專利名稱：一種天然氣中的汞含量的直接測定方法
技術領域：
本發明屬于天然氣地球化學及天然氣地面工程領域，具體涉及天然氣中的汞含量的直接測定方法。
背景技術：
汞是天然氣中一種常見的有害重金屬元素，不同類型的天然氣汞含量往往差異很大。對于氣田生產來說，高含汞天然氣不僅對生產設備具有很強的腐蝕性，引起氣體泄漏、 停產甚至是爆炸等災難性的事故，還可能給作業人員造成極大傷害。因此，有必要對高含汞天然氣進行脫汞處理，而天然氣汞含量檢測結果是開展氣田脫汞最為基礎的數據。目前，關于天然氣汞含量檢測的方法主要是針對產品氣，不僅檢測方法復雜，而且對于含水、含油較多的原料氣不適用，而原料氣的檢測對于氣田脫汞來說更為重要。
發明內容
本發明提供一種天然氣中的汞含量的直接測定方法，適用于各種類型天然氣，為氣田脫汞提供準確的檢測結果。天然氣中不僅含汞(主要是O價的元素汞)，而且含有微量的芳香族化合物，汞和芳香族化合物具有相似的共振吸收線，直接將天然氣通入汞檢測儀進行檢測會導致檢測結果偏高。為消除芳香族化合物的影響，可先將天然氣通入汞檢測儀檢測得到檢測值C1，然后將天然氣中的汞過濾掉后再送入汞檢測儀檢測得到檢測值C2，兩者相減C = C1-C2即為天然氣中汞的含量。本發明提供了一種天然氣中的汞含量的直接測定方法，該測定方法包括以下步驟(I)測定裝置連接，該測定裝置包括裝有天然氣的氣袋、第一三通閥、第二三通閥、 三通管、汞過濾器和汞檢測儀，所述第一三通閥的第一進口和大氣連通、第二進口和氣袋氣嘴連接、出口和所述第二三通閥的進口連接，所述第二三通閥的第一出口和汞過濾器連接、 第二出口和三通管的第一進口連接，所述三通管的第二進口和汞過濾器連接、出口和汞檢測儀連接；(2)先將天然氣通入汞檢測儀檢測得到檢測值C1，然后再將天然氣中的汞用所述汞過濾器過濾掉后再送入汞檢測儀檢測得到檢測值C2，兩者相減C = C1-C2即為天然氣中汞的含量。所述汞檢測儀是現有設備。根據本發明的具體技術方案，其中，步驟(2)具體為將第一三通閥置于與大氣相連通的位置，將第二三通閥置于與汞檢測儀直接相通的位置，啟動汞檢測儀，打開氣袋氣嘴閥門，將第一三通閥置于與氣袋相通的位置，待汞檢測儀讀數穩定后記錄檢測值C1，然后將第二三通閥置于與汞過濾器相通的位置，待汞檢測儀讀數穩定后記錄檢測值c2。將第二三通閥置于與汞檢測儀直接相通是指天然氣不經過汞過濾器、直接到達汞檢測儀。根據本發明的具體技術方案，其中，還包括步驟(3)計算天然氣在標準狀態下的汞含量，在步驟⑵之前記錄環境溫度Te和環境壓力Pe，在步驟⑵之后用
Qid = (Q計算標準狀態下的汞含量。溫度Te的單位為。C，環境壓力Pe的單位為KPa。根據本發明的具體技術方案，其中，所述氣袋選取不易吸汞、不易漏汞的氣體采樣袋(俗稱“氣袋”)。氣袋的材質決定了氣袋對汞的保存性能，研究表明聚氟乙烯氣袋對汞具有很好的保存性能，采集的樣品保存I周，汞的損失不超過5%。其它材料也是可以采用的，但應在使用之前對氣袋的適用性進行評價。具體的評價方法為首先將氣袋中的殘余氣體抽干凈，然后向氣袋中注入一定量的清潔空氣(先讓空氣通過活性炭過濾器，再通過灰塵過濾器)，并向氣袋中注入一定量的飽和汞蒸氣，制成的含汞氣體靜置5分鐘后用測汞儀檢測，檢測結果應與理論計算的結果一致。根據本發明的具體技術方案，其中，所述第一三通閥、第二三通閥、三通管為塑料材料制成。根據本發明的具體技術方案，其中，所述氣袋、第一三通閥、第二三通閥、三通管、 汞過濾器和汞檢測儀之間用軟管連接。根據本發明的具體技術方案，其中，所述軟管是硅膠管、聚醋酸乙烯酯管、聚四氟乙烯管或聚酰胺管。根據本發明的具體技術方案，其中，直接測定方法的關鍵在于選擇合適的汞過濾器，此種汞過濾器的特點是只對天然氣中的汞有吸附作用，而對天然氣中的芳香族化合物沒有影響。汞過濾器可以采用金絲、銀屑等汞齊化方法吸收，但吸附量不大，需要經常再生， 使用不便。為確保汞過濾器具有較長的使用壽命，可采用碘吸附的方法，即天然氣在經過浸碘的海綿或纖維棉過濾器時會與碘發生反應，生成碘化汞(HgI2)并滯留在海綿或纖維棉內。但應防止碘揮發進入測汞儀，避免對儀器造成傷害，故在天然氣流出浸碘的海綿或纖維棉后應將其中的碘過濾掉。碘化鉀對碘具有很強的吸附能力，天然氣通過浸碘的海綿或纖維棉之后再通過浸碘化鉀的海綿或纖維棉，就可將揮發出的碘去除掉。所以汞過濾器的結構為汞過濾器的中部為浸碘的海綿或纖維棉、兩側為浸碘化鉀的海綿或纖維棉。根據本發明的具體技術方案，其中，汞檢測儀為自吸式汞檢測儀，即汞檢測儀內部自帶吸氣泵；對于非自吸式汞檢測儀，須加外置氣泵吸氣。所述自吸式萊檢測儀是現有設備,例如可以采用德國Mercury Instruments公司生產的Tracker 3000型汞檢測儀或俄羅斯Lumex公司生產的RA-915型汞檢測儀。本發明的測定方法得到的檢測結果準確度高，重復性好，適用性強，不受含油、含水的影響，適用于各種類型的天然氣，如井口天然氣、處理廠原料氣和產品氣等。該測定方法操作簡便，易于掌握，非常適合現場檢測，便于在油氣田生產單位推廣使用。
以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其
圖I為汞過濾器結構示意圖；圖2為直接測定裝置示意圖。附圖標號說明I浸碘化鉀的海綿或纖維棉；2浸碘的海綿或纖維棉；3氣袋；4第一三通閥；5第二三通閥；6汞過濾器；7三通管；8汞檢測儀；9大氣。
具體實施例方式—種天然氣中的汞含量的直接測定方法，該測定方法包括以下步驟(I)測定裝置連接，如圖2所示，該測定裝置包括裝有天然氣的氣袋3、第一三通閥
4、第二三通閥5、三通管7、汞過濾器6和汞檢測儀8，所述第一三通閥4的第一進口和大氣 9連通、第二進口和氣袋氣嘴連接、出口和所述第二三通閥5的進口連接，所述第二三通閥5 的第一出口和汞過濾器6連接、第二出口和三通管7的第一進口連接，所述三通管7的第二進口和汞過濾器6連接、出口和汞檢測儀8連接；(2)先將天然氣通入汞檢測儀8檢測得到檢測值C1，然后再將天然氣中的汞用所述汞過濾器6過濾掉后再送入汞檢測儀8檢測得到檢測值C2,兩者相減C = C1-C2即為天然氣中汞的含量。步驟(2)具體為將第一三通閥4置于與大氣9相連通的位置，將第二三通閥5置于與汞檢測儀8直接相通的位置，啟動汞檢測儀8，打開氣袋氣嘴閥門，將第一三通閥4置于與氣袋3相通的位置，待汞檢測儀8讀數穩定后記錄檢測值C1，然后將第二三通閥5置于與汞過濾器6相通的位置，待汞檢測儀8讀數穩定后記錄檢測值C2。還包括步驟(3)計算天然氣在標準狀態下的汞含量，在步驟(2)之前記錄環境溫
101(273 I 5 + T7 )
度I；和環境壓力Py在步驟(2)之后用Csid = (C1 -C2 )x—|273+15+計算標準狀態
下的汞含量。溫度Te的單位為。C，環境壓力Pe的單位為KPa。所述氣袋3是不易吸汞、不易漏汞的氣袋。所述氣袋3是聚氣乙纟布氣袋。所述第一三通閥4、第二三通閥5、三通管7為塑料材料制成。所述氣袋3、第一三通閥4、第二三通閥5、三通管7、汞過濾器6和汞檢測儀8之間用軟管連接。所述軟管是硅膠管、聚醋酸乙烯酯管、聚四氟乙烯管或聚酰胺管。如圖I所示，所述汞過濾器6的中部為浸碘的海綿或纖維棉2、兩側為浸碘化鉀的海綿或纖維棉I。所述汞檢測儀8是自吸式汞檢測儀，所述自吸式汞檢測儀是現有設備，例如可以采用德國Mercury Instruments公司生產的Tracker 3000型萊檢測儀或俄羅斯Lumex公司生產的RA-915型汞檢測儀。一種天然氣中的汞含量的直接測定方法是這樣實施的(I)樣品的準備直接測定的對象為氣體采樣袋采集的樣品，對于含油、含水及固體顆粒較多的井口天然氣和處理廠原料氣來說，采集的氣袋樣品須至少靜置5分鐘后方可檢測，以確保氣體中的油、水和固體顆粒雜質沉降下來，檢測時應避免氣袋氣嘴朝下，以防止液體進入檢測管路。對于含油、含水及固體顆粒較少的產品氣來說，可直接進行測定。采樣袋選取不易吸汞、不易漏汞的氣體采樣袋(俗稱“氣袋”)。氣袋的材質決定了氣袋對汞的保存性能，研究表明聚氟乙烯袋對汞具有很好的保存性能，采集的樣品保存I周，汞的損失不超過5%。其它材料也是可以采用的，但應在使用之前對氣袋的適用性進行評價。具體的評價方法為首先將氣袋中的殘余氣體抽干凈，然后向氣袋中注入一定量的清潔空氣(先讓空氣通過活性炭過濾器，再通過灰塵過濾器)，并向氣袋中注入一定量的飽和汞蒸氣，制成的含汞氣體靜置5分鐘后用測汞儀檢測，檢測結果應與理論計算的結果一致。(2)汞過濾器的設計直接測定方法的關鍵在于選擇合適的汞過濾器，此種汞過濾器的特點是只對天然氣中的汞有吸附作用，而對天然氣中的芳香族化合物沒有影響。汞過濾器可以采用金絲、銀屑等汞齊化方法吸收，但吸附量不大，需要經常再生，使用不便。為確保汞過濾器具有較長的使用壽命，可采用碘吸附的方法，即天然氣在經過浸碘的海綿或纖維棉過濾器時會與碘發生反應，生成碘化汞(HgI2)并滯留在海綿或纖維棉內。但應防止碘揮發進入汞檢測儀，避免對汞檢測儀造成傷害，故在天然氣流出浸碘的海綿或纖維棉后應將其中的碘過濾掉。碘化鉀對碘具有很強的吸附能力，天然氣通過浸碘的海綿或纖維棉之后再通過浸碘化鉀的海綿或纖維棉，就可將揮發出的碘去除掉。汞過濾器的結構如圖I所示，汞過濾器6的中部為浸碘的海綿或纖維棉2、兩側為浸碘化鉀的海綿或纖維棉I。(3)直接測定裝置的構成直接測定裝置包括裝有天然氣的氣袋3、第一三通閥4、第二三通閥5、三通管7、汞過濾器6和汞檢測儀8，直接測定裝置中的第一三通閥4、第二三通閥5、三通管7均為塑料材料制成，各部分之間用軟管連接，軟管材質可以是硅膠管，也可以是聚醋酸乙烯酯(PVA) 管、聚四氟乙烯(PTFE)管或者聚酰胺(PA)管等。汞檢測儀8為自吸式汞檢測儀，即汞檢測儀內部自帶吸氣泵，對于非自吸式汞檢測儀，須加外置氣泵吸氣。(4)直接測定的步驟直接測定時分兩次進樣，具體步驟為a.按圖2所示將氣袋3、第一三通閥4、第二三通閥5、三通管7、汞過濾器6和汞檢測儀8依次連接起來，具體為所述第一三通閥4的第一進口和大氣9連通、第二進口和氣袋氣嘴連接、出口和所述第二三通閥5的進口連接，所述第二三通閥5的第一出口和汞過濾器6連接、第二出口和三通管7的第一進口連接，所述三通管7的第二進口和汞過濾器6連接、出口和汞檢測儀8 ;b.記錄環境溫度TeCC )和環境壓力Pe(KPa)，將第一三通閥4置于與大氣9相連通的位置，將第二三通閥5置于與汞檢測儀8直接相通的位置，啟動汞檢測儀8，打開氣袋氣嘴閥門，將第一三通閥4置于與氣袋3相通的位置，待汞檢測儀8讀數穩定后記錄檢測值 C1，然后將第二三通閥5置于與汞過濾器6相通的位置，待汞檢測儀8讀數穩定后記錄檢測值C2，將第一三通閥4置于與大氣相通的位置，關閉氣袋氣嘴，關閉汞檢測儀8。c.拆卸各組成部件，儀器、樣品等歸位；d.計算天然氣在標準狀態下(101. 325KPa，20°C )的汞含量
權利要求
1.一種天然氣中的汞含量的直接測定方法，該測定方法包括以下步驟(1)測定裝置連接，該測定裝置包括裝有天然氣的氣袋、第一三通閥、第二三通閥、三通管、汞過濾器和汞檢測儀，所述第一三通閥的第一進口和大氣連通、第二進口和氣袋氣嘴連接、出口和所述第二三通閥的進口連接，所述第二三通閥的第一出口和汞過濾器連接、第二出口和三通管的第一進口連接，所述三通管的第二進口和汞過濾器連接、出口和汞檢測儀連接；(2)先將天然氣通入汞檢測儀檢測得到檢測值C1，然后再將天然氣中的汞用所述汞過濾器過濾掉后再送入汞檢測儀檢測得到檢測值C2，兩者相減C = C1-C2即為天然氣中汞的含量。
2.根據權利要求I所述的測定方法，步驟(2)具體為將第一三通閥置于與大氣相連通的位置，將第二三通閥置于與汞檢測儀直接相通的位置，啟動汞檢測儀，打開氣袋氣嘴閥門，將第一三通閥置于與氣袋相通的位置，待汞檢測儀讀數穩定后記錄檢測值C1，然后將第二三通閥置于與汞過濾器相通的位置，待汞檢測儀讀數穩定后記錄檢測值C2。
3.根據權利要求I所述的測定方法，還包括步驟(3)計算天然氣在標準狀態下的汞含量，在步驟⑵之前記錄環境溫度T6和環境壓力P6，在步驟(2)之后用
4.根據權利要求I所述的測定方法，所述氣袋是不易吸汞、不易漏汞的氣袋。
5.根據權利要求4所述的測定方法，所述氣袋是聚氟乙烯氣袋。
6.根據權利要求I所述的測定方法，所述第一三通閥、第二三通閥、三通管為塑料材料制成。
7.根據權利要求I所述的測定方法，所述氣袋、第一三通閥、第二三通閥、三通管、汞過濾器和汞檢測儀之間用軟管連接。
8.根據權利要求7所述的測定方法，所述軟管是硅膠管、聚醋酸乙烯酯管、聚四氟乙烯管或聚酰胺管。
9.根據權利要求I所述的測定方法，所述汞過濾器的中部為浸碘的海綿或纖維棉、兩側為浸碘化鉀的海綿或纖維棉。
全文摘要
本發明提供了一種天然氣中的汞含量的直接測定方法，該測定方法包括以下步驟(1)測定裝置連接，該測定裝置包括裝有天然氣的氣袋、第一三通閥、第二三通閥、三通管、汞過濾器和汞檢測儀；(2)先將天然氣通入汞檢測儀檢測得到檢測值C1，然后再將天然氣中的汞用所述汞過濾器過濾掉后再送入汞檢測儀檢測得到檢測值C2，兩者相減C＝C1-C2即為天然氣中汞的含量。本發明的測定方法得到的檢測結果準確度高，重復性好，適用性強，不受含油、含水的影響，適用于各種類型的天然氣，如井口天然氣、處理廠原料氣和產品氣等。
文檔編號G01N33/00GK102608271SQ20121007311
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者嚴啟團, 侯棟才, 張慶男, 李劍, 王旭東, 王春怡, 王淑英, 葛守國, 韓中喜 申請人:中國石油天然氣股份有限公司