận chuyển và kinh doanh khí thiên nhiên. Phương pháp này cho phép xác định hàm lượng của các cấu tử sau trong hỗn hợp khí: Các khí không ngưng tụ và khí trơ: Heli, Hydro, Oxy, Nitơ, Cacbon dioxit (CO2). Các hydrocacbon mạch thẳng và mạch nhánh: Metan (C1), Etan (C2), Propan (C3), Isobutan (i-C4), n-Butan (n-C4), Isopentan (i-C5), n-Pentan (n-C5). Nhóm hydrocacbon nặng hơn: Phân đoạn hexan và các cấu tử nặng hơn (C6+). Nguyên lý hoạt động của phương pháp sắc ký khí (GC) Phương pháp dựa trên sự phân tách vật lý các cấu tử trong mẫu khí thiên nhiên khi đi qua cột sắc ký chứa pha tĩnh thích hợp. Quá trình phân tích được thực hiện thông qua các bước cơ bản: Mẫu khí được đưa vào dòng khí mang (pha động) thông qua van bơm mẫu có thể tích không đổi. Các cấu tử trong mẫu di chuyển qua cột sắc ký với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào ái lực của chúng với pha tĩnh. Khi ra khỏi cột, các cấu tử được phát hiện bằng detector dẫn nhiệt (TCD) hoặc detector ion hóa ngọn lửa (FID) để chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu được ghi nhận dưới dạng các pic sắc ký, diện tích hoặc chiều cao của pic tỷ lệ thuận với nồng độ của cấu tử đó trong mẫu. Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị và khí mang Để đảm bảo độ chính xác của phép phân tích, hệ thống sắc ký khí cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt sau: Hệ thống sắc ký khí (GC): Phải được trang bị bộ kiểm soát nhiệt độ lò cột, bộ kiểm soát lưu lượng khí mang ổn định và detector có độ nhạy cao. Cột sắc ký: Có thể sử dụng cột nhồi hoặc cột mao quản có khả năng phân tách hoàn toàn các cấu tử cần phân tích trong khoảng thời gian tối ưu. Khí mang: Sử dụng khí Heli hoặc Hydro có độ tinh khiết tối thiểu là 99,995 % để làm pha động. Khí Argon hoặc Nitơ có thể được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt. Hỗn hợp khí chuẩn: Sử dụng để hiệu chuẩn thiết bị, phải có chứng chỉ chất lượng và thành phần gần giống với mẫu khí cần phân tích. Quy trình phân tích và tính toán kết quả Quy trình thực hiện phép thử nghiệm và xử lý số liệu được quy định chi tiết nhằm hạn chế tối đa sai số: Hiệu chuẩn thiết bị: Tiến hành chạy mẫu khí chuẩn qua hệ thống GC để xác định hệ số phản hồi (response factor) cho từng cấu tử. Phân tích mẫu: Bơm mẫu khí thiên nhiên cần thử nghiệm vào hệ thống trong cùng điều kiện vận hành như khi hiệu chuẩn. Tính toán hàm lượng: Sử dụng phương pháp chuẩn ngoại hoặc phương pháp chuẩn hóa diện tích để tính phần trăm thể tích (hoặc phần trăm mol) của từng cấu tử. Xử lý nhóm C6+: Các hydrocacbon từ hexan trở lên có thể được rửa giải ngược (backflush) để đo chung thành một pic duy nhất nhằm rút ngắn thời gian phân tích và tăng độ chính xác. Độ chụm và độ lệch của phương pháp Tiêu chuẩn đưa ra các giới hạn cho phép về độ lặp lại (repeatability) và độ tái lập (reproducibility) đối với kết quả phân tích của cùng một mẫu thử: Độ lặp lại: Sự chênh lệch giữa hai kết quả thử nghiệm độc lập do cùng một thí nghiệm viên thực hiện trên cùng một thiết bị không được vượt quá giới hạn quy định cho từng khoảng nồng độ cấu tử. Độ tái lập: Sự chênh lệch giữa hai kết quả thử nghiệm đơn lẻ do hai thí nghiệm viên ở các phòng thử nghiệm khác nhau thực hiện trên cùng một mẫu không được vượt quá sai số cho phép của tiêu chuẩn. Hiệu lực thi hành Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9794:2025 thay thế hoặc cập nhật các quy định kỹ thuật trước đó liên quan đến phân tích khí thiên nhiên bằng sắc ký khí. Các tổ chức, phòng thử nghiệm cần rà soát, nâng cấp trang thiết bị và quy trình nội bộ để đảm bảo sự phù hợp với các yêu cầu mới của tiêu chuẩn này.