天然氣氣質(zhì)分析1108

天然氣氣質(zhì)分析

主要內(nèi)容天然氣氣質(zhì)指標(biāo)色譜工作原理水露點(diǎn)危害及檢測(cè)天然氣的氣質(zhì)要求天然氣氣質(zhì)要求的本質(zhì)是從安全衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)利益三方面的因素綜合考慮氣質(zhì)指標(biāo)的制定。

ISO13686:1998“天然氣質(zhì)量指標(biāo)”描述了應(yīng)該考慮的典型指標(biāo)和相應(yīng)的試驗(yàn)方法，但對(duì)各類指標(biāo)不作定量的規(guī)定。

天然氣的氣質(zhì)要求

ISO13686:1998天然氣質(zhì)量指標(biāo)氣體組成：大量組分C1-C6、CO2

少量組分H2HeO2CO不飽和烴微量組分H2SCOS硫醇總硫水分物理性質(zhì)：Hs和W、d、Z、露點(diǎn)其它性質(zhì)：液態(tài)水和烴、固體顆粒、其它氣體天然氣氣質(zhì)分析GB17820天然氣技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目一類二類三類高位發(fā)熱量/（MJ/m3）≥3631.431.4總硫（以硫計(jì)）/mg/m3≤60200350硫化氫/（mg/m3）≤620350二氧化碳，%≤2.03.0----水露點(diǎn)/℃在交接點(diǎn)壓力下，水露點(diǎn)應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5℃。在輸送條件下，當(dāng)管道管頂埋地溫度為0℃時(shí)，水露點(diǎn)應(yīng)不高于-5℃；天然氣氣質(zhì)分析試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)方法原理1高位發(fā)熱量天然氣發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算方法GB/T11062-1998根據(jù)氣體的組成計(jì)算發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)等物性參數(shù)2總硫含量天然氣中總硫的測(cè)定氧化微庫(kù)侖法GB/T11061-1997在高溫下，含硫天然氣在石英轉(zhuǎn)化管中與氧氣混合燃燒，硫轉(zhuǎn)化成二氧化硫，隨氮?dú)膺M(jìn)入滴定池與碘發(fā)生反應(yīng)，消耗的碘由電解碘化鉀得到補(bǔ)充。根據(jù)法拉第電解定律，由電解所消耗的電量計(jì)算出樣品中硫的含量，并用標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行校正。3硫化氫含量天然氣中硫化氫含量的測(cè)定碘量法GB/T11060.1-1998用過(guò)量的乙酸鋅溶液吸收氣樣中的硫化氫，生成硫化鋅沉淀。加入過(guò)量的碘溶液以氧化生成的硫化鋅，剩余的碘用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。4二氧化碳含量天然氣組成分析氣相色譜法GB/T13610-2003氣相色譜法，外標(biāo)定量5水露點(diǎn)天然氣水露點(diǎn)的測(cè)定冷卻鏡面凝析濕度計(jì)法GB/T17283-1998樣品氣流經(jīng)一金屬鏡面（鏡面溫度可以人為降低并能準(zhǔn)確測(cè)量），當(dāng)鏡面溫度降低至水蒸汽開始凝析時(shí)，此時(shí)的溫度為該壓力下氣體的水露點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)取樣天然氣組成分析天然氣組分分析氣相色譜法具有代表性的氣樣和已知組成的標(biāo)氣，在同樣的操作條件下，用氣相色譜法進(jìn)行分離，將二者對(duì)應(yīng)的各組分進(jìn)行比較，用標(biāo)氣的組成數(shù)據(jù)計(jì)算氣樣相應(yīng)的組成。計(jì)算時(shí)可采用峰高、峰面積，或二者都采用。色譜分析儀的工作原理色譜分析儀的工作原理色譜分析儀的工作原理毛細(xì)色譜柱橫截面分離=溶解性差異球體固相測(cè)量原理峰值區(qū)域由檢測(cè)器信號(hào)組合而成尖峰分離效果越好意味著測(cè)量精度越高影響尖峰分離的主要因素:色譜柱的類型溫度載氣的壓力色譜儀工作原理水露點(diǎn)危害及測(cè)試測(cè)定水露點(diǎn)/水含量的重要性1、在天然氣管道輸送中，水含量的高低直接反映出水分在管道中的凝析條件。因此它是天然氣加工、輸送工藝設(shè)計(jì)中的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2、如果天然氣中含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體，其水含量的高低將直接影響輸氣管道的腐蝕程度。3、如果天然氣中水分含量太高，會(huì)造成液態(tài)水在管道中集聚，降低管輸效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)生成水化物而引起管道堵塞。這一點(diǎn)對(duì)以壓縮天然氣為燃料的天然氣汽車加氣站極為重要?！羰⒄袷幘w式水分儀傳感器內(nèi)部沉積在石英表面的水分敏感層吸附水分子后，會(huì)導(dǎo)致其質(zhì)量發(fā)生變化，振蕩頻率隨之變化。其振蕩頻率的變化量與樣氣中的水汽濃度呈一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以露點(diǎn)為單位表示的水分含量在水分濃度的基礎(chǔ)上計(jì)算得出。◆激光式水分儀激光式水分測(cè)試信仰采用波長(zhǎng)調(diào)制吸收光譜對(duì)氣體中的微量水分進(jìn)行測(cè)量。其基本原理是朗伯-比耳定律。即當(dāng)單色光穿過(guò)均勻氣體介質(zhì)時(shí)透射光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度成一定的比例關(guān)系。不同的物質(zhì)對(duì)光能量的吸收具有很強(qiáng)的選擇性，水分濃度與光的吸收率之間具有顯著的線性，以露點(diǎn)為單位表示的水分含量在水分濃度的基礎(chǔ)上計(jì)算得出水露點(diǎn)檢測(cè)分析定義：在恒定的壓力下，天然氣中的水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度。通過(guò)降低天然氣的溫度，使其中氣態(tài)水的溫度降到剛好沒有液態(tài)水，同時(shí)使水的相對(duì)濕度趨于100%。如果天然氣溫度繼續(xù)降低會(huì)凝結(jié)成液態(tài)水，當(dāng)最早觀察到冷凝現(xiàn)象時(shí)的溫度即為該天然氣的水露點(diǎn)。冷鏡式水露點(diǎn)儀測(cè)量原理：被測(cè)氣體在恒定壓力下，以一定流量流經(jīng)露點(diǎn)儀測(cè)定室中的拋光金屬鏡面，該鏡面溫度可以人為降低并能準(zhǔn)確測(cè)量。當(dāng)氣體中的水蒸氣隨著鏡面溫度的逐漸降低而達(dá)到飽和時(shí)，開始析出凝析物，此時(shí)所測(cè)量到的鏡面溫度即為該壓力下氣體的水露點(diǎn)。可以通過(guò)水露點(diǎn)計(jì)算氣體中的水含量。水露點(diǎn)檢測(cè)分析主要干擾物質(zhì)（1）固體雜質(zhì)和油污

當(dāng)固體粒子或粉塵進(jìn)入儀器并附著在鏡面上時(shí)，會(huì)防礙露點(diǎn)的觀察。使光電法測(cè)定露點(diǎn)值偏高，為防止固體雜質(zhì)的干擾,一般在儀器的入氣口裝過(guò)濾器，而過(guò)濾器對(duì)氣體中的水分應(yīng)無(wú)吸附。如果被測(cè)氣體中有油污，在氣體進(jìn)入測(cè)定室之前應(yīng)出去。

（2）以蒸汽形式存在的雜質(zhì)

烴類能在鏡面上凝析，如果烴露點(diǎn)低于水露點(diǎn)時(shí)，不會(huì)影響測(cè)定，在烴露點(diǎn)高于水露點(diǎn)時(shí)，烴類先于水蒸汽而凝析，將影響水露點(diǎn)的觀察。

注意：如果樣品氣中含有甲醇，則此方法測(cè)得的是甲醇和水混合物的露點(diǎn)，比實(shí)際水露點(diǎn)偏高。當(dāng)已知甲醇含量時(shí)，可以對(duì)水露點(diǎn)進(jìn)行修正。水露點(diǎn)檢測(cè)分析美國(guó)CHANDLER13-1210手動(dòng)露點(diǎn)儀典型露點(diǎn)儀結(jié)構(gòu)1—

數(shù)字顯示器2—溫度顯示屏3—壓力表4—樣品池5—鏡面6—導(dǎo)冷桿7—致冷室

8—溫度計(jì)探頭9—致冷容器10—三腳支架11—觀察孔12—出口閥13—入口閥

美國(guó)CHANDLER13-1210手動(dòng)露點(diǎn)儀冷鏡式水露點(diǎn)測(cè)試步驟1.連接管線：2.系統(tǒng)檢漏：3.吹掃儀器：4.調(diào)節(jié)流量：用管線將儀器和氣源連接，在儀器出口處接一流量計(jì)，排放口應(yīng)遠(yuǎn)離測(cè)試點(diǎn)；

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)無(wú)泄露，否則會(huì)由于空氣中水分的滲入而使測(cè)定結(jié)果偏高；

用樣品氣吹掃管線和測(cè)定室一段時(shí)間，直到排盡其中空氣為止；

完全打開儀器入口閥，通過(guò)部分關(guān)閉出口閥來(lái)調(diào)節(jié)樣品氣壓力和流量，以保證測(cè)定室中樣品連續(xù)及測(cè)試壓力相對(duì)穩(wěn)定；（1～5L/min）

5.鏡面降溫：6.觀察結(jié)露：7.觀察消露：8.重復(fù)測(cè)定：9.結(jié)果計(jì)算：

間斷地打開制冷閥，一次打開時(shí)間為幾秒鐘，以確保鏡面溫度遞減速度不超過(guò)1℃/min。（如果水含量非常低，最好不超過(guò)5℃/min）

完全關(guān)閉制冷閥，讓鏡面升溫，記下消露溫度；

重復(fù)步驟3至7，直到連續(xù)兩次所測(cè)結(jié)露和消露溫度差值在±2℃以內(nèi)；

結(jié)露和消露溫度的平均值即為所測(cè)氣體在該壓力下的水露點(diǎn)。

觀察鏡面和內(nèi)部溫度顯示，注意不銹鋼鏡面中央，當(dāng)出現(xiàn)第一滴露時(shí)，記下結(jié)露溫度；

冷鏡式水露點(diǎn)測(cè)試步驟注意事項(xiàng)

——試漏：整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)無(wú)泄露，否則會(huì)由于滲入空氣中的水分而使測(cè)量結(jié)果偏高?！庸芫€應(yīng)盡可能短，其尺寸應(yīng)在測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的壓降可忽略；除鏡面外，儀器其余部分和取樣管線的溫度必須高于水露點(diǎn)，否則水蒸氣將會(huì)在最冷點(diǎn)發(fā)生凝析。——如果氣體樣品中水分含量較低，在其凝析溫度范圍內(nèi)，鏡面冷卻速度應(yīng)盡可能慢。——流量控制：出口流量調(diào)得過(guò)大時(shí)，則氣體在容器中停留時(shí)間短，水分隨氣流帶走，不易集聚。此時(shí)，測(cè)出的水露點(diǎn)偏低。如果流量過(guò)小，測(cè)定室吹掃不完全，使所測(cè)氣體沒有代表性。一般將樣品氣流量調(diào)到（1～5）L/min?！M管冷鏡露點(diǎn)儀使用的是基準(zhǔn)測(cè)量方法，但其需要人員的耐心和操作技巧才能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果?！饵c(diǎn)的外觀、形狀和在鏡面的位置會(huì)因樣品氣