آنالیز گاز H₂S با GC، ابزاری دقیق و استاندارد برای کنترل کیفیت و ایمنی در صنایع نفت و گاز است . سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 0912025389
سولفید هیدروژن (H₂S) یکی از گازهای مهم و خطرناک در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و تصفیه فاضلاب است. این گاز بی‌رنگ، سمی و قابل اشتعال بوده و در غلظت‌های پایین نیز خطرناک است. بنابراین اندازه‌گیری دقیق آن در مخلوط‌های گازی صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارد. یکی از روش‌های معتبر و علمی برای این منظور، آنالیز گاز با دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) است که توانایی شناسایی و تعیین مقدار H₂S و سایر اجزای ترکیبی مانند CO₂، CO، N₂ و CH₄ را با دقت بالا دارد.
آنالیز گاز ترکیبی H₂S، نه تنها برای کنترل کیفیت و ایمنی فرآیندهای صنعتی کاربرد دارد، بلکه به‌عنوان ابزار پایش محیط زیست و ارزیابی عملکرد فرآیندهای پالایش و تصفیه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌های شیمیایی H₂S و گازهای همراه
H₂S گازی با بوی تند تخم‌مرغ فاسد است و غالباً در ترکیب با گازهای سبک مثل متان (CH₄)، دی‌اکسید کربن (CO₂)، نیتروژن (N₂) و سایر هیدروکربن‌ها یافت می‌شود. در برخی صنایع، H₂S به‌عنوان جزء مخلوط‌های کالیبراسیون برای دستگاه‌های تشخیص گاز یا آنالایزرها استفاده می‌شود. در چنین شرایطی، دقت آنالیز گاز بسیار حیاتی است، زیرا خطا در تعیین درصد H₂S می‌تواند باعث اختلال در عملکرد تجهیزات و فرآیندها شود.
اهداف و ضرورت آنالیز گاز H₂S
اندازه‌گیری دقیق H₂S با دستگاه GC با اهداف متنوع انجام می‌شود:
- کنترل کیفیت گازهای استاندارد: تولید گازهای مرجع با غلظت دقیق H₂S برای کالیبراسیون دتکتورها.
- پایش زیست‌محیطی: سنجش میزان H₂S در گازهای خروجی و محیط‌های کاری.
- ایمنی صنعتی: شناسایی نشت H₂S در خطوط لوله، پالایشگاه‌ها و تصفیه‌خانه‌ها.
- کنترل فرآیندهای پالایش: ارزیابی راندمان واحدهای گوگردزدایی (Desulfurization).
- تحلیل کیفیت گاز طبیعی: تعیین درصد H₂S برای ارزیابی خورندگی و ارزش حرارتی گاز.
با توجه به اهمیت سلامتی کارکنان و محیط زیست، انجام دقیق این آنالیز گاز بسیار ضروری است.
اصول عملکرد کروماتوگرافی گازی
کروماتوگرافی گازی یک روش جداسازی فیزیکی است که در آن ترکیبات مختلف موجود در نمونه بر اساس تفاوت در تمایل به فاز ساکن و متحرک از هم جدا می‌شوند. نمونه گازی شامل H₂S و اجزای دیگر وارد ستون کروماتوگرافی می‌شود. ستون معمولاً حاوی مواد سیلیکاژل یا پلیمرهای مخصوص است که به عنوان فاز ساکن عمل می‌کنند و گاز حامل (هلیوم، نیتروژن یا آرگون) ترکیبات را از ستون عبور می‌دهد.
هر جزء بر اساس زمان بازداری (Retention Time) از ستون خارج شده و توسط دتکتور شناسایی می‌شود. نتایج به‌صورت کروماتوگرام نمایش داده می‌شوند که در آن هر پیک نمایانگر یک ترکیب خاص است و مساحت پیک معرف مقدار آن است. این روش امکان سنجش دقیق H₂S در محدوده‌های بسیار پایین تا درصدی را فراهم می‌کند.
انتخاب دتکتور مناسب
یکی از عوامل تعیین‌کننده در دقت آنالیز گاز، نوع دتکتور است. دتکتورهای متداول برای H₂S شامل موارد زیر هستند:
دتکتور فوتومتری شعله‌ای (FPD)
FPD حساسیت بالا برای ترکیبات سولفوردار دارد. نمونه در شعله هیدروژن سوزانده می‌شود و نور فلورسانس ناشی از گوگرد ثبت می‌شود. شدت نور متناسب با غلظت H₂S است و این دتکتور توانایی تشخیص غلظت‌های ppb را دارد.
دتکتور کمولومینسانس سولفور (SCD)
در این دتکتور، ترکیبات سولفوردار ابتدا اکسید شده و سپس با ازن واکنش می‌دهند و نور مرئی تولید می‌کنند. شدت نور حاصل مستقیماً با میزان H₂S مرتبط است. این روش برای آزمایشگاه‌های دارای گواهی ISO 17025 استاندارد و معتبر است.
دتکتور هدایت حرارتی (TCD)
TCD تغییرات هدایت حرارتی میان گاز حامل و نمونه را اندازه‌گیری می‌کند. حساسیت آن نسبت به FPD کمتر است، اما برای نمونه‌های با درصد بالای H₂S کاربرد دارد.
آماده‌سازی نمونه
آماده‌سازی صحیح نمونه برای دستیابی به نتایج دقیق ضروری است:
- نمونه‌برداری ایمن: استفاده از خطوط استنلس استیل و رگولاتورهای مقاوم در برابر H₂S.
- تنظیم فشار و جریان گاز: فشار و دبی باید ثابت باشد تا دستگاه عملکرد صحیح داشته باشد.
- تزریق نمونه: از شیرهای نمونه‌گیری لوپ‌دار برای وارد کردن حجم مشخصی از نمونه استفاده می‌شود.
- کالیبراسیون: استفاده از گاز استاندارد با غلظت مشخص برای تنظیم دستگاه قبل از هر سری آزمایش.
پارامترهای کلیدی GC
برای دستیابی به نتایج دقیق آنالیز گاز، پارامترهای زیر باید تنظیم شوند:
- نوع ستون: ستون‌های مویین Capillary با فاز Molsieve 5A یا PoraPlot مناسب جداسازی گازهای سبک هستند.
- دمای ستون: معمولاً بین ۴۰ تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود.
- گاز حامل: هلیوم به دلیل پایداری بالا و خلوص زیاد انتخاب می‌شود.
- دبی گاز حامل: برای ستون‌های Packed حدود ۲۰–۳۰ mL/min و برای ستون‌های مویین کمتر از ۲ mL/min.
- دمای تزریق و دتکتور: معمولاً حدود ۱۵۰ و ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
این تنظیمات می‌تواند بسته به نوع دستگاه و برند تغییر کند.
تفسیر نتایج
پس از آنالیز گاز، کروماتوگرام تولید می‌شود. زمان بازداری هر پیک نشان‌دهنده نوع ترکیب و مساحت پیک نمایانگر مقدار آن است. محاسبه غلظت H₂S معمولاً با مقایسه مساحت پیک نمونه با پیک‌های استاندارد انجام می‌شود. بسیاری از نرم‌افزارهای GC، این محاسبه را به‌صورت خودکار و با رسم منحنی کالیبراسیون انجام می‌دهند.
چالش‌ها و منابع خطا
چالش‌های آنالیز گاز H₂S شامل موارد زیر است:
- جذب یا واکنش گاز با فلزات مسیر نمونه‌برداری.
- ناپایداری H₂S در غلظت‌های پایین.
- نشت سیستم که باعث افت فشار و کاهش دقت می‌شود.
- عدم کالیبراسیون دقیق یا استفاده از گاز استاندارد غیرمعتبر.
با رعایت نکات فوق و استفاده از گازهای مرجع معتبر، دقت آنالیز گاز به حد مطلوب می‌رسد.
استانداردها و مراجع بین‌المللی
برای تضمین اعتبار نتایج، باید از استانداردهای معتبر بین‌المللی پیروی کرد:
- ASTM D5504: تعیین ترکیبات گوگردی در گازهای سبک با GC-FPD.
- ISO 19739: تعیین H₂S، CO₂، CH₄ و سایر گازها در گاز طبیعی.
- EN ISO 6326: روش‌های اندازه‌گیری H₂S در گاز طبیعی و صنعتی.
استفاده از استانداردها نتایج را قابل ردیابی و معتبر می‌کند.
کاربردهای صنعتی
نتایج حاصل از آنالیز گاز H₂S کاربردهای عملی گسترده‌ای دارند:
- در پالایشگاه‌ها برای سنجش راندمان واحدهای گوگردزدایی.
- در صنایع پتروشیمی برای پایش خورندگی خطوط.
- در آزمایشگاه‌های تولید گاز ترکیبی برای کنترل صحت اختلاط.
- در محیط‌های کاری برای حفاظت از کارکنان.
- در پژوهشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی برای بررسی فرآیندهای شیمیایی مرتبط با گوگرد.
نقش آزمایشگاه‌های معتبر
در ایران، شرکت‌هایی مانند سپهر گاز کاویان با دستگاه‌های GC پیشرفته و دتکتورهای FPD و SCD، خدمات حرفه‌ای ارائه می‌دهند. این مجموعه‌ها با رعایت استانداردهای بین‌المللی و استفاده از گازهای مرجع معتبر، گزارش‌های کامل و قابل استناد ارائه می‌کنند.
انجام آنالیز گاز ترکیبی H₂S با دستگاه کروماتوگرافی گازی، روشی استاندارد و دقیق برای تعیین ترکیبات سولفوردار در مخلوط‌های گازی است. انتخاب دتکتور مناسب، آماده‌سازی صحیح نمونه و رعایت استانداردهای بین‌المللی، نتایجی قابل اعتماد و کاربردی در صنایع مختلف فراهم می‌کند.
بدون دیدگاه