天然气气质分析

关于天然气气质分析主要内容天然气气质指标色谱工作原理水露点危害及检测第2页,共36页，2024年2月25日，星期天天然气的气质要求天然气气质要求的本质是从安全卫生、环境保护和经济利益三方面的因素综合考虑气质指标的制定。

ISO13686:1998“天然气质量指标”描述了应该考虑的典型指标和相应的试验方法，但对各类指标不作定量的规定。第3页,共36页，2024年2月25日，星期天

天然气的气质要求

ISO13686:1998天然气质量指标气体组成：大量组分C1-C6、CO2

少量组分H2HeO2CO不饱和烃微量组分H2SCOS硫醇总硫水分物理性质：Hs和W、d、Z、露点其它性质：液态水和烃、固体颗粒、其它气体第4页,共36页，2024年2月25日，星期天天然气气质分析GB17820天然气技术指标项目一类二类三类高位发热量/（MJ/m3）≥3631.431.4总硫（以硫计）/mg/m3≤60200350硫化氢/（mg/m3）≤620350二氧化碳，%≤2.03.0----水露点/℃在交接点压力下，水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃。在输送条件下，当管道管顶埋地温度为0℃时，水露点应不高于-5℃；第5页,共36页，2024年2月25日，星期天天然气气质分析试验方法标准序号检测项目标准名称标准代号方法原理1高位发热量天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法GB/T11062-1998根据气体的组成计算发热量、密度、相对密度和沃泊指数等物性参数2总硫含量天然气中总硫的测定氧化微库仑法GB/T11061-1997在高温下，含硫天然气在石英转化管中与氧气混合燃烧，硫转化成二氧化硫，随氮气进入滴定池与碘发生反应，消耗的碘由电解碘化钾得到补充。根据法拉第电解定律，由电解所消耗的电量计算出样品中硫的含量，并用标准样进行校正。3硫化氢含量天然气中硫化氢含量的测定碘量法GB/T11060.1-1998用过量的乙酸锌溶液吸收气样中的硫化氢，生成硫化锌沉淀。加入过量的碘溶液以氧化生成的硫化锌，剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。4二氧化碳含量天然气组成分析气相色谱法GB/T13610-2003气相色谱法，外标定量5水露点天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法GB/T17283-1998样品气流经一金属镜面（镜面温度可以人为降低并能准确测量），当镜面温度降低至水蒸汽开始凝析时，此时的温度为该压力下气体的水露点。第6页,共36页，2024年2月25日，星期天现场取样第7页,共36页，2024年2月25日，星期天天然气组成分析第8页,共36页，2024年2月25日，星期天天然气组分分析气相色谱法具有代表性的气样和已知组成的标气，在同样的操作条件下，用气相色谱法进行分离，将二者对应的各组分进行比较，用标气的组成数据计算气样相应的组成。计算时可采用峰高、峰面积，或二者都采用。第9页,共36页，2024年2月25日，星期天色谱分析仪的工作原理第10页,共36页，2024年2月25日，星期天色谱分析仪的工作原理第11页,共36页，2024年2月25日，星期天色谱分析仪的工作原理毛细色谱柱横截面分离=溶解性差异球体固相第12页,共36页，2024年2月25日，星期天测量原理第13页,共36页，2024年2月25日，星期天峰值区域由检测器信号组合而成尖峰分离效果越好意味着测量精度越高影响尖峰分离的主要因素:色谱柱的类型温度载气的压力色谱仪工作原理第14页,共36页，2024年2月25日，星期天水露点危害及测试测定水露点/水含量的重要性1、在天然气管道输送中，水含量的高低直接反映出水分在管道中的凝析条件。因此它是天然气加工、输送工艺设计中的重要基础数据。2、如果天然气中含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体，其水含量的高低将直接影响输气管道的腐蚀程度。3、如果天然气中水分含量太高，会造成液态水在管道中集聚，降低管输效率，严重时会生成水化物而引起管道堵塞。这一点对以压缩天然气为燃料的天然气汽车加气站极为重要。第15页,共36页，2024年2月25日，星期天◆石英振荡晶体式水分仪传感器内部沉积在石英表面的水分敏感层吸附水分子后，会导致其质量发生变化，振荡频率随之变化。其振荡频率的变化量与样气中的水汽浓度呈一定的对应关系。以露点为单位表示的水分含量在水分浓度的基础上计算得出。第16页,共36页，2024年2月25日，星期天◆激光式水分仪激光式水分测试信仰采用波长调制吸收光谱对气体中的微量水分进行测量。其基本原理是朗伯-比耳定律。即当单色光穿过均匀气体介质时透射光强度和入射光强度成一定的比例关系。不同的物质对光能量的吸收具有很强的选择性，水分浓度与光的吸收率之间具有显著的线性，以露点为单位表示的水分含量在水分浓度的基础上计算得出第17页,共36页，2024年2月25日，星期天水露点检测分析定义：在恒定的压力下，天然气中的水蒸气达到饱和时的温度。通过降低天然气的温度，使其中气态水的温度降到刚好没有液态水，同时使水的相对湿度趋于100%。如果天然气温度继续降低会凝结成液态水，当最早观察到冷凝现象时的温度即为该天然气的水露点。第18页,共36页，2024年2月25日，星期天冷镜式水露点仪测量原理：被测气体在恒定压力下，以一定流量流经露点仪测定室中的抛光金属镜面，该镜面温度可以人为降低并能准确测量。当气体中的水蒸气随着镜面温度的逐渐降低而达到饱和时，开始析出凝析物，此时所测量到的镜面温度即为该压力下气体的水露点。可以通过水露点计算气体中的水含量。水露点检测分析第19页,共36页，2024年2月25日，星期天主要干扰物质（1）固体杂质和油污

当固体粒子或粉尘进入仪器并附着在镜面上时，会防碍露点的观察。使光电法测定露点值偏高，为防止固体杂质的干扰,一般在仪器的入气口装过滤器，而过滤器对气体中的水分应无吸附。如果被测气体中有油污，在气体进入测定室之前应出去。

（2）以蒸汽形式存在的杂质

烃类能在镜面上凝析，如果烃露点低于水露点时，不会影响测定，在烃露点高于水露点时，烃类先于水蒸汽而凝析，将影响水露点的观察。

注意：如果样品气中含有甲醇，则此方法测得的是甲醇和水混合物的露点，比实际水露点偏高。当已知甲醇含量时，可以对水露点进行修正。水露点检测分析第20页,共36页，2024年2月25日，星期天美国CHANDLER13-1210手动露点仪第21页,共36页，2024年2月25日，星期天典型露点仪结构1—

数字显示器2—温度显示屏3—压力表4—样品池5—镜面6—导冷杆7—致冷室

8—温度计探头9—致冷容器10—三脚支架11—观察孔12—出口阀13—入口阀

美国CHANDLER13-1210手动露点仪第22页,共36页，2024年2月25日，星期天冷镜式水露点测试步骤1.连接管线：2.系统检漏：3.吹扫仪器：4.调节流量：用管线将仪器和气源连接，在仪器出口处接一流量计，排放口应远离测试点；

整个测试系统应无泄露，否则会由于空气中水分的渗入而使测定结果偏高；

用样品气吹扫管线和测定室一段时间，直到排尽其中空气为止；

完全打开仪器入口阀，通过部分关闭出口阀来调节样品气压力和流量，以保证测定室中样品连续及测试压力相对稳定；（1～5L/min）

第23页,共36页，2024年2月25日，星期天5.镜面降温：6.观察结露：7.观察消露：8.重复测定：9.结果计算：

间断地打开制冷阀，一次打开时间为几秒钟，以确保镜面温度递减速度不超过1℃/min。（如果水含量非常低，最好不超过5℃/min）

完全关闭制冷阀，让镜面升温，记下消露温度；

重复步骤3至7，直到连续两次所测结露和消露温度差值在±2℃以内；

结露和消露温度的平均值即为所测气体在该压力下的水露点。

观察镜面和内部温度显示，注意不锈钢镜面中央，当出现第一滴露时，记下结露温度；

冷镜式水露点测试步骤第24页,共36页，2024年2月25日，星期天注意事项

——试漏：整个测试系统应无泄露，否则会由于渗入空气中的水分而使测量结果偏高。——取样管线应尽可能短，其尺寸应在测定过程中产生的压降可忽略；除镜面外，仪器其余部分和取样管线的温度必须高于水露点，否则水蒸气将会在最冷点发生凝析。——如果气体样品中水分含量较低，在其凝析温度范围内，镜面冷却速度应尽可能慢。第25页,共36页，2024年2月25日，星期天——流量控制：出口流量调得过大时，则气体在容器中停留时间短，水分随气流带走，不易集聚。此时，测出的水露点偏低。如果流量过小，测定室吹扫不完全，使所测气体没有代表性。一般将样品气流量调到（1～5）L/min。——尽管冷镜露点仪使用的是基准测量方法，但其需要人员的耐心和操作技巧才能获得准确的测量结果。——水露点的外观、形状和在镜面的位置会因样品气的温度、压力及其中含有其他杂质（如：气体甲醇、乙二醇和其他异物）的不同而发生变化。注意事项

第26页,共36页，2024年2月25日，星期天清洁镜面水露点成像第27页,共36页，2024年2月25日，星期天水露点水露点成像第28页,共36页，2024年2月25日，星期天过水露点水露点成像第29页,共36页，2024年2月25日，星期天彩色烃环水露点成像第30页,共36页，2024年2月25日，星期天烃露点水露点成像第31页,共36页，2024年2月25日，星期