一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法
【專利摘要】本發明公開了一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，利用硫化物和銅片起反應生成有顏色的硫化銅原理，當天然氣通過氣體檢測管時，銅片產生了一定的顏色，利用ASTM比色板進行比較，從而可以快速地定量出硫化物的含量；本方法采用串聯的氣體脫水管即防止了氣體中含有的大量水分影響檢測結果，又起到了過濾作用，同時防止天然氣中大分子等一些機械雜質在銅片上附著，從而有效地消除了對銅片讀數造成影響的因素；本方法取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快,檢測精度高,方法檢測限低，ASTM比色板還可以重復再利用五年到十年，為天然氣的品質起到內控作用，甚至可以在天然氣的源頭將此技術運用，快速有效地控制氣體中硫含量，真正為天然氣的生產和運輸起到管控作用，減少經濟損失作用。
【專利說明】一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體中雜質的檢測方法，特別涉及一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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大量的不飽和丁烯烴、可溶性固體殘渣、硫及硫的化合物等；丁烯烴這種不飽和物質的化學性質很活潑，很容易發生聚合反應；在40°C左右就會發生自聚，導致丁烯及丁二烯等不飽和物質分子聚合的條件除溫度、壓力等因素外，還有個重要條件就是催化效應，即氣源中所含的可溶性固體殘渣，而這種可溶性固體殘渣又叫硫化物，這些物質充當了聚合反應的引發劑或催化劑的角色，使天然氣中不飽和物質發生了聚合，聚合后形成粘稠狀物質，這種聚合物很能穩定，很難將之去除，長期積累會阻塞供氣系統，讓供氣系統在幾天之內甚至一周都無法正常工作，嚴重的會導致長途管道癱瘓，清理蒸發器及管路系統的清理時間普遍增長至六個月或者更長。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燃氣用戶帶來了一定的經濟損失等。
[0007]眾所周知，天然氣中含有大量的不飽和烯烴，尤其是硫化物，在管道運輸和特定的壓力壓強下，很容易與其硫化物起聚合反應，給天然氣的管道運輸帶來了嚴重的阻力；其次，天然氣中的硫化物含量高低也是直接衡量氣體本身質量的差異程度。因此，對天然氣中的硫化物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。但在國內天然氣現有標準中，都提及對硫化物的監控方法，分別是亞甲藍法和電量法，操作起來比較繁瑣而且比較浪費時間。廣大技術人員一直都在努力尋找到一種直接氣體進樣而且快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。
【發明內容】
[0008]本發明的發明目的是為了克服上述【背景技術】的缺點，提供一種操作簡單，快速定量，簡便易操作和成本低廉的快速檢測天然氣中硫化物含量的方法。
[0009]本發明的技術方案是:一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，本方法分為四個步驟，分別是準備工作、取樣、進樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現的:
步驟一，準備工作
1、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發亮為主；需要注意的是:切勿用手直接接觸銅片，因為手上的汗液會腐蝕銅片，同時也不能用硫化橡膠手套拿捏銅片，這樣直接影響檢測結果；
2、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測；需要注意的是:無論用過還是沒有用過的氣體檢測管都需要先用酒精清洗，然后用水清洗，再放在烘箱里面干燥，在擰上金屬蓋，防止里面有上次檢測殘留下的硫化物或者空氣中的硫化物，對檢測結果造成影響；
3、將銅片用細線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中；
步驟二，取樣
將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量300?350mL/分鐘，10?15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0.15MPa時快速關閉出氣閥門(避免空氣中水分等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成一定的影響)，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；
步驟三，進樣
將針型微調閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環狀的5m不銹鋼管線，設置鋼瓶里面的天燃氣以0.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環狀不銹鋼管線，同時此不銹鋼管線的環狀全部浸入85~95°C水浴鍋里面，加熱讓天然氣更好地揮發并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關上閥門(避免空氣中水分等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成一定的影響)；
步驟四，比對檢測
將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手去拿，或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進行比較，這樣我們就可以讀數出不同的等級的la，lb，2a，2b，2c，3a，3b，3c ；
如果讀數是la，銅片顏色幾乎沒變，就說明里面不含有硫化物，或者說硫化物含量在Ippm以下；如果等級是Ib,銅片略變深黃色,那么含有微量的硫化物,含量在I~5ppm ;如果等級是2a，銅片變成淡紅色，那么含有少量的硫化物，含量在5~IOppm ;如果等級是2b及其以上，銅片變成淡深紅色，那么含有大量的硫化物，含量在IOppm以上，建議選用專用的硫氯儀器進行定量檢測。
[0010]所述步驟一中的不銹鋼管線采用(61/4英寸型號為316L BA管的不銹鋼管線。
[0011]所述步驟三的氣體檢測管采用可承受20Mpa的工作壓力，直徑為IOcm的金屬管。
[0012]所述步驟三中的環狀5m不銹鋼進樣管線為直徑在10~12cm，長5m，環繞成圓圈狀至少10圈，均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2~3mm的不銹鋼管線。
[0013]所述步驟三中的氣體脫水管為圓形，直徑為5cm，長為10cm，里面盛裝有直徑至少為3X的分子篩。
[0014]所述步驟四中的鑷子為采用聚`四氟乙烯材質制成的鑷子。
[0015]本發明的有益效果是:本方法取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快，檢測精度高，方法檢測限低，ASTM比色板還可以重復再利用五年到十年，為天燃氣的品質起到內控作用，甚至可以在天燃氣的源頭將此技術運用，快速有效地控制氣體中硫含量，真正為天然氣的生產和運輸起到管控作用，減少經濟損失作用。
【具體實施方式】
[0016]下面將舉一個最佳實施例說明該方法:
儀器設備準備工作:
(1)烘箱:設置溫度為:100±5°C;
(2)針形微調閥:一段接取樣鋼瓶5/8與環狀不銹鋼管線相連接；
(3)不銹鋼取樣鋼瓶:4L，壓力在20MPa以上，工作溫度為-80~50°C。
[0017](4)環狀不銹鋼進樣管線:長5m,環繞成圓圈狀,直徑在10~12cm,至少10圈,均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2~3mm ;
(5)不銹鋼管線若干:CDi/4不銹鋼管線，規格為英制；
(6)氣體檢測管:直徑在IOcm左右；氣體壓力表:能精確至0.01MPa，至少能承受20MPa的壓力；
(7 )帶孔銅片，市場上可以購買到的銅片，長10cm，寬2cm，厚0.5cm ；
(8)進口 ASTM比色板，上面有la，lb, 2a，2b，2c，3a，3b，3c等比色刻度，注意在避光的環境中保存，這樣可以延長比色板的使用年限； (9)砂紙，規格為粗砂和細沙兩種，市場上購買普通型號即可；
(10)脫水管:圓形，直徑為5cm，長10cm，里面盛裝直徑為3X或者4X分子篩，起到吸收微量水的用途。
[0018]本方法分為四個步驟，分別是準備工作、取樣、進樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現的:
步驟一，準備工作
1、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發亮為主；需要注意的是:切勿用手直接接觸銅片，因為手上的汗液會腐蝕銅片，同時也不能用硫化橡膠手套拿捏銅片，這樣直接影響檢測結果；
2、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測；需要注意的是:無論用過還是沒有用過的氣體檢測管都需要先用酒精清洗，然后用水清洗，再放在烘箱里面干燥，在擰上金屬蓋，防止里面有上次檢測殘留下的硫化物或者空氣中的硫化物，對檢測結果造成影響；
3、將銅片用細線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中；
步驟二，取樣
將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量300?350mL/分鐘，10?15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0.15MPa時快速關閉出氣閥門(避免空氣中水分等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成一定的影響)，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；
步驟三，進樣
將針型微調閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環狀的5m不銹鋼管線，設置鋼瓶里面的天燃氣以0.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環狀不銹鋼管線，同時此不銹鋼管線的環狀全部浸入85?95°C水浴鍋里面，加熱讓天燃氣更好地揮發并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關上閥門(避免空氣中水分等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成一定的影響)；
步驟四，比對檢測
將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進行比較，這樣我們就可以讀數出不同的等級的la，lb，2a，2b，2c，3a，3b，3c ；
如果讀數是la，銅片顏色幾乎沒變，就說明里面不含有硫化物，或者說硫化物含量在Ippm以下；如果等級是Ib,銅片略變深黃色,那么含有微量的硫化物,含量在I?5ppm ;如果等級是2a，銅片變成淡紅色，那么含有少量的硫化物，含量在5?IOppm ;如果等級是2b及其以上，銅片變成淡深紅色，那么含有大量的硫化物，含量在IOppm以上，建議選用專用的硫氯儀器進行定量檢測。
【權利要求】
1.一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是本方法分為四個步驟，分別是準備工作、取樣、進樣、比對檢測，具體是通過如下工藝步驟實現的: 步驟一，準備工作 1)、銅片處理:將新購買的銅片或者用過的銅片先用粗砂打磨，然后用細沙打磨，打磨時需按照一個方向打磨，或者旋轉360度方向打磨，最后用抹布擦拭干凈，使得銅片表面光滑且發亮為主； 2)、氣體檢測管處理:將氣體檢測管先用500mL乙醇溶液清洗，再用500ml水清洗干凈后放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，然后將兩端擰上蓋，等待檢測； 3)、將銅片用細線系好，懸掛在氣體檢測管中央位置，氣體檢測管一端連接脫水管，脫水管外接不銹鋼管線和氣體進樣分析專用快接接頭，這樣方便檢測分析，氣體檢測管另一端也分別接不銹鋼管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中； 步驟二，取樣 將不銹鋼取樣鋼瓶連接到天然氣樣品的取樣點上，打開連接系統閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量300?350mL/分鐘，10?15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0.15MPa時快速關閉出氣閥門，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； 步驟三，進樣 將針型微調閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環狀的5m不銹鋼進樣管線，設置鋼瓶里面的天然氣以0.22MPa,300mL/分鐘的速率來通過環狀不銹鋼進樣管線，同時此不銹鋼進樣管線的環狀全部浸入85?95°C水浴鍋里面，加熱讓天然氣更好地揮發并通過氣體脫水管和氣體檢測管，檢測時氣體檢測管必須要垂直與實驗室臺桌面，這樣系住的銅片才可以垂直與氣體檢測管的中央位置，最后一直到0.15MPa時快速關上閥門，避免空氣中水分等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成影響； 步驟四，比對檢測 將銅片用鑷子從氣體檢測管中取出，不能直接用手或者帶硫化物橡膠手套去取，用鑷子夾住然后和ASTM比色板進行比較，從而進行硫化物含量判斷。
2.根據權利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟一中的不銹鋼管線采用0>1/4英寸型號為316L BA管的不銹鋼管線。
3.根據權利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三的氣體檢測管采用可承受20Mpa的工作壓力，直徑為IOcm的金屬管。
4.根據權利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三中的環狀5m不銹鋼進樣管線為直徑在10?12cm，長5m，環繞成圓圈狀至少10圈，均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2?3mm的不銹鋼管線。
5.根據權利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟三中的氣體脫水管為圓形，直徑為5cm，長為10cm，里面盛裝有直徑至少為3X的分子篩。
6.根據權利要求1所述的一種快速檢測天然氣中硫化物含量的方法，其特征是所述步驟四中的鑷子為采用聚四氟乙烯材質制成的鑷子。
【文檔編號】G01N21/78GK103499573SQ201310317229
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】金向華, 王海, 黃軍聘, 朱威莉 申請人:蘇州金宏氣體股份有限公司