專(zhuān)利名稱(chēng)：一種檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體中雜質(zhì)的檢測(cè)方法，特別涉及一種檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法。
背景技術(shù)：
天然氣是一種儲(chǔ)量很大、輸送方便、成本低廉、清潔無(wú)灰渣、熱值較高及燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)質(zhì)能源，因此，是一種理想的城鎮(zhèn)燃?xì)鈿庠?。從世界能源利用的趨?shì)來(lái)看，采用天然氣作為城鎮(zhèn)燃?xì)獾闹饕獨(dú)庠矗殉蔀楫?dāng)前的發(fā)展方向。在我國(guó)，近十多年來(lái)凡是有條件的城市如天津、成都、北京等地，都相繼通過(guò)管道將鄰近油、氣田的天然氣送入市區(qū)，作為城鎮(zhèn)的燃?xì)鈿庠础?br> 天然氣的主要組分是甲烷(CH4),在各種烴類(lèi)分子中，它的碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比是最小的，而液化石油氣的主要組分為丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4Hltl)和丁烯 (C4H8),它們分子中的碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比就比甲烷要大。因此，甲烷完全燃燒后生成的煙氣中由碳原子燃燒生成的二氧化碳含量最少。也就是說(shuō)，天然氣完全燃燒生成的煙氣中的二氧化碳含量，比液化石油氣完全燃燒生成的煙氣中二氧化碳的含量要少，這對(duì)減少大氣層的溫室效應(yīng)是有利的。此外，天然氣中含硫、氮少，生成的煙氣中二氧化硫及氧化氮等均較少。因此，采用天然氣作燃?xì)飧欣诃h(huán)境保護(hù)。
天然氣和人工燃?xì)庖粯?，都是由管道送到用?hù)家中，不像液化石油氣那樣要用鋼瓶裝運(yùn)與使用，用完后還必須換瓶，因而使用起來(lái)省時(shí)、省力。尤其是對(duì)于居住在高層建筑的用戶(hù)，或?qū)τ诶先醪埖挠脩?hù)來(lái)講，其方便性就更為明顯。當(dāng)然，對(duì)于散居的用戶(hù)居民，采用瓶裝的液化石油氣可不受居住區(qū)域、地點(diǎn)和條件的限制，因此也是靈活方便的。
在我國(guó)的南方及中部大部分城市由于天然氣供應(yīng)量相對(duì)充足，加氣站點(diǎn)較多氣價(jià)相對(duì)便宜，所以天然氣用量增大，很多城市的燃?xì)馄?chē)已經(jīng)全部轉(zhuǎn)換成為天然氣氣源，而且燃?xì)馄?chē)車(chē)型甚至也由小型轎車(chē)發(fā)展到大型的公交汽車(chē)；以天然氣代替汽車(chē)用油，具有價(jià)格低、污染少、安全等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，天然氣還應(yīng)用在天然氣化工工業(yè)，天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80%左右；天然氣發(fā)電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經(jīng)濟(jì)效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
盡管天然氣的氣源很豐富，但運(yùn)輸問(wèn)題早已成為頭疼問(wèn)題，包括鋼瓶運(yùn)輸，和長(zhǎng)途管道運(yùn)輸。主要原因是天然氣中含有大量的不飽和丁烯烴、可溶性固體殘?jiān)⒘蚣傲虻幕衔锏?；丁烯烴這種不飽和物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)很活潑，很容易發(fā)生聚合反應(yīng)；在40°C左右就會(huì)發(fā)生自聚，導(dǎo)致丁烯及丁二烯等不飽和物質(zhì)分子聚合的條件除溫度、壓力等因素外，還有個(gè)重要條件就是催化效應(yīng)，即氣源中所含的可溶性固體殘?jiān)?，而這種可溶性固體殘?jiān)纸袡C(jī)械雜質(zhì)，這些物質(zhì)充當(dāng)了聚合反應(yīng)的引發(fā)劑或催化劑的角色，使天然氣中不飽和物質(zhì)發(fā)生了聚合，聚合后形成粘稠狀物質(zhì)，這種聚合物很能穩(wěn)定，很難將之去除，長(zhǎng)期積累會(huì)阻塞供氣系統(tǒng)，讓供氣系統(tǒng)在幾天之內(nèi)甚至一周都無(wú)法正常工作，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)途管道癱瘓，清理蒸發(fā)器及管路系統(tǒng)的清理時(shí)間普遍增長(zhǎng)至六個(gè)月或者更長(zhǎng)。這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了天然氣管道運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)途發(fā)展，同時(shí)給供氣方和廣大天然氣用戶(hù)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失等。
眾所周知，天然氣中含有大量的不飽和烯烴，尤其是機(jī)械雜質(zhì)，在管道運(yùn)輸和特定的壓力壓強(qiáng)下，很容易與其機(jī)械雜質(zhì)起聚合反應(yīng)，給天然氣的管道運(yùn)輸帶來(lái)了嚴(yán)重的阻力； 其次，天然氣中的機(jī)械雜質(zhì)含量高低也是直接衡量氣體本身質(zhì)量的差異程度。因此，對(duì)天然氣中的機(jī)械雜質(zhì)的控制是產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展中的主要環(huán)節(jié)之一，直接決定著天然氣的發(fā)展。目前已經(jīng)受到人們的大力關(guān)注與重視。但在國(guó)內(nèi)天然氣現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，都提及對(duì)機(jī)械雜質(zhì)的監(jiān)控方法，只提出了天然氣中不能含有可見(jiàn)的固體顆粒物，沒(méi)有明確規(guī)范出其指標(biāo)和相應(yīng)的檢測(cè)方法。廣大技術(shù)人員一直都在努力尋找到一種直接氣體進(jìn)樣方法來(lái)檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足之處，提供了一種操作簡(jiǎn)單， 快速定量，簡(jiǎn)便易操作和成本低廉的檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用天然氣中的可溶性固體殘?jiān)?機(jī)械雜質(zhì))通過(guò)氣體定量管時(shí)候，被氣體定量管的濾芯擋住；從而起到了實(shí)質(zhì)性的分離，而串聯(lián)的氣體定量管具有多重功能，防止了前氣體定量管過(guò)濾不徹底的情況，從而使后氣體定量管起到了二次的過(guò)濾功能；過(guò)濾結(jié)束后，將兩氣體定量管的濾芯放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來(lái)放在干燥器里面冷卻5分鐘，最后直到每濾芯稱(chēng)量前后質(zhì)量之差在O. 0002g為宜，利用差減法將兩濾芯的定量前后的質(zhì)量差再相加，得出一定質(zhì)量天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的質(zhì)量，最后此機(jī)械雜質(zhì)的質(zhì)量與天然氣的質(zhì)量相比例得出天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的含量；本發(fā)明的有益效果是取樣簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，成本低廉，分析速度快，檢測(cè)精度高，方法檢測(cè)限低，濾芯還可以重復(fù)再利用，為天然氣的品質(zhì)起到內(nèi)控作用，甚至可以在天然氣的源頭將此技術(shù)運(yùn)用，設(shè)置多級(jí)的氣體過(guò)濾裝置，真正為天然氣的生產(chǎn)和運(yùn)輸起到管控作用，減少經(jīng)濟(jì)損失作用。
具體實(shí)施方式
1.儀器設(shè)備(1)烘箱可以設(shè)置100±5°C；(2)針形微調(diào)閥一段接取樣鋼瓶5/8與環(huán)狀不銹鋼管線(xiàn)相連接；(3)不銹鋼取樣鋼瓶4L，壓力在IOMPa以上，工作溫度為-8(T50°C。
(4)環(huán)狀不銹鋼進(jìn)樣管線(xiàn)長(zhǎng)5m，環(huán)繞成圓圈狀，直徑在l(Tl2cm，至少10圈，均勻纏繞在一起且每?jī)扇χg的距離為2 3mm ；(5)不銹鋼管線(xiàn)若干Φ1/4不銹鋼管線(xiàn)，規(guī)格為英制；(6)氣體定量管直徑在IOcm左右；濾芯為聚四氟乙烯，孔徑在O.riOum ；(7)氣體壓力表能精確至O.OlMPa，至少在IOMPa以上；(8)電子天平能精確到O.0001克。
(9)干燥器內(nèi)裝分子篩或者硅膠；(10)水浴鍋，至少為兩孔，孔徑在2(T30cm，可加熱8(Tl00°C ；2.制備工作(1)將兩個(gè)氣體定量管串聯(lián)在一起，中間接Φ1/4管線(xiàn)，這樣利于氣體的流通，同時(shí)方便檢測(cè)分析，串聯(lián)定量管的一端接環(huán)狀不銹鋼進(jìn)樣管線(xiàn)，另外一也分別接Φ1/4管線(xiàn)，將此管線(xiàn)插入10%的烯NaOH溶液中；(2)將串聯(lián)的兩個(gè)定量管里的濾芯取出來(lái)，放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來(lái)放在干燥器里面冷卻5分鐘，記錄質(zhì)量為ml和m2，如此操作數(shù)次，直到每濾芯稱(chēng)量前后質(zhì)量之差在O. 0002g方可；第一次使用的過(guò)濾芯或使用三次以后必須用氯仿浸泡 2Γ36小時(shí)，然后取出，放在具有通風(fēng)廚里面通風(fēng)3飛小時(shí)后方可使用。因?yàn)樾聻V芯沒(méi)有使用過(guò)的情況下，濾芯里可能有一些灰塵或者粉狀顆粒，如果不處理就會(huì)影響結(jié)果，使檢測(cè)結(jié)果偏?。煌瑫r(shí)使用過(guò)三次以后，濾芯會(huì)被機(jī)械雜質(zhì)物堵塞，就會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，也讓檢測(cè)結(jié)果偏小。
3.檢測(cè)步驟(I)將不銹鋼取樣鋼瓶用合適的連接系統(tǒng)連接到天然氣樣品的取樣點(diǎn)上，打開(kāi)連接系統(tǒng)閥門(mén)，打開(kāi)取樣鋼瓶進(jìn)氣閥門(mén)，進(jìn)氣流量35(T400mL/分鐘，1(Γ 2分鐘后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)， 打開(kāi)鋼瓶出氣閥門(mén)將鋼瓶?jī)?nèi)氣體放出，鋼瓶?jī)?nèi)氣體壓力在0. 15ΜΡa時(shí)快速關(guān)閉出氣閥門(mén) (避免空氣中氧氣氮?dú)獾入s質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對(duì)結(jié)果造成一定的影響)，然后再打開(kāi)鋼瓶進(jìn)氣閥門(mén)進(jìn)氣。如此將鋼瓶重復(fù)置換3飛次后正式取樣。至少取兩組樣品，樣品取好后， 關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)，關(guān)閉連接系統(tǒng)閥門(mén)，拆解取樣連接裝置，最后在電子天平上稱(chēng)量并記錄質(zhì)量為wl ；(2)將針型微調(diào)閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環(huán)狀的5m不銹鋼管線(xiàn)，設(shè)置鋼瓶里面的天然氣以O(shè). 12MPa,400mL/分鐘的速率來(lái)通過(guò)環(huán)狀不銹鋼管線(xiàn)，同時(shí)此不銹鋼管線(xiàn)的環(huán)狀全部浸入85、5°C水浴鍋里面，讓加熱天然氣更好地?fù)]發(fā)并通過(guò)濾芯，最后一直到O. 15MPa時(shí)快速關(guān)上閥門(mén)(避免空氣中氧氣氮?dú)獾入s質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對(duì)結(jié)果造成一定的影響)，稱(chēng)量并記錄此時(shí)鋼瓶的質(zhì)量為w2 ；(3 )將串聯(lián)的兩定量管的濾芯取出，放在100 ± 5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來(lái)放在干燥器里面冷卻5分鐘，記錄質(zhì)量為m3和m4，如此操作數(shù)次，直到每濾芯稱(chēng)量前后質(zhì)量之差在O. 0002g方可；4.計(jì)算根據(jù)儀公式(I)就可以計(jì)算得天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的百分含量(A)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)天燃?xì)庵袡C(jī)械雜質(zhì)含量的方法，特征是本方法是通過(guò)如下工藝步驟實(shí)現(xiàn)的 (1)定量管準(zhǔn)備將兩個(gè)氣體定量管串聯(lián)在一起，中間接直徑為Φ1/4英寸的管線(xiàn)，這樣利于氣體的流通，同時(shí)方便檢測(cè)分析，串聯(lián)的定量管的一端接環(huán)狀不銹鋼進(jìn)樣管線(xiàn)，另外一也分別接Φ 1/4英寸管線(xiàn)并將此管線(xiàn)插入濃度為10%的烯NaOH溶液中，防止大氣污染等; (2)定量管中濾芯的準(zhǔn)備將串聯(lián)的兩個(gè)定量管里的濾芯取出來(lái)，放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來(lái)放在干燥器里面冷卻5分鐘，記錄質(zhì)量為ml和m2，如此操作數(shù)次，直到每濾芯稱(chēng)量前后質(zhì)量之差在O. 0002g方可；第一次使用的濾芯在使用后必須用氯仿浸泡然后通風(fēng)后方可使用，第一次使用的濾芯在連續(xù)三次使用后也必須用氯仿浸泡然后通風(fēng)后方可使用，所述氯仿浸泡時(shí)間都為24 36小時(shí)，所述的通風(fēng)為放在具有通風(fēng)廚里面通風(fēng)3 5小時(shí)； (3)取樣并稱(chēng)量取樣后鋼瓶的質(zhì)量將不銹鋼取樣鋼瓶用不銹鋼管線(xiàn)連接到天然氣樣品的取樣點(diǎn)上，打開(kāi)不銹鋼管線(xiàn)上的閥門(mén)，打開(kāi)取樣鋼瓶進(jìn)氣閥門(mén)，進(jìn)氣流量35(T400mL/分鐘，1(Γ12分鐘后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)鋼瓶出氣閥門(mén)將鋼瓶?jī)?nèi)氣體放出，鋼瓶?jī)?nèi)氣體壓力在O. 15MPa時(shí)快速關(guān)閉出氣閥門(mén)，從而避免空氣中氧氣氮?dú)獾入s質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對(duì)結(jié)果造成不利的影響；然后再打開(kāi)鋼瓶進(jìn)氣閥門(mén)進(jìn)氣，如此將鋼瓶重復(fù)置換3飛次后正式取樣，至少取兩組樣品，樣品取好后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)，關(guān)閉連接系統(tǒng)閥門(mén)，拆解取樣連接裝置，最后在電子天平上稱(chēng)量鋼瓶并記錄質(zhì)量為wl ； (4)樣品過(guò)濾并稱(chēng)量過(guò)濾樣品后鋼瓶的質(zhì)量將針型微調(diào)閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環(huán)狀的5m不銹鋼管線(xiàn)，設(shè)置鋼瓶里面的天然氣以O(shè). 12MPa，400mL/分鐘的速率來(lái)通過(guò)環(huán)狀不銹鋼管線(xiàn)，同時(shí)此不銹鋼管線(xiàn)的環(huán)狀全部浸入85、5°C水浴鍋里面，讓加熱天然氣更好地?fù)]發(fā)并通過(guò)濾芯，最后一直到O. 15MPa時(shí)快速關(guān)上閥門(mén)，從而避免空氣中氧氣氮?dú)獾入s質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對(duì)結(jié)果造成不利影響，稱(chēng)量并記錄此時(shí)鋼瓶的質(zhì)量為w2 ； (5)濾芯加熱干燥并稱(chēng)量其質(zhì)量將串聯(lián)的兩定量管的濾芯取出，放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后將濾芯取出來(lái)放在干燥器里面冷卻5分鐘，記錄質(zhì)量為m3和m4，如此操作數(shù)次，直到每濾芯稱(chēng)量前后質(zhì)量之差在O. 0002g方可； (6)計(jì)算: 根據(jù)儀公式(I)就可以計(jì)算得天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的百分含量(A)，
2.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法，其特征是述步驟(I)中的所用不銹鋼管線(xiàn)為Φ1/4英寸型號(hào)為316L BA管的不銹鋼管線(xiàn)。
3.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法，其特征是述步驟(I)的氣體定量管直徑在10cm，定量管里的濾芯為聚四氟乙烯，孔徑在 O. f lOum。
4.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)天然氣中機(jī)械雜質(zhì)含量的方法，其特征是述步驟(4)中環(huán)狀的5m不銹鋼管線(xiàn)長(zhǎng)5m，環(huán)繞成圓圈狀，直徑在l(Tl2cm，至少10圈，均勻纏繞在一起且每?jī)扇χg的距離為2 3mm。
全文摘要
本發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種檢測(cè)天燃?xì)庵袡C(jī)械雜質(zhì)含量的方法，利用天然氣中的機(jī)械雜質(zhì)通過(guò)氣體定量管時(shí)候，被氣體定量管的濾芯擋住,起到了實(shí)質(zhì)性的分離，而串聯(lián)的氣體定量管具有多重功能，防止了前氣體定量管過(guò)濾不徹底的情況，從而使后氣體定量管起到了二次的過(guò)濾功能；過(guò)濾結(jié)束后，將兩氣體定量管的濾芯加熱，然后冷卻，利用差減法將兩濾芯的定量前后的質(zhì)量差再相加，得出一定質(zhì)量天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的質(zhì)量，最后此機(jī)械雜質(zhì)的質(zhì)量與天然氣的質(zhì)量相比例得出天然氣中機(jī)械雜質(zhì)的含量；本發(fā)明具有取樣簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，成本低廉，分析速度快，檢測(cè)精度高，方法檢測(cè)限低的優(yōu)點(diǎn)。濾芯還可以重復(fù)再利用，為天然氣的品質(zhì)起到內(nèi)控作用，甚至可以在天然氣的源頭將此技術(shù)運(yùn)用，設(shè)置多級(jí)的氣體過(guò)濾裝置，真正為天然氣的生產(chǎn)和運(yùn)輸起到管控作用，減少經(jīng)濟(jì)損失作用。
文檔編號(hào)G01N5/04GK102980831SQ20121042744
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者金向華, 王海, 黃軍聘 申請(qǐng)人:蘇州金宏氣體股份有限公司