天然气气质分析.pptx

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1、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1页/共36页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。ISO 13686:1998“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2页/共36页 天然气的气质要求 ISO 13686:1998天然气质量指标气体组成：大量组分 C1-C6、CO2 少量组分 H2 He O2 CO 不饱和烃 微量组分 H2S COS 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3页/共36页天然气气质分析G

2、B17820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/m360200350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4页/共36页天然气气质分析试验方法标准序序号号检测项目检测项目标准名称标准名称标准代号标准代号方法原理方法原理1 1高位发高位发热量热量天然气发热量、密天然气发热量、密度、相对密度和沃度、相对密度和沃泊指数的计算方法泊指数的计算方法GB/T11062-GB/T11062-199819

3、98根根据据气气体体的的组组成成计计算算发发热热量量、密密度度、相相对对密密度度和沃泊指数等物性参数和沃泊指数等物性参数2 2总硫含量总硫含量天然气中总硫的测天然气中总硫的测定氧化微库仑法定氧化微库仑法GB/T11061-GB/T11061-19971997在在高高温温下下，含含硫硫天天然然气气在在石石英英转转化化管管中中与与氧氧气气混混合合燃燃烧烧，硫硫转转化化成成二二氧氧化化硫硫，随随氮氮气气进进入入滴滴定定池池与与碘碘发发生生反反应应，消消耗耗的的碘碘由由电电解解碘碘化化钾钾得得到到补补充充。根根据据法法拉拉第第电电解解定定律律，由由电电解解所所消消耗耗的的电电量量计计算算出出样样品品中

4、中硫硫的的含含量，并用标准样进行校正。量，并用标准样进行校正。3 3硫化氢硫化氢含量含量天然气中硫化氢含天然气中硫化氢含量的测定量的测定 碘量碘量法法GB/T11060.1GB/T11060.1-1998-1998用用过过量量的的乙乙酸酸锌锌溶溶液液吸吸收收气气样样中中的的硫硫化化氢氢，生生成成硫硫化化锌锌沉沉淀淀。加加入入过过量量的的碘碘溶溶液液以以氧氧化化生生成成的的硫硫化化锌锌，剩剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。4 4二氧化碳二氧化碳含量含量天然气组成分析天然气组成分析 气相色谱法气相色谱法GB/T13610-GB/T13610-20032003气相色谱

5、法，外标定量气相色谱法，外标定量5 5水露点水露点天然气水露点的测天然气水露点的测定定 冷却镜面凝析冷却镜面凝析湿度计法湿度计法GB/T17283-GB/T17283-19981998样样品品气气流流经经一一金金属属镜镜面面（镜镜面面温温度度可可以以人人为为降降低低并并能能准准确确测测量量），当当镜镜面面温温度度降降低低至至水水蒸蒸汽汽开开始始凝凝析析时时，此时的温度为该压力下气体的水露点此时的温度为该压力下气体的水露点。第5页/共36页现场取样第6页/共36页天然气组成分析第7页/共36页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

6、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8页/共36页色谱分析仪的工作原理第9页/共36页色谱分析仪的工作原理第10页/共36页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11页/共36页测量原理第12页/共36页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13页/共36页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

7、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14页/共36页石英振荡晶体式水分仪传传感感器器内内部部沉沉积积在在石石英英表表面面的的水水分分敏敏感感层层吸吸附附水水分分子子后后，会会导导致致其其质质量量发发生生变变化化，振振荡荡频频率率随随之之变变化化。其其振振荡荡频频率率的的变变化化量量与与样样气气中中的的水水汽汽浓浓度度呈呈一一定定的的对对应应关关系系。以以露露点点为为单单

8、位位表表示示的的水水分分含含量量在在水水分分浓浓度度的基础上计算得出。的基础上计算得出。第15页/共36页激光式水分仪激激光光式式水水分分测测试试信信仰仰采采用用波波长长调调制制吸吸收收光光谱谱对对气气体体中中的的微微量量水水分分进进行行测测量量。其其基基本本原原理理是是朗朗伯伯-比比耳耳定定律律。即即当当单单色色光光穿穿过过均均匀匀气气体体介介质质时时透透射射光光强强度度和和入入射射光光强强度度成成一一定定的的比比例例关关系系。不不同同的的物物质质对对光光能能量量的的吸吸收收具具有有很很强强的的选选择择性性，水水分分浓浓度度与与光光的的吸吸收收率率之之间间具具有有显显著著的的线线性性，以以露

9、露点点为为单单位位表表示示的的水水分分含含量量在在水水分分浓浓度度的基础上计算得出的基础上计算得出第16页/共36页 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17页/共36页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

10、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，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。点计算气体中的水含量。水露点检测分析第18页/共36页主要干扰物质（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

11、）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19页/共36页美国CHANDLER 13-1210手动露点仪第20页/共36页典型露点仪结构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CHANDLER 13-1210手动露点仪第21页/共36页冷

12、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；（15L/min）第22页/共36页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

13、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23页/共36页注意事项 试试漏漏：整整个个测测试试系系统统应应无无泄泄露露，否否则则会会由由于于渗入空气中的水分而使测量结果偏高。渗入空气中的水分而使测量结果偏高。取取样样管管线线应应尽尽可可能能短短，其其尺尺寸寸应应在在测测定定过过程程中中产产生生的的压压降降可可忽忽略略；除除镜镜面面外外，仪仪器器其其余余部部分分和和取取样样管管线线的的温温度

14、度必必须须高高于于水水露露点点，否否则则水水蒸蒸气气将将会会在最冷点发生凝析。在最冷点发生凝析。如如果果气气体体样样品品中中水水分分含含量量较较低低，在在其其凝凝析析温温度范围内，镜面冷却速度应尽可能慢。度范围内，镜面冷却速度应尽可能慢。第24页/共36页 流量控制：出口流量调得过大时，则气体在容器中停留时间流量控制：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。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。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

15、（一般将样品气流量调到（1 15 5）L/minL/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。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。不同而发生变化。注意事项 第25页/共36页清洁镜面清洁镜面水露点成像第26页/共36页水露点水露点水露点成像第27页/共36页过水露点过水露点水露点成像第28页/共36页彩色烃环彩色烃环水露点成像第29页/共36页烃露点烃露点水露点成像第30页/共36页过烃露点过烃露点#1水露点成像第31页/共36页过烃露点过烃露点#2水露点成像第32页/共36页过烃露点过烃露点#3水露点成像第33页/共36页过烃露点过烃露点#4水露点成像第34页/共36页烃冰点水露点成像第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页