Medidas de isótopos de hidrógeno de materia orgánica sedimentaria, petróleo y gas natural

Descripción general del método

La tecnología de análisis de isótopos de hidrógeno del gas natural internacionalmente popular es la cromatografía de gases, craqueo por temperatura y espectrometría de masas de resistencia interna (GCTC-IRMS), que puede medir continuamente a nivel molecular. Composición de isótopos de hidrógeno (δD) de compuestos individuales que eluyen de la columna.

Instrumentos

Espectrómetro de masas de gases (MAT-251EM, MAT-252 o MAT-253).

Bomba mecánica de vacío.

Vacuómetro de ionización.

Vacuómetro termopar.

Transformador regulable.

Reactivos y Materiales

Agua desionizada.

Etanol absoluto.

Hielo seco.

Nitrógeno líquido.

Refrigerante preparado a partir de etanol absoluto y nitrógeno líquido.

Oxígeno en botella (puro industrial).

Helio en cilindros (analíticamente puro).

El dispositivo de muestreo se muestra en la Figura 87.4.

Figura 87.4 Diagrama esquemático del dispositivo de análisis de isótopos de hidrógeno de gas natural en línea (basado en el producto de 1999 de la compañía Finnigan-MAT)

Pasos del análisis

(1) Separación cromatográfica

Columna cromatográfica tipo HPPlotQ (30m×0. Columna cromatográfica tipo HPPlotQ (30m×0. La relación de división es 15:1. Bajo esta condición cromatográfica, el gas sulfuro de hidrógeno, el vapor de agua y los gases de hidrocarburos que pueden estar contenido en gas natural

(2) Espectrometría de masas

Valor de determinación del gas de referencia estándar H2, δD=-180,2‰

Condiciones de espectrometría de masas, bombardeo de electrones. (EI) fuente de iones de 1,5 mA, voltaje de aceleración de 10 kV; la energía del electrón se establece en 91 eV para evitar el bombardeo del gas portador He debido al exceso de energía del electrón, de modo que los iones doblemente cargados He2 generados al bombardear el gas portador He impacten al H2. para la detección Al mismo tiempo, puede proporcionar una mayor energía de bombardeo de electrones y obtener una mayor sensibilidad y estabilidad.

Notas

1) Debido a la influencia de las partículas de zinc del catalizador y otros factores. , hidrógeno del petróleo El error entre los laboratorios de análisis de isótopos es relativamente grande

2) En el análisis de isótopos de hidrógeno del gas natural, el análisis de isótopos de hidrógeno se ve afectado por el factor H3. H3 y HD son iguales, que es proporcional al cuadrado de H2. Proporcional al análisis, interferirá con el análisis, por lo que un factor H3 estable es la clave para eliminar el impacto de las diferencias en el volumen de inyección.

3) La temperatura del horno de craqueo y el caudal cromatográfico afectan principalmente la eficiencia de la reacción de craqueo. Si la reacción de descomposición es incompleta, inevitablemente conducirá al efecto de fraccionamiento de los isótopos. El caudal de la columna para el análisis de isótopos de hidrógeno del gas natural es de 1,0 ml/min (Tao Cheng et al. 2008).

4) En el análisis de isótopos de hidrógeno del gas natural, un volumen de inyección excesivo provocará un craqueo incompleto, lo que dará como resultado resultados isotópicos bajos. Si el volumen de inyección es demasiado pequeño, las señales de C2H6 y C3H8 serán bajas. correspondientemente bajo. La influencia del valor de fondo aumenta relativamente, lo que conducirá a una distorsión de los resultados del análisis. Por lo tanto, durante el proceso de análisis, se pueden obtener resultados de análisis relativamente estables controlando el volumen de inyección dentro de un cierto rango lineal.

5) Después de análisis repetidos, la proporción de isótopos de hidrógeno del gas natural tiende a volverse más ligera. Esto puede deberse a que el carbono adherido a la pared del horno disminuirá con la penetración del oxígeno, lo que resultará en una disminución. en la eficiencia catalítica y el craqueo. Incompleto, lo que hace que los resultados del análisis se vuelvan más livianos. Por lo tanto, el análisis de muestras de gas natural requiere una operación de recubrimiento de carbono en el horno de craqueo cada 5 horas (Tao Cheng et al., 2008).

Referencias

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Apéndice 87.2 Estándares de isótopos de hidrógeno y oxígeno comúnmente utilizados para muestras de agua

La Tabla 87.8 enumera los estándares de isótopos de hidrógeno y oxígeno comúnmente utilizados para muestras de agua. δD y δ18O se compararon con el estándar internacional V-SMOW.

Esta sección está compuesta por 87.2.1.1 Zhuang Longchi (Instituto Yichang de Geología y Recursos Minerales, Academia China de Ciencias Geológicas), 87.2.1.2 Wan Defang (Instituto de Recursos Minerales, Academia China de Ciencias Geológicas) , 87.2.2 Wang Dairui (Exploración y desarrollo del petróleo de China. Preparado por el Centro de Investigación Experimental de Geología del Petróleo de la Academia de Ciencias.

Tabla 87.8 Datos de muestras de agua estándar de isótopos de hidrógeno y oxígeno de uso común

Nota: V-SMOW es un estándar internacional preparado principalmente a partir de agua de mar del océano. Su δD y δ18O se definen como cero. Este estándar El valor absoluto de D/H del agua es (155,76±0,05)×10-6 el valor absoluto de 18O/16O es (2005,20±0,45)×10-6; ±0,45)×10-6,0,45)×10-6.