一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，利用硫化物和銅片起反應(yīng)生成有顏色的硫化銅原理，當(dāng)天然氣通過氣體檢測管時，銅片產(chǎn)生了一定的顏色，利用ASTM比色板進(jìn)行比較，從而可以快速地定量出硫化物的含量；本方法采用串聯(lián)的氣體脫水管即防止了氣體中含有的大量水分影響檢測結(jié)果，又起到了過濾作用，同時防止天然氣中大分子等一些機(jī)械雜質(zhì)在銅片上附著，從而有效地消除了對銅片讀數(shù)造成影響的因素；本方法取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快,檢測精度高,方法檢測限低，ASTM比色板還可以重復(fù)再利用五年到十年，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)運用，快速有效地控制氣體中硫含量，真正為天然氣的生產(chǎn)和運輸起到管控作用，減少經(jīng)濟(jì)損失作用。
【專利說明】一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體中雜質(zhì)的檢測方法，特別涉及一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種儲量很大、輸送方便、成本低廉、清潔無灰渣、熱值較高及燃燒產(chǎn)物對環(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勢來看，采用天然氣作為城?zhèn)燃?xì)獾闹饕獨庠?，已成為?dāng)前的發(fā)展方向。在我國，近十多年來凡是有條件的城市如天津、成都、北京等地，都相繼通過管道將鄰近油、氣田的天然氣送入市區(qū)，作為城鎮(zhèn)的燃?xì)鈿庠础?br> [0003]天然氣的主要組分是甲烷(CH4),在各種烴類分子中，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，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)。
[0004]天然氣和人工燃?xì)庖粯樱际怯晒艿浪偷接脩艏抑?，不像液化石油氣那樣要用鋼瓶裝運與使用，用完后還必須換瓶，因而使用起來省時、省力。尤其是對于居住在高層建筑的用戶，或?qū)τ诶先醪埖挠脩魜碇v，其方便性就更為明顯。當(dāng)然，對于散居的用戶居民，采用瓶裝的液化石油氣可不受居住區(qū)域、地點和條件的限制，因此也是靈活方便的。
[0005]在我國的南方及中部大部分城市由于天然氣供應(yīng)量相對充足，加氣站點較多氣價相對便宜，所以天然氣用量增大，很多城市的燃?xì)馄囈呀?jīng)全部轉(zhuǎn)換成為天然氣氣源，而且燃?xì)馄囓囆蜕踔烈灿尚⌒娃I車發(fā)展到大型的公交汽車；以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點。
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。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)電價較低，具有較強(qiáng)的競爭力。
[0006]盡管天然氣的氣源很豐富，但運輸問題早已成為頭疼問題，包括鋼瓶運輸，和長途管道運輸。主要原因是天然氣中含有大量的不飽和丁烯烴、可溶性固體殘渣、硫及硫的化合物等；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，還有個重要條件就是催化效應(yīng)，即氣源中所含的可溶性固體殘渣，而這種可溶性固體殘渣又叫硫化物，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，長期積累會阻塞供氣系統(tǒng)，讓供氣系統(tǒng)在幾天之內(nèi)甚至一周都無法正常工作，嚴(yán)重的會導(dǎo)致長途管道癱瘓，清理蒸發(fā)器及管路系統(tǒng)的清理時間普遍增長至六個月或者更長。這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了天然氣管道運輸?shù)拈L途發(fā)展，同時給供氣方和廣大天燃?xì)庥脩魩砹艘欢ǖ慕?jīng)濟(jì)損失等。
[0007]眾所周知，天然氣中含有大量的不飽和烯烴，尤其是硫化物，在管道運輸和特定的壓力壓強(qiáng)下，很容易與其硫化物起聚合反應(yīng)，給天然氣的管道運輸帶來了嚴(yán)重的阻力；其次，天然氣中的硫化物含量高低也是直接衡量氣體本身質(zhì)量的差異程度。因此，對天然氣中的硫化物的控制是產(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。但在國內(nèi)天然氣現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，都提及對硫化物的監(jiān)控方法，分別是亞甲藍(lán)法和電量法，操作起來比較繁瑣而且比較浪費時間。廣大技術(shù)人員一直都在努力尋找到一種直接氣體進(jìn)樣而且快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的缺點，提供一種操作簡單，快速定量，簡便易操作和成本低廉的快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，本方法分為四個步驟，分別是準(zhǔn)備工作、取樣、進(jìn)樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現(xiàn)的:
步驟一，準(zhǔn)備工作
1、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細(xì)沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉(zhuǎn)360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發(fā)亮為主；需要注意的是:切勿用手直接接觸銅片，因為手上的汗液會腐蝕銅片，同時也不能用硫化橡膠手套拿捏銅片，這樣直接影響檢測結(jié)果；
2、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測；需要注意的是:無論用過還是沒有用過的氣體檢測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，在擰上金屬蓋，防止里面有上次檢測殘留下的硫化物或者空氣中的硫化物，對檢測結(jié)果造成影響；
3、將銅片用細(xì)線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進(jìn)樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中；
步驟二，取樣
將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統(tǒng)閥門，打開取樣鋼瓶進(jìn)氣閥門，進(jìn)氣流量300?350mL/分鐘，10?15分鐘后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，打開鋼瓶出氣閥門將鋼瓶內(nèi)氣體放出，鋼瓶內(nèi)氣體壓力在0.15MPa時快速關(guān)閉出氣閥門(避免空氣中水分等雜質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對結(jié)果造成一定的影響)，然后再打開鋼瓶進(jìn)氣閥門進(jìn)氣，如此將鋼瓶重復(fù)置換3?5次后正式取樣；
步驟三，進(jìn)樣
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，設(shè)置鋼瓶里面的天燃?xì)庖?.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環(huán)狀不銹鋼管線，同時此不銹鋼管線的環(huán)狀全部浸入85~95°C水浴鍋里面，加熱讓天然氣更好地?fù)]發(fā)并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關(guān)上閥門(避免空氣中水分等雜質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對結(jié)果造成一定的影響)；
步驟四，比對檢測
將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手去拿，或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進(jìn)行比較，這樣我們就可以讀數(shù)出不同的等級的la，lb，2a，2b，2c，3a，3b，3c ；
如果讀數(shù)是la，銅片顏色幾乎沒變，就說明里面不含有硫化物，或者說硫化物含量在Ippm以下；如果等級是Ib,銅片略變深黃色,那么含有微量的硫化物,含量在I~5ppm ;如果等級是2a，銅片變成淡紅色，那么含有少量的硫化物，含量在5~IOppm ;如果等級是2b及其以上，銅片變成淡深紅色，那么含有大量的硫化物，含量在IOppm以上，建議選用專用的硫氯儀器進(jìn)行定量檢測。
[0010]所述步驟一中的不銹鋼管線采用(61/4英寸型號為316L BA管的不銹鋼管線。
[0011]所述步驟三的氣體檢測管采用可承受20Mpa的工作壓力，直徑為IOcm的金屬管。
[0012]所述步驟三中的環(huán)狀5m不銹鋼進(jìn)樣管線為直徑在10~12cm，長5m，環(huán)繞成圓圈狀至少10圈，均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2~3mm的不銹鋼管線。
[0013]所述步驟三中的氣體脫水管為圓形，直徑為5cm，長為10cm，里面盛裝有直徑至少為3X的分子篩。
[0014]所述步驟四中的鑷子為采用聚`四氟乙烯材質(zhì)制成的鑷子。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本方法取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快，檢測精度高，方法檢測限低，ASTM比色板還可以重復(fù)再利用五年到十年，為天燃?xì)獾钠焚|(zhì)起到內(nèi)控作用，甚至可以在天燃?xì)獾脑搭^將此技術(shù)運用，快速有效地控制氣體中硫含量，真正為天然氣的生產(chǎn)和運輸起到管控作用，減少經(jīng)濟(jì)損失作用。
【具體實施方式】
[0016]下面將舉一個最佳實施例說明該方法:
儀器設(shè)備準(zhǔn)備工作:
(1)烘箱:設(shè)置溫度為:100±5°C;
(2)針形微調(diào)閥:一段接取樣鋼瓶5/8與環(huán)狀不銹鋼管線相連接；
(3)不銹鋼取樣鋼瓶:4L，壓力在20MPa以上，工作溫度為-80~50°C。
[0017](4)環(huán)狀不銹鋼進(jìn)樣管線:長5m,環(huán)繞成圓圈狀,直徑在10~12cm,至少10圈,均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2~3mm ;
(5)不銹鋼管線若干:CDi/4不銹鋼管線，規(guī)格為英制；
(6)氣體檢測管:直徑在IOcm左右；氣體壓力表:能精確至0.01MPa，至少能承受20MPa的壓力；
(7 )帶孔銅片，市場上可以購買到的銅片，長10cm，寬2cm，厚0.5cm ；
(8)進(jìn)口 ASTM比色板，上面有l(wèi)a，lb, 2a，2b，2c，3a，3b，3c等比色刻度，注意在避光的環(huán)境中保存，這樣可以延長比色板的使用年限； (9)砂紙，規(guī)格為粗砂和細(xì)沙兩種，市場上購買普通型號即可；
(10)脫水管:圓形，直徑為5cm，長10cm，里面盛裝直徑為3X或者4X分子篩，起到吸收微量水的用途。
[0018]本方法分為四個步驟，分別是準(zhǔn)備工作、取樣、進(jìn)樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現(xiàn)的:
步驟一，準(zhǔn)備工作
1、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細(xì)沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉(zhuǎn)360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發(fā)亮為主；需要注意的是:切勿用手直接接觸銅片，因為手上的汗液會腐蝕銅片，同時也不能用硫化橡膠手套拿捏銅片，這樣直接影響檢測結(jié)果；
2、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測；需要注意的是:無論用過還是沒有用過的氣體檢測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，在擰上金屬蓋，防止里面有上次檢測殘留下的硫化物或者空氣中的硫化物，對檢測結(jié)果造成影響；
3、將銅片用細(xì)線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進(jìn)樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中；
步驟二，取樣
將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統(tǒng)閥門，打開取樣鋼瓶進(jìn)氣閥門，進(jìn)氣流量300?350mL/分鐘，10?15分鐘后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，打開鋼瓶出氣閥門將鋼瓶內(nèi)氣體放出，鋼瓶內(nèi)氣體壓力在0.15MPa時快速關(guān)閉出氣閥門(避免空氣中水分等雜質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對結(jié)果造成一定的影響)，然后再打開鋼瓶進(jìn)氣閥門進(jìn)氣，如此將鋼瓶重復(fù)置換3?5次后正式取樣；
步驟三，進(jìn)樣
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，設(shè)置鋼瓶里面的天燃?xì)庖?.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環(huán)狀不銹鋼管線，同時此不銹鋼管線的環(huán)狀全部浸入85?95°C水浴鍋里面，加熱讓天燃?xì)飧玫負(fù)]發(fā)并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關(guān)上閥門(避免空氣中水分等雜質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對結(jié)果造成一定的影響)；
步驟四，比對檢測
將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進(jìn)行比較，這樣我們就可以讀數(shù)出不同的等級的la，lb，2a，2b，2c，3a，3b，3c ；
如果讀數(shù)是la，銅片顏色幾乎沒變，就說明里面不含有硫化物，或者說硫化物含量在Ippm以下；如果等級是Ib,銅片略變深黃色,那么含有微量的硫化物,含量在I?5ppm ;如果等級是2a，銅片變成淡紅色，那么含有少量的硫化物，含量在5?IOppm ;如果等級是2b及其以上，銅片變成淡深紅色，那么含有大量的硫化物，含量在IOppm以上，建議選用專用的硫氯儀器進(jìn)行定量檢測。
【權(quán)利要求】
1.一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是本方法分為四個步驟，分別是準(zhǔn)備工作、取樣、進(jìn)樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現(xiàn)的: 步驟一，準(zhǔn)備工作 1)、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細(xì)沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉(zhuǎn)360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發(fā)亮為主； 2)、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測； 3)、將銅片用細(xì)線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進(jìn)樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中； 步驟二，取樣 將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統(tǒng)閥門，打開取樣鋼瓶進(jìn)氣閥門，進(jìn)氣流量300?350mL/分鐘，10?15分鐘后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，打開鋼瓶出氣閥門將鋼瓶內(nèi)氣體放出，鋼瓶內(nèi)氣體壓力在0.15MPa時快速關(guān)閉出氣閥門，然后再打開鋼瓶進(jìn)氣閥門進(jìn)氣，如此將鋼瓶重復(fù)置換3?5次后正式取樣； 步驟三，進(jìn)樣 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不銹鋼進(jìn)樣管線，設(shè)置鋼瓶里面的天然氣以0.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環(huán)狀不銹鋼進(jìn)樣管線，同時此不銹鋼進(jìn)樣管線的環(huán)狀全部浸入85?95°C水浴鍋里面，加熱讓天然氣更好地?fù)]發(fā)并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關(guān)上閥門，避免空氣中水分等雜質(zhì)反向滲透到鋼瓶中，對結(jié)果造成影響； 步驟四，比對檢測 將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進(jìn)行比較，從而進(jìn)行硫化物含量判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟一中的不銹鋼管線采用0>1/4英寸型號為316L BA管的不銹鋼管線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三的氣體檢測管采用可承受20Mpa的工作壓力，直徑為IOcm的金屬管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三中的環(huán)狀5m不銹鋼進(jìn)樣管線為直徑在10?12cm，長5m，環(huán)繞成圓圈狀至少10圈，均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2?3mm的不銹鋼管線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三中的氣體脫水管為圓形，直徑為5cm，長為10cm，里面盛裝有直徑至少為3X的分子篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟四中的鑷子為采用聚四氟乙烯材質(zhì)制成的鑷子。
【文檔編號】G01N21/78GK103499573SQ201310317229
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】金向華, 王海, 黃軍聘, 朱威莉 申請人:蘇州金宏氣體股份有限公司