一種含硫氣體的元素硫取樣器及元素硫含量測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油天然氣組分檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含硫氣體的元素硫取樣器及元素硫含量測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高含硫氣田在開采過程中，隨著溫度、壓力的變化，可能會出現(xiàn)元素硫沉積的現(xiàn)象。元素硫沉積會對氣體的輸送造成阻塞，同時也會帶來嚴(yán)重的腐蝕問題，威脅氣田的安全生產(chǎn)。因此需要對高含硫氣田天然氣中的元素硫含量進(jìn)行準(zhǔn)備測量，從而預(yù)測元素硫沉積可能發(fā)生的部位，為針對硫沉積的削減措施提供基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)，保障高含硫氣田的安全開米。
[0003]含硫天然氣中元素硫含量極低，且分布不均勻，通用的測量方法是將樣品采集到一個取樣器中，然后通過降壓的方式使元素硫沉積在取樣器內(nèi)，再加入試劑與取樣器中的元素硫反應(yīng)形成溶液，最后通過測定溶液中元素硫的含量來計算氣體中的元素硫含量。
[0004]獲取代表性樣品是準(zhǔn)確分析樣品組分含量的關(guān)鍵。采用何種材料的取樣器，取決于待取樣品的性質(zhì)。天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，還可能含有少量的含硫化合物、汞、二氧化碳等。針對天然氣中不同組分測定要求，發(fā)明了各種不同的取樣器，如鋁合金氣瓶、玻璃瓶、聚四氟乙烯瓶等。
[0005]在發(fā)明人實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中的取樣器大多是針對天然氣中烴類、硫化物和汞等組分，沒有專門用于取樣天然氣中元素硫的。現(xiàn)有的各種取樣器，對取樣器的筒體和閥體的清洗以及清洗后的溶液的收集只能通過取樣閥口來操作，取樣閥口的直徑較小，造成清洗過程十分繁瑣且不能較為完整地收集沉積在取樣器內(nèi)壁的元素硫，對于天然氣中元素硫的含量測量的準(zhǔn)確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含硫氣體的元素硫取樣器及元素硫含量測量方法，技術(shù)方案如下:
[0008]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含硫氣體的元素硫取樣器，所述取樣器包括:取樣筒體、可拆卸式密封連接于所述取樣筒體兩端的第一密封閥體及第二密封閥體、用于啟閉所述第一密封閥體及所述第二密封閥體通路的第一啟閉閥及第二啟閉閥、與所述第二啟閉閥連接的卸壓裝置；
[0009]所述取樣筒體開設(shè)有軸向通孔，所述第一密封閥體和所述第二密封閥體上分別開設(shè)有通氣孔，所述第一啟閉閥與所述第一密封閥體連接，且所述第一啟閉閥通過所述第一密封閥體的通氣孔與所述軸向通孔連通，所述第二啟閉閥與所述第二密封閥體連接，且所述第二啟閉閥通過所述第二密封閥體的通氣孔與所述軸向通孔連通；
[0010]所述取樣筒體的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述第一密封閥體的一端設(shè)置有外螺紋，所述第一密封閥體與所述取樣筒體螺紋連接；所述第二密封閥體的一端設(shè)置有外螺紋，所述第二密封閥體與所述取樣筒體螺紋連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述卸壓裝置包括吸收管及吸收瓶，所述吸收管的一端與第二啟閉閥連接，所述吸收管的另一端與所述吸收瓶連通，所述吸收管中設(shè)置有石英棉固體吸附劑，所述吸收瓶中設(shè)置有三苯膦化學(xué)吸收液。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一密封閥體、第二密封閥體、第一啟閉閥及第二啟閉閥的內(nèi)徑相匹配。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一密封閥體、第二密封閥體、第一啟閉閥及第二啟閉閥的內(nèi)徑為4-20mmo
[0014]進(jìn)一步地，所述第一啟閉閥及所述第二啟閉閥均是針形閥。
[0015]進(jìn)一步地，所述取樣筒體的兩端均沿筒體內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形密封圈，所述環(huán)形密封圈分別封住所述第一密封閥體及所述第二密封閥體與所述取樣筒體的連接處。
[0016]進(jìn)一步地，所述軸向通孔的直徑為30_100mm。
[0017]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種含硫氣體的元素硫含量測量方法，適用于使用上述元素硫取樣器進(jìn)行測量，所述方法包括:
[0018]對所述取樣器進(jìn)行抽真空；
[0019]將含硫氣體通入真空狀態(tài)的所述取樣器中；
[0020]確定所述含硫氣體的取樣體積；
[0021]對所述取樣器進(jìn)行泄壓處理，使得所述取樣器內(nèi)的氣壓維持在正常大氣壓；
[0022]對所述取樣器進(jìn)行吹掃；
[0023]拆解所述取樣器，使用溶硫溶劑清洗拆解后的所述取樣器的組件并回收清洗溶液；
[0024]使用色譜方法測定所述清洗溶液中元素硫的含量并確定元素硫質(zhì)量；
[0025]根據(jù)所述元素硫質(zhì)量及所述取樣體積，計算含硫氣體中的元素硫含量。
[0026]進(jìn)一步地，所述將含硫氣體通入真空狀態(tài)的所述取樣器中，包括:使用取樣導(dǎo)管連接第一啟閉閥與含硫氣體，持續(xù)輸送所述含硫氣體給所述取樣器，在所述取樣器中的氣壓與輸送的所述含硫氣體的氣壓相同后，關(guān)閉所述第一啟閉閥。
[0027]進(jìn)一步地，所述確定所述含硫氣體的取樣體積，包括:
[0028]確定所述取樣器的容積，獲取取樣器中所述含硫氣體的溫度、壓力以及壓縮因子，根據(jù)所述容積、溫度、壓力及壓縮因子計算所述含硫氣體的取樣體積。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是:
[0030]通過使用可拆卸式的第一密封閥體及第二密封閥體密封取樣筒體的兩端，在對含硫氣體完成取樣后可以使用卸壓裝置對取樣筒體進(jìn)行泄壓，使得含硫氣體中的元素硫完全的沉積出來，泄壓完成后拆解取樣器，可以高效完整地收集沉積在第一密封閥體、第二密封閥體、取樣筒體內(nèi)壁以及卸壓裝置中的元素硫，可拆卸式組裝的取樣器使得收集操作更加方便，能夠更加準(zhǔn)確地測量含硫氣體中元素硫的含量。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種含硫氣體的元素硫取樣器的結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1提供的取樣筒體及相關(guān)組件的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種含硫氣體的元素硫含量測量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0035]實(shí)施例1
[0036]參見圖1-2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含硫氣體(尤其是含硫天然氣)的元素硫取樣器，該取樣器包括:取樣筒體1、可拆卸式密封連接于取樣筒體1兩端的第一密封閥體2及第二密封閥體3、用于啟閉第一密封閥體2及第二密封閥體3通路的第一啟閉閥4及第二啟閉閥5、與第二啟閉閥5連接的卸壓裝置8 ;
[0037]取樣筒體1開設(shè)有軸向通孔6，第一密封閥體2和第二密封閥體3上分別開設(shè)有通氣孔，第一啟閉閥4與第一密封閥體2連接，且第一啟閉閥4通過第一密封閥體2的通氣孔21與軸向通孔6連通，第二啟閉閥5與第二密封閥體3連接，且第二啟閉閥5通過第二密封閥體3的通氣孔31與軸向通孔6連通。
[0038]具體地，含硫氣體如含硫天然氣采集出來后在輸送管道中的氣壓較高，高壓狀態(tài)下元素硫物理溶解、化學(xué)溶解于天然氣中，此時元素硫分散在天然氣中，取樣后通過對取樣氣體進(jìn)行降壓的方式可以使元素硫與天然氣分離，使得元素硫單獨(dú)沉積在取樣器的內(nèi)壁上，再加入試劑與內(nèi)壁上的元素硫反應(yīng)就可以形成溶液以便于后續(xù)測量；本實(shí)施例中的取樣器的各個組件是以可拆卸的形式組裝在一起的，相對于現(xiàn)有技術(shù)中只能通過取樣器端的較小直徑的取樣閥口進(jìn)行元素硫的溶解收集，拆解后的取樣器的組件的可操作面大，能夠更加方便、更加完整的收集元素硫，提高了后續(xù)元素硫含量測量的準(zhǔn)確度；經(jīng)試驗(yàn)，本實(shí)施例的取樣器可取樣的含硫天然氣壓力可達(dá)70MPa，測量誤差小于10%。卸壓裝置8用于在元素硫含量測量時對取樣筒體1中的高壓取樣氣體進(jìn)行卸壓處理，保證元素硫在適宜的壓力環(huán)境下完全沉積出來。卸壓裝置8與第二啟閉閥5之間的管路上還可以連通一個壓力表9，壓力表9用于監(jiān)測從取樣筒體1中通入卸壓裝置8中的含硫氣體的氣壓，當(dāng)氣壓趨于常壓時，元素硫沉積完全，泄壓操作結(jié)束。
[0039]進(jìn)一步地，取樣筒體1的兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋，第一密封閥體2的一端設(shè)置有外螺紋，第一密封閥體2與取樣筒體1螺紋連接；第二密封閥體3的一端設(shè)置有外螺紋，第二密封閥體3與取樣筒體1螺紋連接。
[0040]具體地，依靠螺紋旋緊的連接方式，可以進(jìn)一步保證第一密封閥體2、第二密封閥體3和取樣筒體1之間的密封性，避免取樣筒體1內(nèi)部的高壓樣品氣體發(fā)生泄漏，從而影響元素硫的測量準(zhǔn)確度。
[0041 ] 進(jìn)一步地,卸壓裝置8包括吸收管8a及吸收瓶8b,吸收管8a的一端與第二啟閉閥5連接，吸收管8a的另一端與吸收瓶8b連通，吸收管8a中設(shè)置有石英棉固體吸附劑，吸收瓶8b中設(shè)置有三苯膦化學(xué)吸收液。
[0042]具體地，石英棉固體吸附劑和三苯膦化學(xué)吸收液用于吸收含硫氣體中的元素硫，較佳地，本實(shí)施例中吸收管8a可以是U形管，在其他實(shí)現(xiàn)方式中，吸收管8a也可以是直管，吸收管8a與吸收瓶8b之間通過細(xì)管連通，連通的細(xì)管插入吸收瓶8b中的三苯膦化學(xué)吸收液中，取樣筒體1中的含硫氣體在取樣完成后氣壓較高，需要通過卸壓裝置8進(jìn)行泄壓使得含硫氣體達(dá)到常壓以完成元素硫的沉積，此時部分含硫氣體會流經(jīng)卸壓裝置8，需要使用特定的吸附劑和吸收液來收集流經(jīng)卸壓裝置8的含硫氣體中的元素硫。
[0043]第一密封閥體2的通氣孔21、第二密封閥體3的通氣孔31和軸向通孔6可以同軸設(shè)置。
[0044]進(jìn)一步地，所述第一密封閥體、第二密封閥體、第一啟閉閥及第二啟閉閥的內(nèi)徑相匹配。所述第一密封閥體、第二密封閥體、第一啟閉閥及第二啟閉閥的內(nèi)徑可以為4-20_。
[0045]具體地，取樣筒體1是對含硫氣體進(jìn)行取樣的主體，所以相對于取樣筒體1的軸向通孔的直徑，用于輔助密封取樣筒體1的密封閥體以及啟閉通道的啟閉閥的內(nèi)徑都較小，可以盡量減少筒體內(nèi)中殘留的元素硫。
[0046]進(jìn)一步地，取樣筒體1的兩端均沿筒體內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形密封圈7，環(huán)形密封圈7分別封住第一密封