《SY/T7657.3-2021天然氣

利用光聲光譜-紅外光譜-燃料電池聯(lián)合法測(cè)定組成

第3部分

：紅外光譜法測(cè)定乙烷及以上烷烴

二氧化碳

一氧化碳含量》(2026年)深度解析目錄一

標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)背景與行業(yè)價(jià)值：

為何紅外光譜法成天然氣組分測(cè)定關(guān)鍵技術(shù)？

專家視角深度剖析二

紅外光譜法測(cè)定核心原理：

分子振動(dòng)吸收如何精準(zhǔn)識(shí)別組分？

從技術(shù)本質(zhì)到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀三

測(cè)定范圍與對(duì)象界定：

乙烷及以上烷烴等組分為何是測(cè)定重點(diǎn)？

標(biāo)準(zhǔn)邊界與行業(yè)需求適配分析四

試劑與材料要求解析：

純度

穩(wěn)定性如何影響測(cè)定精度？

關(guān)鍵耗材選用的專家指南五

儀器設(shè)備配置規(guī)范：

紅外光譜儀等核心設(shè)備有何硬性指標(biāo)？

適配未來檢測(cè)需求的配置方案六

樣品采集與預(yù)處理流程：

如何避免組分損失與污染？

標(biāo)準(zhǔn)流程的關(guān)鍵控制點(diǎn)深度剖析七

測(cè)定步驟與操作規(guī)范

：從儀器校準(zhǔn)到數(shù)據(jù)讀取有哪些核心要點(diǎn)？

專家手把手教你合規(guī)操作八

數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表述：

誤差控制如何落地？

標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法與結(jié)果判定規(guī)則解讀九

方法驗(yàn)證與質(zhì)量控制：

精密度

準(zhǔn)確度如何保障？

適配行業(yè)發(fā)展的質(zhì)控體系構(gòu)建十

標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用前景與趨勢(shì)：

紅外光譜法如何適配未來天然氣檢測(cè)新需求？

專家預(yù)測(cè)與實(shí)踐建議標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)背景與行業(yè)價(jià)值：為何紅外光譜法成天然氣組分測(cè)定關(guān)鍵技術(shù)？專家視角深度剖析天然氣行業(yè)發(fā)展對(duì)組分測(cè)定的需求升級(jí)近年來，天然氣作為清潔能源需求激增，其組分直接關(guān)聯(lián)熱值計(jì)量安全輸送及終端應(yīng)用。傳統(tǒng)測(cè)定方法存在耗時(shí)久精度不足等問題，無法適配頁巖氣等非常規(guī)氣開發(fā)后的復(fù)雜組分檢測(cè)需求，行業(yè)亟需精準(zhǔn)高效的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，為本標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)奠定現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。12（二）紅外光譜法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與行業(yè)適配性01紅外光譜法憑借快速響應(yīng)多組分同時(shí)測(cè)定非破壞性檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，突破傳統(tǒng)方法局限。針對(duì)乙烷及以上烷烴等關(guān)鍵組分，其分子振動(dòng)吸收特性與紅外光譜高度匹配，能實(shí)現(xiàn)痕量到常量的精準(zhǔn)測(cè)定，契合天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈檢測(cè)需求，成為標(biāo)準(zhǔn)核心技術(shù)選型關(guān)鍵。02（三）標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)的行業(yè)規(guī)范與引領(lǐng)價(jià)值本標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)紅外光譜法測(cè)定該類組分的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)空白，統(tǒng)一測(cè)定流程與技術(shù)指標(biāo)。一方面規(guī)范實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)行為，減少數(shù)據(jù)偏差；另一方面為設(shè)備研發(fā)質(zhì)量監(jiān)管提供依據(jù)，推動(dòng)天然氣檢測(cè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化智能化發(fā)展，助力“雙碳”目標(biāo)下清潔能源高效利用。紅外光譜法測(cè)定核心原理：分子振動(dòng)吸收如何精準(zhǔn)識(shí)別組分？從技術(shù)本質(zhì)到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用解讀紅外光譜法的基本技術(shù)原理紅外光譜法基于不同分子官能團(tuán)對(duì)特定波長(zhǎng)紅外光的選擇性吸收。當(dāng)紅外光照射樣品時(shí)，組分分子吸收對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)能量，引發(fā)振動(dòng)能級(jí)躍遷，形成特征吸收峰。通過檢測(cè)吸收峰位置強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)組分定性與定量分析，這是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的核心科學(xué)依據(jù)。（二）目標(biāo)組分的紅外吸收特性解析01乙烷及以上烷烴含C-CC-H鍵，二氧化碳含C=O鍵，一氧化碳含C≡O(shè)鍵，各鍵振動(dòng)頻率固定，對(duì)應(yīng)特征吸收峰波長(zhǎng)獨(dú)特。如二氧化碳在4.26μm處有強(qiáng)吸收峰，乙烷在3.39μm處有特征峰，標(biāo)準(zhǔn)據(jù)此設(shè)定檢測(cè)波長(zhǎng)范圍，保障組分精準(zhǔn)識(shí)別。02（三）標(biāo)準(zhǔn)中原理應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)01標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合原理優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)：選定中紅外光譜區(qū)域，匹配目標(biāo)組分吸收特性；采用多波長(zhǎng)掃描技術(shù)，避免組分間吸收干擾；通過朗伯-比爾定律建立吸光度與濃度的定量關(guān)系，明確校準(zhǔn)曲線繪制要求，將原理轉(zhuǎn)化為可操作的檢測(cè)流程，確保測(cè)定科學(xué)性。02測(cè)定范圍與對(duì)象界定：乙烷及以上烷烴等組分為何是測(cè)定重點(diǎn)？標(biāo)準(zhǔn)邊界與行業(yè)需求適配分析測(cè)定對(duì)象的行業(yè)關(guān)鍵地位界定乙烷及以上烷烴影響天然氣熱值與加工利用，如丙烷是化工原料；二氧化碳一氧化碳關(guān)乎管道腐蝕與安全使用，超標(biāo)會(huì)引發(fā)設(shè)備損壞或中毒風(fēng)險(xiǎn)。這些組分直接決定天然氣品質(zhì)與安全性，故成為標(biāo)準(zhǔn)核心測(cè)定對(duì)象。（二）測(cè)定范圍的量化指標(biāo)與設(shè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)明確乙烷及以上烷烴測(cè)定范圍為0.01%~100%（摩爾分?jǐn)?shù)），二氧化碳0.001%~10%，一氧化碳0.0001%~1%。該范圍基于行業(yè)實(shí)際：覆蓋常規(guī)氣與非常規(guī)氣組分波動(dòng)區(qū)間，兼顧民用工業(yè)等不同場(chǎng)景檢測(cè)需求，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確保測(cè)定準(zhǔn)確性。（三）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定邊界的合理性與排他性說明標(biāo)準(zhǔn)聚焦紅外光譜法優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，未涵蓋甲烷等紅外吸收弱的組分（由聯(lián)合法其他部分覆蓋）。此邊界設(shè)定既發(fā)揮技術(shù)所長(zhǎng)，又與系列標(biāo)準(zhǔn)形成互補(bǔ)，避免重復(fù)與遺漏，構(gòu)建完整的天然氣組分測(cè)定體系，適配行業(yè)全鏈條檢測(cè)需求。試劑與材料要求解析：純度穩(wěn)定性如何影響測(cè)定精度？關(guān)鍵耗材選用的專家指南0102標(biāo)準(zhǔn)要求校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氣純度不低于99.99%，載氣（如氮?dú)猓┘兌炔坏陀?9.999%。雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生干擾吸收峰，導(dǎo)致定性誤判或定量偏差。如含微量二氧化碳的載氣會(huì)使樣品中二氧化碳測(cè)定值偏高，高純度要求是保障精度的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)試劑的純度等級(jí)與技術(shù)指標(biāo)（二）輔助材料的性能要求與選用規(guī)范采樣容器需選用惰性材料（如不銹鋼），避免與組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；密封墊采用氟橡膠，防止組分吸附或泄漏。標(biāo)準(zhǔn)明確材料材質(zhì)密封性等指標(biāo)，如采樣瓶耐壓不低于10MPa，確保樣品在采集運(yùn)輸中組分不變，保障后續(xù)測(cè)定準(zhǔn)確性。（三）試劑與材料的儲(chǔ)存與管理要求標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氣需避光常溫儲(chǔ)存，有效期不超過6個(gè)月；載氣需專用鋼瓶?jī)?chǔ)存，定期檢測(cè)密封性。不當(dāng)儲(chǔ)存會(huì)導(dǎo)致試劑純度下降，如標(biāo)準(zhǔn)氣長(zhǎng)期暴曬可能發(fā)生組分分解。規(guī)范管理為測(cè)定精度提供全流程保障，是實(shí)驗(yàn)室合規(guī)關(guān)鍵。儀器設(shè)備配置規(guī)范：紅外光譜儀等核心設(shè)備有何硬性指標(biāo)？適配未來檢測(cè)需求的配置方案紅外光譜儀的核心技術(shù)參數(shù)要求01標(biāo)準(zhǔn)要求光譜儀波長(zhǎng)范圍覆蓋2.5~25μm，分辨率不低于0.5cm-1，波長(zhǎng)準(zhǔn)確度±0.1cm-1。高分辨率確保相鄰組分吸收峰有效分離，如丙烷與丁烷吸收峰接近，高分辨率可避免干擾；波長(zhǎng)準(zhǔn)確度保障特征峰定位精準(zhǔn)，是定性定量的核心保障。02（二）配套設(shè)備的配置要求與功能適配01需配置進(jìn)樣系統(tǒng)（如定量進(jìn)樣閥）檢測(cè)器（如碲鎘汞檢測(cè)器）及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。進(jìn)樣系統(tǒng)需精準(zhǔn)控制進(jìn)樣量（誤差≤0.5%），檢測(cè)器需具備高靈敏度（檢出限≤0.0001%），數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)需支持光譜圖分析與校準(zhǔn)曲線擬合，各設(shè)備協(xié)同保障檢測(cè)高效精準(zhǔn)。02（三）儀器設(shè)備的校準(zhǔn)與維護(hù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求儀器每季度用標(biāo)準(zhǔn)氣校準(zhǔn)，波長(zhǎng)用聚苯乙烯薄膜校準(zhǔn)。日常維護(hù)需定期清潔進(jìn)樣管路檢查檢測(cè)器穩(wěn)定性。校準(zhǔn)與維護(hù)可消除儀器漂移誤差，如長(zhǎng)期使用后檢測(cè)器靈敏度下降，校準(zhǔn)可及時(shí)修正，保障設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。樣品采集與預(yù)處理流程：如何避免組分損失與污染？標(biāo)準(zhǔn)流程的關(guān)鍵控制點(diǎn)深度剖析樣品采集的場(chǎng)景適配與操作規(guī)范針對(duì)管道氣儲(chǔ)罐氣等不同場(chǎng)景，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采樣方式：管道氣采用頂空采樣，流速控制5~10L/min；儲(chǔ)罐氣采用多點(diǎn)采樣。采樣時(shí)需用樣品置換管路3次以上，避免空氣殘留污染，確保樣品代表性，這是后續(xù)測(cè)定準(zhǔn)確的前提。12（二）樣品運(yùn)輸與儲(chǔ)存的穩(wěn)定性保障措施樣品需用惰性材質(zhì)容器密封，運(yùn)輸溫度控制0~40℃,儲(chǔ)存時(shí)間不超過24小時(shí)。低溫可減緩組分揮發(fā)，短時(shí)間儲(chǔ)存避免化學(xué)反應(yīng)。如乙烷易揮發(fā)，高溫運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致含量測(cè)定值偏低，標(biāo)準(zhǔn)的溫濕度與時(shí)間要求為樣品穩(wěn)定性保駕護(hù)航。12（三）樣品預(yù)處理的操作要點(diǎn)與凈化要求樣品需經(jīng)干燥（用分子篩去除水分）過濾（濾除粒徑＞0.5μm雜質(zhì)）處理。水分會(huì)在紅外光譜區(qū)域產(chǎn)生吸收干擾，雜質(zhì)可能堵塞進(jìn)樣系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)明確預(yù)處理材料規(guī)格與處理時(shí)間，如分子篩粒徑3~5mm，確保凈化效果同時(shí)避免組分吸附。測(cè)定步驟與操作規(guī)范：從儀器校準(zhǔn)到數(shù)據(jù)讀取有哪些核心要點(diǎn)？專家手把手教你合規(guī)操作儀器開機(jī)與參數(shù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)流程A開機(jī)后需預(yù)熱30分鐘，待光源檢測(cè)器穩(wěn)定；按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定波長(zhǎng)范圍掃描次數(shù)(≥16次）分辨率等參數(shù)。預(yù)熱不足會(huì)導(dǎo)致基線漂移，參數(shù)不當(dāng)會(huì)影響光譜質(zhì)量。如掃描次數(shù)過少，吸收峰信號(hào)弱，需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)流程保障儀器狀態(tài)。B（二）校準(zhǔn)曲線繪制的關(guān)鍵操作與要求01用不同濃度標(biāo)準(zhǔn)氣繪制校準(zhǔn)曲線，每個(gè)濃度點(diǎn)重復(fù)測(cè)定3次取平均值。標(biāo)準(zhǔn)氣濃度需覆蓋測(cè)定范圍，曲線相關(guān)系數(shù)≥0.999。低濃度點(diǎn)校準(zhǔn)可提升痕量組分測(cè)定精度，高相關(guān)系數(shù)確保濃度與吸光度線性關(guān)系可靠，是定量分析的核心步驟。02（三）樣品測(cè)定與數(shù)據(jù)讀取的操作規(guī)范進(jìn)樣后待光譜圖穩(wěn)定（基線波動(dòng)≤0.001AU）再采集數(shù)據(jù)，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定2次，相對(duì)偏差≤2%。讀取吸收峰面積或峰高，代入校準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度。重復(fù)測(cè)定可減少隨機(jī)誤差，偏差控制確保數(shù)據(jù)可靠性，需嚴(yán)格執(zhí)行避免人為操作失誤。數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表述：誤差控制如何落地？標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法與結(jié)果判定規(guī)則解讀數(shù)據(jù)處理的計(jì)算方法與誤差修正采用朗伯-比爾定律計(jì)算濃度，對(duì)背景吸收儀器噪聲進(jìn)行修正。背景吸收通過空白樣品測(cè)定扣除，噪聲用平滑處理消除。標(biāo)準(zhǔn)明確計(jì)算公式與修正常數(shù)，如濃度=（樣品吸光度-空白吸光度）×校準(zhǔn)因子，確保計(jì)算過程規(guī)范，減少系統(tǒng)誤差。結(jié)果表述的精度要求與單位規(guī)范結(jié)果以摩爾分?jǐn)?shù)表示，保留有效數(shù)字：常量組分(≥1%）保留3位，微量組分（＜1%）保留2位。如乙烷含量1.23%，一氧化碳0.0056%。有效數(shù)字位數(shù)與測(cè)定精度匹配，單位統(tǒng)一保障數(shù)據(jù)可比性，符合行業(yè)計(jì)量與報(bào)告要求。異常數(shù)據(jù)的判定與處理規(guī)則當(dāng)重復(fù)測(cè)定相對(duì)偏差＞2%，需重新進(jìn)樣測(cè)定；若仍異常，檢查樣品或儀器。異常數(shù)據(jù)可能源于樣品污染儀器故障，標(biāo)準(zhǔn)的判定規(guī)則可避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸出，保障檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，是數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。010302方法驗(yàn)證與質(zhì)量控制：精密度準(zhǔn)確度如何保障？適配行業(yè)發(fā)展的質(zhì)控體系構(gòu)建通過同一樣品7次平行測(cè)定驗(yàn)證精密度，以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）評(píng)價(jià)：常量組分RSD≤1%，微量組分RSD≤5%。實(shí)驗(yàn)需在不同日期不同操作人員下進(jìn)行，覆蓋實(shí)驗(yàn)室常規(guī)場(chǎng)景，確保方法在不同條件下的重復(fù)性與再現(xiàn)性。精密度驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)指標(biāo)0102010102（二）準(zhǔn)確度驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與評(píng)價(jià)方法用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證準(zhǔn)確度，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)誤差≤±2%。選擇3個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，涵蓋測(cè)定范圍高中低區(qū)間。高濃度驗(yàn)證常量測(cè)定準(zhǔn)確性，低濃度驗(yàn)證痕量測(cè)定可靠性，全面保障方法準(zhǔn)確度符合行業(yè)要求。（三）實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的全流程保障措施01建立空白試驗(yàn)平行樣測(cè)定質(zhì)量控制樣品監(jiān)控等制度?？瞻自囼?yàn)每日進(jìn)行，平行樣測(cè)定比例≥10%，質(zhì)控樣品每批測(cè)定1個(gè)。通過多環(huán)節(jié)監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差，如空白值異常提示污染，確保實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)質(zhì)量持續(xù)合規(guī)。02標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用前景與趨勢(shì)：紅外光譜法如何適配未來天然氣檢測(cè)新需求？專家預(yù)測(cè)與實(shí)踐建議標(biāo)準(zhǔn)在天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用場(chǎng)景拓展標(biāo)準(zhǔn)可應(yīng)用于勘探開發(fā)（氣藏評(píng)價(jià)）集輸（管道安全監(jiān)測(cè)）終端（熱值計(jì)量）等環(huán)節(jié)。如頁巖氣開發(fā)中快速測(cè)定重?zé)N含量，保障開采效率；民用氣站檢測(cè)二氧化碳含量，確保使用安全，未來應(yīng)用將向?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)場(chǎng)景延伸。（二）紅外光譜法與智能化技術(shù)的融合發(fā)展