一種檢測天然氣中二氧化碳含量的方法技術

本發明專利技術公開了一種檢測天然氣中二氧化碳含量的方法，其技術方案是：利用被測組分二氧化碳含量在GDX-502填充柱上能得到很好的分離效果而呈現特殊的信號，而這些信號被氦離子檢測器（HID）檢測到同時形成明顯的吸收峰，實踐表明形成的二氧化碳含量的峰面積與其含量成正比例關系；故將標氣中二氧化碳的峰面積與含量制作成標準工作曲線，然后將取好的天然氣樣品鋼瓶，用專用的不銹鋼管和針型閥接到氣相色譜進行檢測而得到相應的峰面積，最后調用制作好的二氧化碳標準曲線，儀器會通過外標法直接讀取并計算出天然氣樣品中CO2的含量；此發明專利技術用于檢測天然氣中二氧化碳含量,其優點是取樣簡單，操作簡便，分析速度快,檢測精度高,方法檢測限低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種氣體中雜質的檢測方法，特別涉及。
技術介紹
天然氣是一種儲量很大、輸送方便、成本低廉、清潔無灰渣、熱值較高及燃燒產物對環境污染小的優質能源，因此，是一種理想的城鎮燃氣氣源。從世界能源利用的趨勢來看，采用天然氣作為城鎮燃氣的主要氣源，已成為當前的發展方向。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，作為城鎮的燃氣氣源。天然氣的主要組分是甲烷(CH4),在各種烴類分子中，它的碳原子數與氫原子數之比是最小的，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與氫原子數之比就比甲烷要大。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，采用天然氣作燃氣更有利于環境保護。天然氣和人工燃氣一樣，都是由管道送到用戶家中，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，或對于老弱病殘的用戶來講，其方便性就更為明顯。當然，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域、地點和條件的限制，因此也是靈活方便的。在我國的南方及中部大部分城市由于天然氣供應量相對充足，加氣站點較多氣價相對便宜，所以天然氣用量增大，很多城市的燃氣汽車已經全部轉換成為天然氣氣源，而且燃氣汽車車型甚至也由小型轎車發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、安全等優點。 除此之外，天然氣還應用在天然氣化工工業，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。天然氣占氮肥生產原料的比重，世界平均為80%左右；天然氣發電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發電比例，減少環境污染的有效途徑，且從經濟效益看，天然氣發電的單位裝機容量所需投資少，建設工期短，上網電價較低，具有較強的競爭力。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的一定濃度二氧化碳氣體對地面集輸管道造成腐蝕甚至嚴重危害的事故頻頻發生，不僅給油氣田開發帶來了重大的經濟損失，同時也造成了一定的環境污染。近年來，我國牙哈凝析氣田天然氣的二氧化碳含量為0.6% 1%，采氣管道材質為碳鋼，從2002年開始地面管道已經多次發生刺漏。英國北海的ALPHA平臺，油氣中二氧化碳的含量為1. 5% 3. 0%,由碳錳鋼X52制成的管道僅用了兩個多月就發生了爆炸。挪威的Ekofisk油氣田，德國北部地區的油氣田，美國的一些油氣田以及中東油氣田等也存在二氧化碳腐蝕問題。因此，無論在國內還是國外，二氧化碳腐蝕都已成為一個不容忽視的問題。而天然氣集輸過程中，二氧化碳的含量高低就決定了腐蝕的程度，二氧化碳腐蝕最典型的特征表現為局部的點蝕、輪癬狀腐蝕和臺面狀坑蝕。其中，臺面狀坑蝕的穿孔率很高，通常腐蝕速率可達3 7mm/a，無氧時，腐蝕速率甚至高達20mm/a。這些現象嚴重影響了天然氣管道運輸的長途發展，同時給供氣方和廣大天然氣用戶帶來了一定的經濟損失等。因此，對天然氣中的二氧化碳含量的控制是產業鏈發展中的主要環節之一，直接決定著天然氣的發展。目前已經受到人們的大力關注與重視。國內天然氣現有標準中，提出了二氧化碳量化指標不超過3% (體積分數)，但是都用熱導檢測器件TCD來檢測的，而熱導檢測器件TCD的檢測重復性較差，且低含量的二氧化碳幾乎檢測不出來，這樣就根本不能為天然氣的管道運輸起到真正意義上的質量控制；同時，長期進樣檢測導致二氧化碳在分析柱上的積累，這種長期積累會污染檢測的樣品，讓樣品的檢測是失去了準確性與真正意義；然而處理這些積累時不一定徹底，且操作繁瑣，不利于檢測方法的普及等。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服
技術介紹
的不足，提供一種操作簡單，分析速度快，檢測精度高的檢測天然氣中二氧化碳含量的方法。本專利技術的技術原理是利用被測組分二氧化碳在GDX-502填充柱上能得到很好的分離效果而呈現特殊的信號，而這些信號被氦離子檢測器HID檢測到同時形成明顯的吸收峰，實踐表明形成的二氧化碳的峰面積與其含量成正比例關系；故將標氣中二氧化碳的峰面積與含量制作成標準工作曲線，然后將取好的天然氣樣品鋼瓶，用專用的不銹鋼管和針型閥接到氣相色譜進行檢測而得到相應的峰面積，最后調用制作好的二氧化碳標準曲線，儀器會通過外標法直接讀取并計算出天然氣樣品中二氧化碳的含量。本專利技術的專利技術目的是通過如下技術方案實現的一種檢測天燃氣中二氧化碳含量的方法，本方法是通過如下工藝步驟實現的 (O儀器的準備工作先打開氦氣開關，設置其載氣的流量為35mL/min，載氣的壓力為O. 19 MPa，氦氣通過管路接入氣相色譜儀器的載氣進口，然后啟動并設置氣相色譜儀器，并升高溫度至120°C，再等候30分鐘，打開儀器高壓電源控制按鈕，啟動并設置儀器并等基線平穩后進樣，該氣相色譜儀器所用的色譜柱為GDX-502柱填充柱； (2)標準曲線的繪制因為天然氣含二氧化碳這種組分會在⑶X-502填充柱上能得到很好的分離效果而呈現特殊的信號，而這些信號被氦離子檢測器HID檢測到同時形成明顯的吸收峰，實踐表明形成的二氧化碳的峰面積與其含量成正比例關系，所以將天然氣中含有體積分數分別為IOppm, IOOppm, IOOOppm, 1%和3%這五種標氣依次由低到高的順序排列連接色譜進樣口進樣，進樣壓力設置為O. 19MPa，載氣流速設置為35(T400mL/分鐘的流量，先吹掃色譜內的管線3飛分鐘，然后再置換定量管5分鐘，最后快速進樣；每個標氣至少重復進樣6次并計算峰面積的平均值，每組分的面積與平均值差異在5%以內方可接受，否則重新進樣，直至條件滿足為止；然后將其所有不同濃度的天然氣中二氧化碳與其檢測的面積都輸入色譜工作站的對應表里，制作出一條面積與含量的標準曲線；然后查看標準曲線的回歸系數99. 5%以上方可接受，否則重新進樣、數據處理，直至滿足條件方可；(3)取樣將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開不銹鋼管管線上的閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量35(T450mL/分鐘，8 10分鐘后，關閉進氣閥門，打開鋼瓶出氣閥門將鋼瓶內氣體放出，鋼瓶內氣體壓力在O.1MPa時快速關閉出氣閥門從而避免空氣中氧氣氮氣等雜質反向滲透到鋼瓶中，然后再打開鋼瓶進氣閥門進氣，如此將鋼瓶重復置換:Γ5次后正式取樣，至少取兩組樣品，樣品取好后，關閉進氣閥門，關閉連接系統閥門，拆解取樣連接裝置； (4)進樣然后將針型微調閥的5/8端接取樣鋼瓶，另外一端接色相色譜儀，進樣壓力設置為O. 19MPa，載氣流速設置為35(T400mL/分鐘的流量先吹掃色譜內的管線3飛分鐘，然后再置換定量管5分鐘，同時將儀器的尾氣端接入盛10%稀氫氧化鈉溶液窄口容器中，吸收其中多余的二氧化碳氣體而防止排放并 污染空氣等；然后等儀器穩定后快速進樣，進樣的次數至少為3次，最后求樣品氣體的平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測天燃氣中二氧化碳含量的方法，特征是本方法是通過如下工藝步驟實現的：（1）儀器的準備工作：先打開氦氣開關，設置其載氣的流量為35mL/min，載氣的壓力為0.19?MPa，氦氣通過管路接入氣相色譜儀器的載氣進口，然后啟動并設置氣相色譜儀器，并升高溫度至120℃，再等候30分鐘，打開儀器高壓電源控制按鈕，啟動并設置儀器并等基線平穩后進樣，該氣相色譜儀器所用的色譜柱為GDX?502柱填充柱；（2）標準曲線的繪制：因為天然氣含二氧化碳這種組分會在GDX?502填充柱上能得到很好的分離效果而呈現特殊的信號，而這些信號被氦離子檢測器HID檢測到同時形成明顯的吸收峰，實踐表明形成的二氧化碳的峰面積與其含量成正比例關系，所以將天然氣中含有體積分數分別為10ppm，100ppm，1000ppm，1%和3%這五種標氣依次由低到高的順序排列連接色譜進樣口進樣，進樣壓力設置為0.19MPa，載氣流速設置為350~400mL/分鐘的流量，先吹掃色譜內的管線3~5分鐘，然后再置換定量管5分鐘，最后快速進樣；每個標氣至少重復進樣6次并計算峰面積的平均值，每組分的面積與平均值差異在5%以內方可接受，否則重新進樣，直至條件滿足為止；然后將其所有不同濃度的天然氣中二氧化碳與其檢測的面積都輸入色譜工作站的對應表里，制作出一條面積與含量的標準曲線；然后查看標準曲線的回歸系數99.5%以上方可接受，否則重新進樣、數據處理，直至滿足條件方可；?（3）取樣：將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開不銹鋼管管線上的閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量350~450mL/分鐘，8~10分鐘后，關閉進氣閥門，打開鋼瓶出氣閥門將鋼瓶內氣體放出，鋼瓶內氣體壓力在0.1MPa時快速關閉出氣閥門從而避免空氣中氧氣氮氣等雜質反向滲透到鋼瓶中，然后再打開鋼瓶進氣閥門進氣，如此將鋼瓶重復置換3~5次后正式取樣，至少取兩組樣品，樣品取好后，關閉進氣閥門，關閉連接系統閥門，拆解取樣連接裝置；（4）進樣：然后將針型微調閥的5/8端接取樣鋼瓶，另外一端接色相色譜儀，進樣壓力設置為0.19MPa，載氣流速設置為350~400mL/分鐘的流量先吹掃色譜內的管線3~5分鐘，然后再置換定量管5分鐘，同時將儀器的尾氣端接入盛10%稀氫氧化鈉溶液窄口容器中，吸收其中多余的二氧化碳氣體而防止排放并污染空氣等；然后等儀器穩定后快速進樣，進樣的次數至少為3次，最后求樣品氣體的平均值；同一樣品的面積與平均值之間差距在3%之內可接受，不同樣品之間的差距在5%之內可以接受，否則重新進樣，直至條件滿足方可；（5）計算天然氣樣品中二氧化碳的含量：調用已經制取好的標準曲線，氣相色譜儀器工作站會通過外標法直接讀取并計算出天然氣樣品中二氧化碳的含量；（6）老化色譜柱：最后將氣相色譜儀器的爐溫升至180～200℃老化色譜柱，將色譜柱中的其他雜質趕出來，否則會污染色譜柱而影響下次的檢測結果，因長時間的積累會引起色譜柱堵塞；（7）關閉儀器：老化色譜柱2～3小時以后，氣相色譜儀器降溫至40℃，關閉氣相色譜儀器，最后關閉氣源。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：金向華，王海，朱威莉，
申請(專利權)人：蘇州金宏氣體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：