天然气气质标准及检测分析方法.ppt

1、1.蒋红，西南石油大学，天然气质量指标及分析测试标准，2。内容提要，天然气专业标准体系和质量指标建立的目标和要求，由机构进行分析和修订国内天然气质量标准，分析和测试天然气质量，计算和测量天然气物理性质。首先，天然气专业标准体系和机构，国际标准化组织(标准化组织)于1988年成立了天然气技术委员会(标准化组织/技术委员会193)，从事天然气和天然气替代品(气体燃料)从生产到分配到最终用户的术语、质量规格、测量方法、取样、测试和分析的标准化。自国际标准化组织/技术合作193建立以来，已经制定和修订了40多项国际标准化组织标准、技术规格和技术报告。为了加快天然气工业标准化技术与国际标准接轨的步伐，1

2、998年在石油工业标准化技术委员会内成立了天然气标准化委员会(NGSC)。1999年3月，为了促进天然气工业的发展，满足天然气工业快速发展带来的日益增长的标准化要求，国家批准成立国家天然气标准化委员会(SAC/TC 2444)。委员会是国家标准化组织，其主要职责是根据国家标准化法律法规和相关政策，规范天然气专业领域从生产(井口)到用户全过程中天然气和天然气替代品的术语、质量、测量方法、取样、测试和分析方法。5，1。天然气专业标准体系及机构，一般采用基础标准、井口天然气标准、管道天然气标准、压缩天然气标准、液化天然气标准、天然气替代品标准、煤层气标准、6、2。制定质量指标的目标和要求，充分发挥环

3、境效益。天然气中的硫化氢、总硫、二氧化碳和汞等成分确保生产、输配系统的长期稳定运行。天然气中的硫化氢、其他硫化物、二氧化碳和其他杂质成分是金属材料的腐蚀介质。在运营中实现最佳成本和效益，满足用户的需求和期望，为企业获取最大效益。国际标准化组织天然气技术委员会(ISO/TC 193)于1998年发布了ISO13686-1998 天然气质量指标，国际标准ISO 13686 天然气，该标准原则上规定了天然气管道运输中涉及的控制参数(组分和性质)，列出了描述天然气管道运输质量应考虑的典型指标和相应的试验方法，但没有，8，3，ISO 13686-1998天然气质量指标，ISO国际标准的主要指标，9，3，

4、ISO 13686-1998天然气质量指标和ISO 13686规定的控制指标分为三类：一是与经济利益密切相关的指标，如成分和热值；一是与安全、环境和健康密切相关的指标，如硫化氢和总硫；一是与管道的安全运行指标有关，如水、液态烃和固体颗粒。本国际标准体现了从经济效益、安全健康和环境保护三个方面综合考虑天然气质量指标的基本原则。由于不同国家生产的天然气成分有很大差异，即使同一国家不同地区生产的天然气成分也有很大差异，不同的天然气用途要求不同的质量，因此，每个国家都应根据自己的实际情况制定自己的天然气标准。10，4，GB 17820-1999 天然气质量指标。1999年，在修订SY 7514-88的

5、基础上，中国颁布了GB 17820-1999 天然气质量指标。根据行业标准SY 7514-1988 天然气，本标准总结了近10年的实践经验，参照国际标准化组织13686-19，按照总硫和硫化氢含量对天然气进行分类、11、4、GB 17820-1999 天然气、12、4、GB 17820-1999 天然气，中国石油天然气股份有限公司Q/Y30-2002、13、4、GB 17820-1999 天然气 质量指标规定的长输管道质量技术指标，天然气热值较高的天然气总硫含量按GB/T 11061确定；天然气中硫化氢含量的测量应按照GB/T 11060.1进行；天然气中二氧化碳含量的测量应按照GB/T 13

6、610进行；天然气水的露点应根据GB/T 17283确定；天然气取样应按照GB/T 13609进行，取样点应在合同规定的天然气交接点。14，5。分析国外天然气质量指标，主要发达国家的天然气质量指标(如美国、俄罗斯、德国、英国、法国等。)与国际标准ISO13686的总体技术相一致，制定天然气质量指标所遵循的原则及其相应的测试方法基本相同，但主要区别在于一些指标的具体值不同。在附录中，ISO 13686详细介绍了美国、德国、英国、法国等国家在制定天然气质量指标时遵循的原则、具体值和相应的测试方法。15，5，国外气体质量指数分析，一些发达国家的管道天然气质量指数，16，5，国外气体质量指数分析，EA

7、SEE气体质量指数分析，17，5，国外气体质量指数分析，俄罗斯国家气体质量标准( oct 5542-87)，18技术要求规定于1993年10月51.40-19日。六.国内质量标准的分析与建议。将GB 17820-1999与俄罗斯和欧洲EASE-gas提出的质量指标进行比较，GB 17820-1999缺少对硫醇、烃露点、粉尘、机械杂质等的要求。臭烘烘的界面也很模糊，容易引起争议。至于水露点，由于对环境温度没有明确的定义和规定，很难对水露点在标准应用中是否合格做出令人信服的判断。20.六.国内气质标准的分析与建议。在GB 17820-1999 天然气规定的五项技术指标中，只有较高的热值与经济利益直

8、接相关，标准规定天然气热值应大于31.4 MJ/m3。目前，我国尚未采用能源计量，这一指标的重要性难以体现，法规相对宽松，未能充分体现天然气行业按质定价的基本原则；随着天然气燃烧和利用数量和比例的迅速增加，天然气互换性的研究和标准化应尽快提上议事日程。作为气体互换性的关键指标沃泊指数，它是以安全系数为基础的。不符合该指标的气体设备可能存在安全隐患。分析和建议国内质量标准，改变气体分类范围和沃泊指数，可能会对输配电网的效率、设备和容量产生影响，从而改变分类管理、维护习惯和频率、气体镇流或家用和工业用电气设备的混合。在GB/T 13611-1992 天然气中，根据沃泊指数对气体(包括作为燃料的天然

9、气)进行了明确分类，并提出了互换性要求。由于GB 17820是既作为燃料又作为化工原料的商品天然气的产品标准，建议在数据附录中只列出本规范中的气体分类表和互换性要求，以方便GB 17820的使用，文本中不作要求，以保证标准的广泛适用性。22.国内气体质量标准的分析和建议，总硫的概念包括一系列有机硫化合物，天然气中可能有碳氧硫化物、低级硫醇、甲基硫化物和二硫化碳。当天然气用作工业或民用燃料时，该指数由有机硫化合物燃烧产生的二氧化硫量对环境和人体的危害程度决定。最近的研究表明，硫醇对金属腐蚀有一定的影响，这是俄罗斯和欧洲规定天然气中硫醇含量的原因之一。总硫含量指数，23。六.国内燃气质量标准的分析

10、与建议。俄罗斯国家标准规定，当天然气中硫醇含量超过36毫克/立方米时，应通过单独的管道供应。加拿大阿尔伯塔省商业天然气的允许总硫含量不应超过115毫克/立方米，而出口到美国的天然气的总硫含量必须降低到23毫克/立方米。欧洲天然气能源交换合理化协会(EASE-Gas)规定，总硫含量应低于30毫克/立方米。GB 17820-1999没有规定硫醇含量，其控制主要通过规定总硫含量来实现。根据近年的测试数据，商品天然气的总硫含量远低于标准中规定的一类气、二类气和三类气的指标。建议结合国外指标要求和测试数据的统计情况，适当降低该指标。总硫含量指数，24。六.国内气体质量标准的分析与建议，规定天然气中硫化氢

11、含量在于控制对人体的危害和对输配系统的腐蚀。大量研究表明，当湿天然气中硫化氢含量小于6mg/m3时，对金属材料没有腐蚀作用。当含量不超过20毫克/立方米时，对钢材无明显腐蚀或腐蚀程度在工程可接受范围内。然而，根据发达国家长输管道输送的天然气中硫化氢含量指标，几乎全部不超过6 mg/m3 7 mg/m3。硫化氢含量指数，25。六.国内质量标准的分析与建议。对于我国内部腐蚀严重的输配系统，只有一种气体指标适用于输配系统；二类气体指标适用于民用和工业，但输配系统硫化氢含量高；三种气体的硫化氢含量指数偏高。随着天然气质量管理的加强和健康安全环保管理的需要，目前各油气田不允许三种气体作为商品天然气进入输

12、配系统销售，取消三种气体指标可以进一步使我国的标准与国际先进水平接轨。26.国内质量标准的分析与建议。天然气中的二氧化碳作为一种杂质成分，会对大气温室效应和管道腐蚀产生影响，因此在大多数国家的质量标准中都有规定。一般来说，在发达国家不超过2%(摩尔分数)。然而，在GB 17820-1999中，天然气中二氧化碳的含量被确定为不超过3%(摩尔分数)。目前，中国的商品天然气是按体积计量的，二氧化碳含量与净化厂的商品率(经济效益)直接相关。但是，实施能源计量后，高二氧化碳含量只会白白降低管道的输送能力，增加输气的电耗，增加输配电系统的运行成本，因此其含量不应设置得太高。建议天然气中二氧化碳含量不超过2

13、%。二氧化碳含量指数，27。六.国内燃气质量标准的分析与建议。国外一般采用两种不同的方式来规定天然气的含水量指标：管道输送条件下的含水量绝对值或水露点。后者在GB 17820-1999中采用，相对直观，目前在国外广泛使用，指标相对先进。GB 17820对水露点指标的定义模糊，没有明确指出环境温度的准确定义和指标，增加了实施的难度。俄罗斯家用行业标准(2004年10月54日)根据不同的地区和季节有四个不同的指标，指标之间的差异达到23，合理地解决了气质要求与生产成本之间的矛盾。然而，地理和气候GB 17820-1999明确规定：“在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气中不应有液态烃”。该法规是

14、定性的，缺乏可操作性，而俄罗斯和EASE-gas制定了具体的指标。碳氢化合物含量和碳氢化合物露点指示器，29。六.国内燃气质量标准的分析与建议。目前还没有相关的烃露点测量方法标准，也没有进行全国性的烃露点数据调查，因此很难提出具体的指标。我国已经开始研究烃露点的测定方法，但要实现标准化还需要一段时间。因此，建议参照国外标准提出明确的指标要求，但不是作为贸易交接的强制性要求，而只是供企业在质量控制中参考，待条件成熟后再转化为强制性要求。烃含量和烃露点指数，30。六.国内气体质量标准的分析和建议，由于氧气会与天然气形成爆炸性气体混合物，在运输和配送过程中，氧气还会氧化硫醇形成更具腐蚀性的产品，商业

15、天然气中的氧气含量应从安全或防腐的角度进行调节。德国的商业气体标准规定氧气含量不应超过1%(体积)；-OCT 5542规定其不应超过1%(体积)；10月51.40日规定，温暖地区的氧气含量不得超过0.5%，EASE-gas规定，氧气含量不得超过0.0升%。建议在GB 17820中规定氧气含量，并采用Q/SY 30-2002的指标要求，即长距离管道输送的天然气中的氧气含量应小于0.5%。氧含量指数，31。六.国内燃气质量标准的分析与建议。虽然GB 17820-1999没有规定商品天然气中机械杂质的具体指标，但第5项中明确规定“天然气中固体颗粒的含量不应影响天然气的运输和利用”，这与国际标准136

16、86是一致的。多年的输配系统运行状况表明，我国输配系统天然气中固体杂质含量偏高，其严重程度影响了系统的安全运行，因此正在制定天然气中固体颗粒含量的相关标准。根据 oct5542的规定，该指标可确定为不超过1.0毫克/立方米。固体杂质的指数不仅应规定其含量，还应规定其粒度。国家标准天然气 (GB 18047-2000)规定压缩天然气中固体颗粒的直径应小于5米。该规定也适用于天然气输配系统。固体颗粒(机械杂质)指数，32。六.对国内质量标准的分析和建议，天然气作为一种家用燃料，应具有可检测的气味，以便在发生泄漏时及时发现，避免事故的发生。因此，应在气味不足的天然气中加入增味剂，这已被发达国家的民用天然气广泛采用。建议在修订GB 17820-1999时，应明确规定天然气除臭的接口和责任，以确保天然气作为民用气体的安全使用。气