天然气标准气体（Natural Gas Calibration Gas）
天然气标准气体是用于校准天然气成分分析仪、热值测定仪及流量计的气体混合物，其组成和浓度严格参照国际或国家标准，确保天然气贸易、输配和使用的计量准确性。以下是全面解析：
1. 核心组分与典型浓度
| 组分 | 浓度范围 | 作用 | 相关标准 |
|---|---|---|---|
| 甲烷（CH₄） | 70%~99.9% | 主要可燃成分 | ISO 6974, GB/T 13610 |
| 乙烷（C₂H₆） | 1%~10% | 热值调节 | ASTM D1945 |
| 丙烷（C₃H₈） | 0.1%~5% | 液化天然气（LNG）标志物 | EN 437 |
| 氮气（N₂） | 0.1%~20% | 惰性稀释剂 | GPA 2261 |
| 二氧化碳（CO₂） | 0.01%~5% | 腐蚀性指标 | ISO 14111 |
| 氢气（H₂） | 0~2% | 掺氢天然气检测 | EN 17124 |
注：不同气源（管道天然气、页岩气、生物天然气）需定制组分比例。
2. 制备与认证标准
(1) 制备方法
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重量法（ISO 6142）：高精度天平混合，不确定度≤±1%。
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动态体积法：质量流量控制器（MFC）混合，适合多组分气体。
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渗透管法：用于痕量硫化物（如H₂S＜4 ppm）或水分标定。
(2) 关键认证
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国际：NIST可追溯、PTB（德国）、LGC（英国）。
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中国：GB/T 5274-2008《气体分析 校准用混合气体的制备 称量法》。
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稳定性要求：
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烃类气体有效期12个月。
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活性组分（如H₂S）有效期3~6个月。
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3. 主要应用场景
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贸易计量：气相色谱（GC）校准，计算热值（MJ/m³）和沃泊指数（Wobbe Index）。
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输配监测：SCADA系统验证（如甲烷泄漏检测）。
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加气站质检：车用压缩天然气（CNG）组分合规性（GB 18047）。
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实验室研究：燃气具燃烧效率测试（如热水器、燃气轮机）。
4. 使用规范
(1) 校准流程
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零点校准：通入高纯氮气（N₂）。
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跨度校准：注入标准气体，调整仪器至标称值。
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线性验证：至少3个浓度点（如低/中/高量程）。
(2) 安全操作
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气瓶选择：铝合金瓶（防H₂S腐蚀），阀门材质需兼容（如316L不锈钢）。
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连接系统：
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使用金属硬管或PTFE软管（减少吸附）。
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检测前用标气吹扫管路3次。
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泄漏检查：氦质谱仪或肥皂水测试。
5. 常见问题与解决
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 热值计算偏差 | C₂+烃类组分未完全分离（GC） | 更换色谱柱（如PLOT Al₂O₃） |
| H₂S检测不稳定 | 气瓶内壁吸附或氧化 | 使用内涂层气瓶（SilcoNert） |
| 甲烷读数漂移 | 标准气降解或传感器失效 | 更换新标气，校准FID检测器 |
6. 市场与趋势
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主流供应商：
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林德（Linde）、空气化工（Air Products）、中国测试技术研究院。
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技术趋势：
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掺氢天然气标气：氢浓度5%~20%（适应能源转型）。
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痕量硫标气：检测限低至ppb级（满足GB 17820-2018一类气标准）。
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数字化标定：二维码溯源，实时查看有效期和浓度数据。
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天然气标气 vs 其他工业标气
| 特性 | 天然气标气 | 石油气标气 | 沼气标气 |
|---|---|---|---|
| 主要组分 | CH₄+C₂H₆+N₂ | C₃H₈+C₄H₁₀+烯烃 | CH₄+CO₂+H₂S（生物源） |
| 热值范围 | 30~45 MJ/m³ | 90~120 MJ/m³ | 20~28 MJ/m³ |
| 关键检测设备 | 气相色谱（GC）、热值仪 | 红外分析仪、硫化学发光检测 | 激光甲烷检测仪 |
选择要点
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匹配气源特性：如页岩气需高氮标气，LNG需高甲烷标气。
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覆盖全组分：含C₆+重烃的标气需特殊注明（影响GC响应）。
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认证完备性：需提供ISO 17025认证实验室的标定报告。
