天然氣氣質分析1108

天然氣氣質分析

主要內容天然氣氣質指標色譜工作原理水露點危害及檢測天然氣的氣質要求天然氣氣質要求的本質是從安全衛生、環境保護和經濟利益三方面的因素綜合考慮氣質指標的制定。

ISO13686:1998“天然氣質量指標”描述了應該考慮的典型指標和相應的試驗方法，但對各類指標不作定量的規定。

天然氣的氣質要求

ISO13686:1998天然氣質量指標氣體組成：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：Hs和W、d、Z、露點其它性質：液態水和烴、固體顆粒、其它氣體天然氣氣質分析GB17820天然氣技術指標項目一類二類三類高位發熱量/（MJ/m3）≥3631.431.4總硫（以硫計）/mg/m3≤60200350硫化氫/（mg/m3）≤620350二氧化碳，%≤2.03.0----水露點/℃在交接點壓力下，水露點應比輸送條件下最低環境溫度低5℃。在輸送條件下，當管道管頂埋地溫度為0℃時，水露點應不高于-5℃；天然氣氣質分析試驗方法標準序號檢測項目標準名稱標準代號方法原理1高位發熱量天然氣發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法GB/T11062-1998根據氣體的組成計算發熱量、密度、相對密度和沃泊指數等物性參數2總硫含量天然氣中總硫的測定氧化微庫侖法GB/T11061-1997在高溫下，含硫天然氣在石英轉化管中與氧氣混合燃燒，硫轉化成二氧化硫，隨氮氣進入滴定池與碘發生反應，消耗的碘由電解碘化鉀得到補充。根據法拉第電解定律，由電解所消耗的電量計算出樣品中硫的含量，并用標準樣進行校正。3硫化氫含量天然氣中硫化氫含量的測定碘量法GB/T11060.1-1998用過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準溶液滴定。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，外標定量5水露點天然氣水露點的測定冷卻鏡面凝析濕度計法GB/T17283-1998樣品氣流經一金屬鏡面（鏡面溫度可以人為降低并能準確測量），當鏡面溫度降低至水蒸汽開始凝析時，此時的溫度為該壓力下氣體的水露點。現場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氣，在同樣的操作條件下，用氣相色譜法進行分離，將二者對應的各組分進行比較，用標氣的組成數據計算氣樣相應的組成。計算時可采用峰高、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色譜柱橫截面分離=溶解性差異球體固相測量原理峰值區域由檢測器信號組合而成尖峰分離效果越好意味著測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危害及測試測定水露點/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、輸送工藝設計中的重要基礎數據。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，會造成液態水在管道中集聚，降低管輸效率，嚴重時會生成水化物而引起管道堵塞。這一點對以壓縮天然氣為燃料的天然氣汽車加氣站極為重要。◆石英振蕩晶體式水分儀傳感器內部沉積在石英表面的水分敏感層吸附水分子后，會導致其質量發生變化，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應關系。以露點為單位表示的水分含量在水分濃度的基礎上計算得出。◆激光式水分儀激光式水分測試信仰采用波長調制吸收光譜對氣體中的微量水分進行測量。其基本原理是朗伯-比耳定律。即當單色光穿過均勻氣體介質時透射光強度和入射光強度成一定的比例關系。不同的物質對光能量的吸收具有很強的選擇性，水分濃度與光的吸收率之間具有顯著的線性，以露點為單位表示的水分含量在水分濃度的基礎上計算得出水露點檢測分析定義：在恒定的壓力下，天然氣中的水蒸氣達到飽和時的溫度。通過降低天然氣的溫度，使其中氣態水的溫度降到剛好沒有液態水，同時使水的相對濕度趨于100%。如果天然氣溫度繼續降低會凝結成液態水，當最早觀察到冷凝現象時的溫度即為該天然氣的水露點。冷鏡式水露點儀測量原理：被測氣體在恒定壓力下，以一定流量流經露點儀測定室中的拋光金屬鏡面，該鏡面溫度可以人為降低并能準確測量。當氣體中的水蒸氣隨著鏡面溫度的逐漸降低而達到飽和時，開始析出凝析物，此時所測量到的鏡面溫度即為該壓力下氣體的水露點。可以通過水露點計算氣體中的水含量。水露點檢測分析主要干擾物質（1）固體雜質和油污

當固體粒子或粉塵進入儀器并附著在鏡面上時，會防礙露點的觀察。使光電法測定露點值偏高，為防止固體雜質的干擾,一般在儀器的入氣口裝過濾器，而過濾器對氣體中的水分應無吸附。如果被測氣體中有油污，在氣體進入測定室之前應出去。

（2）以蒸汽形式存在的雜質

烴類能在鏡面上凝析，如果烴露點低于水露點時，不會影響測定，在烴露點高于水露點時，烴類先于水蒸汽而凝析，將影響水露點的觀察。

注意：如果樣品氣中含有甲醇，則此方法測得的是甲醇和水混合物的露點，比實際水露點偏高。當已知甲醇含量時，可以對水露點進行修正。水露點檢測分析美國CHANDLER13-1210手動露點儀典型露點儀結構1—

數字顯示器2—溫度顯示屏3—壓力表4—樣品池5—鏡面6—導冷桿7—致冷室

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

美國CHANDLER13-1210手動露點儀冷鏡式水露點測試步驟1.連接管線：2.系統檢漏：3.吹掃儀器：4.調節流量：用管線將儀器和氣源連接，在儀器出口處接一流量計，排放口應遠離測試點；

整個測試系統應無泄露，否則會由于空氣中水分的滲入而使測定結果偏高；

用樣品氣吹掃管線和測定室一段時間，直到排盡其中空氣為止；

完全打開儀器入口閥，通過部分關閉出口閥來調節樣品氣壓力和流量，以保證測定室中樣品連續及測試壓力相對穩定；（1～5L/min）

5.鏡面降溫：6.觀察結露：7.觀察消露：8.重復測定：9.結果計算：

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

完全關閉制冷閥，讓鏡面升溫，記下消露溫度；

重復步驟3至7，直到連續兩次所測結露和消露溫度差值在±2℃以內；

結露和消露溫度的平均值即為所測氣體在該壓力下的水露點。

觀察鏡面和內部溫度顯示，注意不銹鋼鏡面中央，當出現第一滴露時，記下結露溫度；

冷鏡式水露點測試步驟注意事項

——試漏：整個測試系統應無泄露，否則會由于滲入空氣中的水分而使測量結果偏高。——取樣管線應盡可能短，其尺寸應在測定過程中產生的壓降可忽略；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，否則水蒸氣將會在最冷點發生凝析。——如果氣體樣品中水分含量較低，在其凝析溫度范圍內，鏡面冷卻速度應盡可能慢。——流量控制：出口流量調得過大時，則氣體在容器中停留時間短，水分隨氣流帶走，不易集聚。此時，測出的水露點偏低。如果流量過小，測定室吹掃不完全，使所測氣體沒有代表性。一般將樣品氣流量調到（1～5）L/min。——盡管冷鏡露點儀使用的是基準測量方法，但其需要人員的耐心和操作技巧才能獲得準確的測量結果。——水露點的外觀、形狀和在鏡面的位置會因樣品氣