آنالیز گاز ترکیبی 5گاز | آنالیز گازهای کالیبراسیون

آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز فرآیندی تخصصی برای سنجش ترکیب دقیق گازهای کالیبراسیون است که با روش‌های GC، FTIR و MS انجام می‌شود و در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و محیط زیست کاربرد گسترده دارد.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 – 09120253891

در دنیای صنعتی و آزمایشگاهی امروز، دقت در اندازه‌گیری و صحت عملکرد تجهیزات اندازه‌گیری گاز، نقشی حیاتی در تضمین کیفیت فرآیندها ایفا می‌کند. گازهای کالیبراسیون یا گازهای مرجع ترکیبات دقیقی از چندین گاز مختلف هستند که برای تنظیم، آزمون و صحت‌سنجی عملکرد تجهیزات اندازه‌گیری مانند دتکتورهای گازی، آنالایزرها و سنسورهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از متداول‌ترین و مهم‌ترین انواع این گازها، گاز ترکیبی پنج‌گاز (5-Gas Mixture) است که در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، محیط زیست، و ایمنی شغلی اهمیت زیادی دارد.
آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز به‌منظور تعیین درصد دقیق اجزای تشکیل‌دهنده، اطمینان از خلوص، پایداری ترکیب و صحت نسبت‌ها انجام می‌شود تا از صحت عملکرد دستگاه‌های حساس اطمینان حاصل شود.

مفهوم گاز ترکیبی پنج‌گاز

گاز ترکیبی پنج‌گاز معمولاً شامل ترکیبی از گازهای اصلی و فرعی است که بر اساس نیاز و نوع دستگاه کالیبره‌شونده تنظیم می‌شود. ترکیبات رایج در این نوع گاز ممکن است شامل CO، CO₂، CH₄، O₂ و N₂ Balance باشد. در برخی کاربردها نیز گازهای دیگری مانند H₂S، NO، SO₂ یا Propane جایگزین یا به ترکیب افزوده می‌شوند.
در این مخلوط، نیتروژن (N₂) اغلب به‌عنوان گاز حامل یا بالانس استفاده می‌شود که حجم کلی مخلوط را تنظیم کرده و به حفظ پایداری ترکیب کمک می‌کند. مقادیر اجزا معمولاً در محدوده ppm (قسمت در میلیون) یا درصد حجمی تنظیم می‌شوند.

کاربردهای گاز ترکیبی پنج‌گاز در صنایع

گازهای ترکیبی پنج‌گاز در حوزه‌های گوناگونی استفاده می‌شوند، از جمله:

کالیبراسیون دتکتورهای چندگازه (Multi-Gas Detectors):
دستگاه‌هایی که در محیط‌های صنعتی یا معادن برای پایش گازهای خطرناک به کار می‌روند، نیاز به تنظیم دقیق با گازهای کالیبراسیون دارند. گاز ترکیبی پنج‌گاز معمولاً برای این منظور استفاده می‌شود تا تمامی سنسورهای دستگاه به‌صورت هم‌زمان کالیبره شوند.

صنایع نفت و گاز و پتروشیمی:
در پالایشگاه‌ها و خطوط انتقال گاز، برای کنترل ترکیب گاز طبیعی، بررسی نشتی‌ها و صحت سنجش غلظت گازهای احتراقی یا سمی، استفاده از گازهای کالیبراسیون پنج‌جزئی الزامی است.

آزمایشگاه‌های محیط زیست و ایمنی:
برای صحت‌سنجی تجهیزات اندازه‌گیری کیفیت هوا، مانند آنالایزرهای CO₂ یا NOx، گازهای ترکیبی پنج‌گاز به‌عنوان مرجع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تست عملکرد سیستم‌های احتراق و کنترل آلاینده‌ها:
در صنایع خودروسازی یا نیروگاه‌ها، برای بررسی دقت دستگاه‌های اندازه‌گیری آلاینده‌های خروجی از دودکش‌ها، گازهای ترکیبی با نسبت‌های مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فرآیند تولید و کنترل کیفیت گازهای ترکیبی پنج‌گاز

تولید گازهای ترکیبی پنج‌گاز نیازمند دقت بسیار بالا و تجهیزات پیشرفته است. مراحل اصلی تولید شامل موارد زیر است:

انتخاب گازهای اولیه با خلوص بالا:
هر جزء از ترکیب باید دارای خلوص حداقل 99.999% باشد تا خطای ناشی از ناخالصی به حداقل برسد.

اختلاط دقیق گازها (Gas Blending):
از سیستم‌های میکسینگ با دقت بالا مانند Gravimetric Blending (وزنی) یا Volumetric Blending (حجمی) استفاده می‌شود تا درصد هر گاز دقیقاً مطابق سفارش تنظیم شود.

تست و تأیید نهایی:
پس از تولید، نمونه‌ای از گاز برای آنالیز گاز ترکیبی به آزمایشگاه ارسال می‌شود تا درصد اجزا، خلوص و ثبات ترکیب توسط دستگاه‌های کروماتوگرافی گازی (GC) یا طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) تأیید گردد.

صدور گواهی آنالیز (Certificate of Analysis – COA):
برای هر سیلندر گاز کالیبراسیون، گزارشی رسمی صادر می‌شود که شامل ترکیب دقیق اجزا، عدم قطعیت اندازه‌گیری، تاریخ تولید، و استانداردهای مرجع است.

روش‌های آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز

۱. کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC)

مهم‌ترین روش برای آنالیز گازهای ترکیبی است. در این روش، نمونه گاز از ستون جداسازی عبور داده می‌شود و اجزای مختلف بر اساس تفاوت در نقطه جوش و ضریب جذب در فاز ساکن جدا می‌شوند. دتکتورهای مختلف مانند TCD (Detector Conductivity) یا FID (Flame Ionization Detector) برای شناسایی و اندازه‌گیری اجزای سبک مانند CO، CO₂، CH₄ و O₂ به کار می‌روند.

۲. طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR)

در این روش، میزان جذب نور مادون قرمز توسط مولکول‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شود. هر گاز دارای الگوی جذب منحصر‌به‌فردی است و از این ویژگی برای تعیین غلظت آن استفاده می‌شود. FTIR به‌ویژه برای آنالیز گازهای چندجزئی و تعیین ناخالصی‌ها در ppm بسیار مفید است.

۳. طیف‌سنجی جرمی (Mass Spectrometry – MS)

در مواقعی که نیاز به دقت بسیار بالا وجود دارد، از طیف‌سنج جرمی استفاده می‌شود. در این روش، گازها یونیزه شده و نسبت جرم به بار یون‌ها اندازه‌گیری می‌شود. این روش قادر است اجزای با غلظت بسیار کم (زیر ppm) را نیز شناسایی کند.

۴. آنالیز با دتکتورهای الکترونیکی اختصاصی

در کاربردهای صنعتی سریع، از آنالایزرهای پرتابل با سنسورهای الکتروشیمیایی یا حرارتی استفاده می‌شود. هرچند این دستگاه‌ها دقت آزمایشگاهی ندارند، اما برای پایش میدانی و مقایسه با گاز مرجع مناسب‌اند.

اهمیت تعیین خلوص در آنالیز گازهای کالیبراسیون

دقت در تعیین خلوص گازهای کالیبراسیون مستقیماً بر عملکرد تجهیزات اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد. حتی تغییر بسیار جزئی در غلظت اجزای مخلوط می‌تواند موجب خطا در قرائت دستگاه‌های سنجش شود. به همین دلیل آزمایشگاه‌هایی که در زمینه آنالیز گاز فعالیت می‌کنند، باید دارای گواهی ISO/IEC 17025 باشند و از مراجع استاندارد مانند NIST (ایالات متحده) یا VSL (هلند) پیروی کنند.

همچنین تعیین خلوص شامل اندازه‌گیری ناخالصی‌هایی مانند رطوبت (H₂O)، اکسیژن باقیمانده، CO، CO₂، CH₄ و سایر گازهای مزاحم است که می‌تواند روی پایداری گاز و دقت کالیبراسیون اثرگذار باشد.

 

 

استانداردها و مراجع معتبر در آنالیز گازهای ترکیبی

برای تولید و آنالیز گازهای کالیبراسیون، مجموعه‌ای از استانداردها و دستورالعمل‌ها به‌کار گرفته می‌شود، از جمله:

ISO 6142: روش‌های Gravimetric برای تهیه مخلوط‌های گازی مرجع.

ISO 6143: روش‌های مقایسه‌ای برای تعیین صحت و انطباق گازهای مرجع.

ISO 17025: الزامات کلی برای صلاحیت آزمایشگاه‌های آزمون و کالیبراسیون.

ASTM D1946: روش استاندارد برای آنالیز گازهای ترکیبی حاوی متان، نیتروژن، CO و CO₂.

NIST SRM Reference Gases: مواد مرجع معتبر از مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده.

تجهیزات مورد استفاده در آنالیز گاز ترکیبی

تجهیزات کلیدی در آزمایشگاه‌های آنالیز گاز شامل موارد زیر است:

کروماتوگراف گازی (GC) مجهز به ستون‌های جداکننده مخصوص گازهای سبک.

دتکتور FID و TCD برای تشخیص گازهای هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی.

دستگاه FTIR برای شناسایی سریع و همزمان چندین جزء.

سیستم رطوبت‌سنج (Moisture Analyzer) برای تعیین میزان بخار آب.

کالیبراتورهای حجمی و وزنی برای صحت‌سنجی نتایج اندازه‌گیری.

تمام این تجهیزات در محیط‌های کنترل‌شده با دمای پایدار و فشار استاندارد کار می‌کنند تا خطای اندازه‌گیری به حداقل برسد.

نقش آزمایشگاه‌های معتبر مانند سپهر گاز کاویان

در ایران، شرکت‌هایی مانند سپهر گاز کاویان با در اختیار داشتن آزمایشگاه مجهز و دارای گواهینامه ISO17025، خدمات آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز و سایر گازهای مرجع را ارائه می‌دهند. این شرکت‌ها علاوه بر آنالیز دقیق اجزا، خدمات نمونه‌برداری، پر کردن سیلندر، کنترل کیفیت، و صدور گواهی آنالیز (COA) را نیز انجام می‌دهند.
آزمایشگاه سپهر گاز کاویان از دستگاه‌های GC، FTIR، و آنالایزرهای دقیق برای تعیین خلوص و ترکیب گازها استفاده می‌کند و به‌عنوان یکی از مراجع معتبر در کشور شناخته می‌شود.

ایمنی در کار با گازهای ترکیبی پنج‌گاز

با توجه به اینکه ترکیبات پنج‌گازه ممکن است شامل گازهای سمی یا قابل اشتعال باشند (مانند CO یا CH₄)، رعایت اصول ایمنی در هنگام استفاده و نگهداری آن‌ها ضروری است:

استفاده از سیلندرهای استاندارد با شیر اطمینان و رنگ‌بندی مطابق مقررات بین‌المللی.

ذخیره در مکان خنک، دارای تهویه و دور از منابع حرارتی.

استفاده از رگولاتورهای مخصوص گازهای سمی یا اشتعال‌پذیر.

برچسب‌گذاری دقیق بر روی هر سیلندر شامل نوع گاز، درصد اجزا، تاریخ تولید و هشدار ایمنی.

چالش‌ها در آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز

برخی چالش‌های متداول در این حوزه عبارت‌اند از:

افت غلظت گازها در طول زمان به‌علت جذب سطحی در دیواره سیلندر.

تداخل طیفی در روش FTIR هنگام حضور چندین گاز با باند جذب مشابه.

خطای کالیبراسیون تجهیزات GC یا MS در صورت عدم استفاده از گازهای مرجع دقیق.

ناپایداری گازهای واکنش‌پذیر مانند NO یا SO₂ در ترکیبات چندجزئی.

برای رفع این چالش‌ها، استفاده از سیلندرهای با پوشش داخلی مخصوص (Inert Coated Cylinder) و نگهداری در شرایط استاندارد توصیه می‌شود.

آنالیز گاز ترکیبی پنج‌گاز، فرایندی حیاتی برای تضمین دقت و صحت عملکرد تجهیزات اندازه‌گیری در صنایع مختلف است. این فرایند شامل تعیین درصد دقیق اجزا، کنترل خلوص، بررسی پایداری و تأیید انطباق با استانداردهای جهانی می‌شود. با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند GC، FTIR و MS و بهره‌گیری از گازهای مرجع معتبر، می‌توان اطمینان یافت که تجهیزات کالیبره‌شده نتایج قابل اعتماد و دقیق ارائه می‌دهند. شرکت‌هایی مانند سپهر گاز کاویان با بهره‌گیری از دانش فنی و تجهیزات پیشرفته، نقش مهمی در ارائه خدمات تخصصی آنالیز گازهای ترکیبی ایفا می‌کنند.