專利名稱：一種檢測天然氣中機械雜質含量的方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體中雜質的檢測方法，特別涉及一種檢測天然氣中機械雜質含量的方法。
背景技術：
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機械雜質，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然氣用戶帶來了一定的經濟損失等。
眾所周知，天然氣中含有大量的不飽和烯烴，尤其是機械雜質，在管道運輸和特定的壓力壓強下，很容易與其機械雜質起聚合反應，給天然氣的管道運輸帶來了嚴重的阻力； 其次，天然氣中的機械雜質含量高低也是直接衡量氣體本身質量的差異程度。因此，對天然氣中的機械雜質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，都提及對機械雜質的監控方法，只提出了天然氣中不能含有可見的固體顆粒物，沒有明確規范出其指標和相應的檢測方法。廣大技術人員一直都在努力尋找到一種直接氣體進樣方法來檢測天然氣中機械雜質含量的方法。發明內容
本發明的發明目的是為了克服上述背景技術的不足之處，提供了一種操作簡單， 快速定量，簡便易操作和成本低廉的檢測天然氣中機械雜質含量的方法。
本發明的技術方案是利用天然氣中的可溶性固體殘渣(機械雜質)通過氣體定量管時候，被氣體定量管的濾芯擋住；從而起到了實質性的分離，而串聯的氣體定量管具有多重功能，防止了前氣體定量管過濾不徹底的情況，從而使后氣體定量管起到了二次的過濾功能；過濾結束后，將兩氣體定量管的濾芯放在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，最后直到每濾芯稱量前后質量之差在O. 0002g為宜，利用差減法將兩濾芯的定量前后的質量差再相加，得出一定質量天然氣中機械雜質的質量，最后此機械雜質的質量與天然氣的質量相比例得出天然氣中機械雜質的含量；本發明的有益效果是取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快，檢測精度高，方法檢測限低，濾芯還可以重復再利用，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，設置多級的氣體過濾裝置，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
1.儀器設備(1)烘箱可以設置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IOMPa以上，工作溫度為-8(T50°C。
(4)環狀不銹鋼進樣管線長5m，環繞成圓圈狀，直徑在l(Tl2cm，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Φ1/4不銹鋼管線，規格為英制；(6)氣體定量管直徑在IOcm左右；濾芯為聚四氟乙烯，孔徑在O.riOum ；(7)氣體壓力表能精確至O.OlMPa，至少在IOMPa以上；(8)電子天平能精確到O.0001克。
(9)干燥器內裝分子篩或者硅膠；(10)水浴鍋，至少為兩孔，孔徑在2(T30cm，可加熱8(Tl00°C ；2.制備工作(1)將兩個氣體定量管串聯在一起，中間接Φ1/4管線，這樣利于氣體的流通，同時方便檢測分析，串聯定量管的一端接環狀不銹鋼進樣管線，另外一也分別接Φ1/4管線，將此管線插入10%的烯NaOH溶液中；(2)將串聯的兩個定量管里的濾芯取出來，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，記錄質量為ml和m2，如此操作數次，直到每濾芯稱量前后質量之差在O. 0002g方可；第一次使用的過濾芯或使用三次以后必須用氯仿浸泡 2Γ36小時，然后取出，放在具有通風廚里面通風3飛小時后方可使用。因為新濾芯沒有使用過的情況下，濾芯里可能有一些灰塵或者粉狀顆粒，如果不處理就會影響結果，使檢測結果偏小；同時使用過三次以后，濾芯會被機械雜質物堵塞，就會影響檢測結果，也讓檢測結果偏小。
3.檢測步驟(I)將不銹鋼取樣鋼瓶用合適的連接系統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35(T400mL/分鐘，1(Γ 2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. 15ΜΡa時快速關閉出氣閥門 (避免空氣中氧氣氮氣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飛次后正式取樣。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，最后在電子天平上稱量并記錄質量為wl ；(2)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，設置鋼瓶里面的天然氣以O. 12MPa,400mL/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、5°C水浴鍋里面，讓加熱天然氣更好地揮發并通過濾芯，最后一直到O. 15MPa時快速關上閥門(避免空氣中氧氣氮氣等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成一定的影響)，稱量并記錄此時鋼瓶的質量為w2 ；(3 )將串聯的兩定量管的濾芯取出，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，記錄質量為m3和m4，如此操作數次，直到每濾芯稱量前后質量之差在O. 0002g方可；4.計算根據儀公式(I)就可以計算得天然氣中機械雜質的百分含量(A)。
權利要求
1.一種檢測天燃氣中機械雜質含量的方法，特征是本方法是通過如下工藝步驟實現的 (1)定量管準備將兩個氣體定量管串聯在一起，中間接直徑為Φ1/4英寸的管線，這樣利于氣體的流通，同時方便檢測分析，串聯的定量管的一端接環狀不銹鋼進樣管線，另外一也分別接Φ 1/4英寸管線并將此管線插入濃度為10%的烯NaOH溶液中，防止大氣污染等; (2)定量管中濾芯的準備將串聯的兩個定量管里的濾芯取出來，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，記錄質量為ml和m2，如此操作數次，直到每濾芯稱量前后質量之差在O. 0002g方可；第一次使用的濾芯在使用后必須用氯仿浸泡然后通風后方可使用，第一次使用的濾芯在連續三次使用后也必須用氯仿浸泡然后通風后方可使用，所述氯仿浸泡時間都為24 36小時，所述的通風為放在具有通風廚里面通風3 5小時； (3)取樣并稱量取樣后鋼瓶的質量將不銹鋼取樣鋼瓶用不銹鋼管線連接到天然氣樣品的取樣點上，打開不銹鋼管線上的閥門，打開取樣鋼瓶進氣閥門，進氣流量35(T400mL/分鐘，1(Γ12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. 15MPa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，對結果造成不利的影響；然后再打開鋼瓶進氣閥門進氣，如此將鋼瓶重復置換3飛次后正式取樣，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，最后在電子天平上稱量鋼瓶并記錄質量為wl ； (4)樣品過濾并稱量過濾樣品后鋼瓶的質量將針型微調閥的5/8端接4L取樣鋼瓶上，另外一端接環狀的5m不銹鋼管線，設置鋼瓶里面的天然氣以O. 12MPa，400mL/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、5°C水浴鍋里面，讓加熱天然氣更好地揮發并通過濾芯，最后一直到O. 15MPa時快速關上閥門，從而避免空氣中氧氣氮氣等雜質反向滲透到鋼瓶中，對結果造成不利影響，稱量并記錄此時鋼瓶的質量為w2 ； (5)濾芯加熱干燥并稱量其質量將串聯的兩定量管的濾芯取出，放在100±5°C的烘箱上加熱30分鐘，然后將濾芯取出來放在干燥器里面冷卻5分鐘，記錄質量為m3和m4，如此操作數次，直到每濾芯稱量前后質量之差在O. 0002g方可； (6)計算: 根據儀公式(I)就可以計算得天然氣中機械雜質的百分含量(A)，
2.如權利要求I所述的檢測天然氣中機械雜質含量的方法，其特征是述步驟(I)中的所用不銹鋼管線為Φ1/4英寸型號為316L BA管的不銹鋼管線。
3.如權利要求I所述的檢測天然氣中機械雜質含量的方法，其特征是述步驟(I)的氣體定量管直徑在10cm，定量管里的濾芯為聚四氟乙烯，孔徑在 O. f lOum。
4.如權利要求I所述的檢測天然氣中機械雜質含量的方法，其特征是述步驟(4)中環狀的5m不銹鋼管線長5m，環繞成圓圈狀，直徑在l(Tl2cm，至少10圈，均勻纏繞在一起且每兩圈之間的距離為2 3mm。
全文摘要
本發明專利公開了一種檢測天燃氣中機械雜質含量的方法，利用天然氣中的機械雜質通過氣體定量管時候，被氣體定量管的濾芯擋住,起到了實質性的分離，而串聯的氣體定量管具有多重功能，防止了前氣體定量管過濾不徹底的情況，從而使后氣體定量管起到了二次的過濾功能；過濾結束后，將兩氣體定量管的濾芯加熱，然后冷卻，利用差減法將兩濾芯的定量前后的質量差再相加，得出一定質量天然氣中機械雜質的質量，最后此機械雜質的質量與天然氣的質量相比例得出天然氣中機械雜質的含量；本發明具有取樣簡單，操作簡便，成本低廉，分析速度快，檢測精度高，方法檢測限低的優點。濾芯還可以重復再利用，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，設置多級的氣體過濾裝置，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。
文檔編號G01N5/04GK102980831SQ20121042744
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者金向華, 王海, 黃軍聘 申請人:蘇州金宏氣體股份有限公司