CN103499573A - 一种快速检测天然气中硫化物含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，利用硫化物和铜片起反应生成有颜色的硫化铜原理，当天然气通过气体检测管时，铜片产生了一定的颜色，利用ASTM比色板进行比较，从而可以快速地定量出硫化物的含量；本方法采用串联的气体脱水管即防止了气体中含有的大量水分影响检测结果，又起到了过滤作用，同时防止天然气中大分子等一些机械杂质在铜片上附着，从而有效地消除了对铜片读数造成影响的因素；本方法取样简单，操作简便，成本低廉，分析速度快,检测精度高,方法检测限低，ASTM比色板还可以重复再利用五年到十年，为天然气的品质起到内控作用，甚至可以在天然气的源头将此技术运用，快速有效地控制气体中硫含量，真正为天然气的生产和运输起到管控作用，减少经济损失作用。

Description

一种快速检测天然气中硫化物含量的方法

技术领域

本发明涉及一种气体中杂质的检测方法，特别涉及一种快速检测天然气中硫化物含量的方法。 

背景技术

天然气是一种储量很大、输送方便、成本低廉、清洁无灰渣、热值较高及燃烧产物对环境污染小的优质能源，因此，是一种理想的城镇燃气气源。从世界能源利用的趋势来看，采用天然气作为城镇燃气的主要气源，已成为当前的发展方向。在我国，近十多年来凡是有条件的城市如天津、成都、北京等地，都相继通过管道将邻近油、气田的天然气送入市区，作为城镇的燃气气源。 

天然气的主要组分是甲烷（CH₄），在各种烃类分子中，它的碳原子数与氢原子数之比是最小的，而液化石油气的主要组分为丙烷（C₃H₈）、丙烯（C₃H₆）、丁烷（C₄H₁₀）和丁烯（C₄H₈），它们分子中的碳原子数与氢原子数之比就比甲烷要大。因此，甲烷完全燃烧后生成的烟气中由碳原子燃烧生成的二氧化碳含量最少。也就是说，天然气完全燃烧生成的烟气中的二氧化碳含量，比液化石油气完全燃烧生成的烟气中二氧化碳的含量要少，这对减少大气层的温室效应是有利的。此外，天然气中含硫、氮少，生成的烟气中二氧化硫及氧化氮等均较少。因此，采用天然气作燃气更有利于环境保护。 

天然气和人工燃气一样，都是由管道送到用户家中，不像液化石油气那样要用钢瓶装运与使用，用完后还必须换瓶，因而使用起来省时、省力。尤其是对于居住在高层建筑的用户，或对于老弱病残的用户来讲，其方便性就更为明显。当然，对于散居的用户居民，采用瓶装的液化石油气可不受居住区域、地点和条件的限制，因此也是灵活方便的。 

在我国的南方及中部大部分城市由于天然气供应量相对充足，加气站点较多气价相对便宜，所以天然气用量增大，很多城市的燃气汽车已经全部转换成为天然气气源，而且燃气汽车车型甚至也由小型轿车发展到大型的公交汽车；以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。  

除此之外，天然气还应用在：天然气化工工业，天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右； 天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。

尽管天然气的气源很丰富，但运输问题早已成为头疼问题，包括钢瓶运输，和长途管道运输。主要原因是天然气中含有大量的不饱和丁烯烃、可溶性固体残渣、硫及硫的化合物等；丁烯烃这种不饱和物质的化学性质很活泼，很容易发生聚合反应；在40℃左右就会发生自聚，导致丁烯及丁二烯等不饱和物质分子聚合的条件除温度、压力等因素外，还有个重要条件就是催化效应，即气源中所含的可溶性固体残渣，而这种可溶性固体残渣又叫硫化物，这些物质充当了聚合反应的引发剂或催化剂的角色，使天然气中不饱和物质发生了聚合，聚合后形成粘稠状物质，这种聚合物很能稳定，很难将之去除，长期积累会阻塞供气系统，让供气系统在几天之内甚至一周都无法正常工作，严重的会导致长途管道瘫痪，清理蒸发器及管路系统的清理时间普遍增长至六个月或者更长。这些现象严重影响了天然气管道运输的长途发展，同时给供气方和广大天燃气用户带来了一定的经济损失等。 

众所周知，天然气中含有大量的不饱和烯烃，尤其是硫化物，在管道运输和特定的压力压强下，很容易与其硫化物起聚合反应，给天然气的管道运输带来了严重的阻力；其次，天然气中的硫化物含量高低也是直接衡量气体本身质量的差异程度。因此，对天然气中的硫化物的控制是产业链发展中的主要环节之一，直接决定着天然气的发展。目前已经受到人们的大力关注与重视。但在国内天然气现有标准中，都提及对硫化物的监控方法，分别是亚甲蓝法和电量法，操作起来比较繁琐而且比较浪费时间。广大技术人员一直都在努力寻找到一种直接气体进样而且快速检测天然气中硫化物含量的方法。 

发明内容

本发明的发明目的是为了克服上述背景技术的缺点，提供一种操作简单，快速定量，简便易操作和成本低廉的快速检测天然气中硫化物含量的方法。 

本发明的技术方案是：一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，本方法分为四个步骤，分别是准备工作、取样、进样、比对检测，具体是通过如下工艺步骤实现的： 

步骤一，准备工作

1、铜片处理：将新购买的铜片或者用过的铜片先用粗砂打磨，然后用细沙打磨，打磨时需按照一个方向打磨，或者旋转360度方向打磨，最后用抹布擦拭干净，使得铜片表面光滑且发亮为主；需要注意的是：切勿用手直接接触铜片，因为手上的汗液会腐蚀铜片，同时也不能用硫化橡胶手套拿捏铜片，这样直接影响检测结果；

2、气体检测管处理：将气体检测管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干净后放在100±5℃的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，然后将两端拧上盖，等待检测；需要注意的是：无论用过还是没有用过的气体检测管都需要先用酒精清洗，然后用水清洗，再放在烘箱里面干燥，在拧上金属盖，防止里面有上次检测残留下的硫化物或者空气中的硫化物，对检测结果造成影响；

3、将铜片用细线系好，悬挂在气体检测管中央位置，气体检测管一端连接脱水管，脱水管外接不锈钢管线和气体进样分析专用快接接头，这样方便检测分析，气体检测管另一端也分别接不锈钢管线，将此管线插入10%的烯NaOH溶液中；

步骤二，取样

将不锈钢取样钢瓶连接到天然气样品的取样点上，打开连接系统阀门，打开取样钢瓶进气阀门，进气流量300～350mL/分钟，10～15分钟后，关闭进气阀门，打开钢瓶出气阀门将钢瓶内气体放出，钢瓶内气体压力在0.15MPa时快速关闭出气阀门（避免空气中水分等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响）,然后再打开钢瓶进气阀门进气，如此将钢瓶重复置换3～5次后正式取样；

步骤三，进样

将针型微调阀的5/8端接4L取样钢瓶上，另外一端接环状的5m不锈钢管线，设置钢瓶里面的天燃气以0.22MPa，300mL/分钟的速率来通过环状不锈钢管线，同时此不锈钢管线的环状全部浸入85～95℃水浴锅里面，加热让天然气更好地挥发并通过气体脱水管和气体检测管，检测时气体检测管必须要垂直与实验室台桌面，这样系住的铜片才可以垂直与气体检测管的中央位置，最后一直到0.15MPa时快速关上阀门（避免空气中水分等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响）；

步骤四，比对检测

将铜片用镊子从气体检测管中取出，不能直接用手去拿，或者带硫化物橡胶手套去取，用镊子夹住然后和ASTM比色板进行比较，这样我们就可以读数出不同的等级的1a，1b，2a，2b，2c，3a，3b,3c； 

如果读数是1a,铜片颜色几乎没变，就说明里面不含有硫化物，或者说硫化物含量在1ppm以下；如果等级是1b,铜片略变深黄色，那么含有微量的硫化物，含量在1～5ppm；如果等级是2a，铜片变成淡红色，那么含有少量的硫化物，含量在5～10ppm；如果等级是2b及其以上，铜片变成淡深红色，那么含有大量的硫化物，含量在10ppm以上，建议选用专用的硫氯仪器进行定量检测。

所述步骤一中的不锈钢管线采用Ф1/4英寸型号为316L BA管的不锈钢管线。 

所述步骤三的气体检测管采用可承受20Mpa的工作压力，直径为10cm的金属管。 

所述步骤三中的环状5m不锈钢进样管线为直径在10～12cm，长5m,环绕成圆圈状至少10圈，均匀缠绕在一起且每两圈之间的距离为2～3mm的不锈钢管线。 

所述步骤三中的气体脱水管为圆形，直径为5cm，长为10cm，里面盛装有直径至少为3X的分子筛。 

所述步骤四中的镊子为采用聚四氟乙烯材质制成的镊子。 

本发明的有益效果是：本方法取样简单，操作简便，成本低廉，分析速度快,检测精度高,方法检测限低，ASTM比色板还可以重复再利用五年到十年，为天燃气的品质起到内控作用，甚至可以在天燃气的源头将此技术运用，快速有效地控制气体中硫含量，真正为天然气的生产和运输起到管控作用，减少经济损失作用。 

具体实施方式

下面将举一个最佳实施例说明该方法： 

仪器设备准备工作：

（1）    烘箱：设置温度为：100±5℃；

（2）    针形微调阀：一段接取样钢瓶5/8与环状不锈钢管线相连接；

（3）    不锈钢取样钢瓶：4L，压力在20MPa以上，工作温度为-80～50℃。

（4）    环状不锈钢进样管线：长5m,环绕成圆圈状，直径在10～12cm，至少10圈，均匀缠绕在一起且每两圈之间的距离为2～3mm； 

（5）    不锈钢管线若干：Ф1/4不锈钢管线，规格为英制；

（6）    气体检测管：直径在10cm左右；气体压力表：能精确至0.01MPa，至少能承受20MPa的压力；

（7）    带孔铜片，市场上可以购买到的铜片，长10cm，宽2cm，厚0.5cm；

（8）    进口ASTM比色板，上面有1a，1b，2a，2b，2c，3a，3b，3c等比色刻度，注意在避光的环境中保存，这样可以延长比色板的使用年限；

（9）    砂纸，规格为粗砂和细沙两种，市场上购买普通型号即可；

（10）脱水管：圆形，直径为5cm，长10cm，里面盛装直径为3X或者4X分子筛，起到吸收微量水的用途。

本方法分为四个步骤，分别是准备工作、取样、进样、比对检测，具体是通过如下工艺步骤实现的： 

步骤一，准备工作

1、铜片处理：将新购买的铜片或者用过的铜片先用粗砂打磨，然后用细沙打磨，打磨时需按照一个方向打磨，或者旋转360度方向打磨，最后用抹布擦拭干净，使得铜片表面光滑且发亮为主；需要注意的是：切勿用手直接接触铜片，因为手上的汗液会腐蚀铜片，同时也不能用硫化橡胶手套拿捏铜片，这样直接影响检测结果；

2、气体检测管处理：将气体检测管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干净后放在100±5℃的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，然后将两端拧上盖，等待检测；需要注意的是：无论用过还是没有用过的气体检测管都需要先用酒精清洗，然后用水清洗，再放在烘箱里面干燥，在拧上金属盖，防止里面有上次检测残留下的硫化物或者空气中的硫化物，对检测结果造成影响；

3、将铜片用细线系好，悬挂在气体检测管中央位置，气体检测管一端连接脱水管，脱水管外接不锈钢管线和气体进样分析专用快接接头，这样方便检测分析，气体检测管另一端也分别接不锈钢管线，将此管线插入10%的烯NaOH溶液中；

步骤二，取样

将不锈钢取样钢瓶连接到天然气样品的取样点上，打开连接系统阀门，打开取样钢瓶进气阀门，进气流量300～350mL/分钟，10～15分钟后，关闭进气阀门，打开钢瓶出气阀门将钢瓶内气体放出，钢瓶内气体压力在0.15MPa时快速关闭出气阀门（避免空气中水分等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响）,然后再打开钢瓶进气阀门进气，如此将钢瓶重复置换3～5次后正式取样；

步骤三，进样

将针型微调阀的5/8端接4L取样钢瓶上，另外一端接环状的5m不锈钢管线，设置钢瓶里面的天燃气以0.22MPa，300mL/分钟的速率来通过环状不锈钢管线，同时此不锈钢管线的环状全部浸入85～95℃水浴锅里面，加热让天燃气更好地挥发并通过气体脱水管和气体检测管，检测时气体检测管必须要垂直与实验室台桌面，这样系住的铜片才可以垂直与气体检测管的中央位置，最后一直到0.15MPa时快速关上阀门（避免空气中水分等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响）；

步骤四，比对检测

将铜片用镊子从气体检测管中取出，不能直接用手或者带硫化物橡胶手套去取，用镊子夹住然后和ASTM比色板进行比较，这样我们就可以读数出不同的等级的1a，1b，2a，2b，2c，3a，3b,3c； 

如果读数是1a,铜片颜色几乎没变，就说明里面不含有硫化物，或者说硫化物含量在1ppm以下；如果等级是1b,铜片略变深黄色，那么含有微量的硫化物，含量在1～5ppm；如果等级是2a，铜片变成淡红色，那么含有少量的硫化物，含量在5～10ppm；如果等级是2b及其以上，铜片变成淡深红色，那么含有大量的硫化物，含量在10ppm以上，建议选用专用的硫氯仪器进行定量检测。

Claims (6)

1.一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是本方法分为四个步骤，分别是准备工作、取样、进样、比对检测，具体是通过如下工艺步骤实现的：

步骤一，准备工作

1)、铜片处理：将新购买的铜片或者用过的铜片先用粗砂打磨，然后用细沙打磨，打磨时需按照一个方向打磨，或者旋转360度方向打磨，最后用抹布擦拭干净，使得铜片表面光滑且发亮为主； 

2)、气体检测管处理：将气体检测管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干净后放在100±5℃的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，然后将两端拧上盖，等待检测； 

3)、将铜片用细线系好，悬挂在气体检测管中央位置，气体检测管一端连接脱水管，脱水管外接不锈钢管线和气体进样分析专用快接接头，这样方便检测分析，气体检测管另一端也分别接不锈钢管线，将此管线插入10%的烯NaOH溶液中；

步骤二，取样

将不锈钢取样钢瓶连接到天然气样品的取样点上，打开连接系统阀门，打开取样钢瓶进气阀门，进气流量300～350mL/分钟，10～15分钟后，关闭进气阀门，打开钢瓶出气阀门将钢瓶内气体放出，钢瓶内气体压力在0.15MPa时快速关闭出气阀门,然后再打开钢瓶进气阀门进气，如此将钢瓶重复置换3～5次后正式取样；

步骤三，进样

将针型微调阀的5/8端接4L取样钢瓶上，另外一端接环状的5m不锈钢进样管线，设置钢瓶里面的天然气以0.22MPa，300mL/分钟的速率来通过环状不锈钢进样管线，同时此不锈钢进样管线的环状全部浸入85～95℃水浴锅里面，加热让天然气更好地挥发并通过气体脱水管和气体检测管，检测时气体检测管必须要垂直与实验室台桌面，这样系住的铜片才可以垂直与气体检测管的中央位置，最后一直到0.15MPa时快速关上阀门,避免空气中水分等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成影响；

步骤四，比对检测

将铜片用镊子从气体检测管中取出，不能直接用手或者带硫化物橡胶手套去取，用镊子夹住然后和ASTM比色板进行比较，从而进行硫化物含量判断。

2.根据权利要求1所述的一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是所述步骤一中的不锈钢管线采用Ф1/4英寸型号为316L BA管的不锈钢管线。

3.根据权利要求1所述的一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是所述步骤三的气体检测管采用可承受20Mpa的工作压力，直径为10cm的金属管。

4.根据权利要求1所述的一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是所述步骤三中的环状5m不锈钢进样管线为直径在10～12cm，长5m,环绕成圆圈状至少10圈，均匀缠绕在一起且每两圈之间的距离为2～3mm的不锈钢管线。

5.根据权利要求1所述的一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是所述步骤三中的气体脱水管为圆形，直径为5cm，长为10cm，里面盛装有直径至少为3X的分子筛。

6.根据权利要求1所述的一种快速检测天然气中硫化物含量的方法，其特征是所述步骤四中的镊子为采用聚四氟乙烯材质制成的镊子。