专利名称：一种检测天然气中机械杂质含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种气体中杂质的检测方法，特别涉及一种检测天然气中机械杂质含量的方法。
背景技术：
天然气是一种储量很大、输送方便、成本低廉、清洁无灰渣、热值较高及燃烧产物对环境污染小的优质能源，因此，是一种理想的城镇燃气气源。从世界能源利用的趋势来看，采用天然气作为城镇燃气的主要气源，已成为当前的发展方向。在我国，近十多年来凡是有条件的城市如天津、成都、北京等地，都相继通过管道将邻近油、气田的天然气送入市区，作为城镇的燃气气源。
天然气的主要组分是甲烷(CH4),在各种烃类分子中，它的碳原子数与氢原子数之比是最小的，而液化石油气的主要组分为丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4Hltl)和丁烯 (C4H8),它们分子中的碳原子数与氢原子数之比就比甲烷要大。因此，甲烷完全燃烧后生成的烟气中由碳原子燃烧生成的二氧化碳含量最少。也就是说，天然气完全燃烧生成的烟气中的二氧化碳含量，比液化石油气完全燃烧生成的烟气中二氧化碳的含量要少，这对减少大气层的温室效应是有利的。此外，天然气中含硫、氮少，生成的烟气中二氧化硫及氧化氮等均较少。因此，采用天然气作燃气更有利于环境保护。
天然气和人工燃气一样，都是由管道送到用户家中，不像液化石油气那样要用钢瓶装运与使用，用完后还必须换瓶，因而使用起来省时、省力。尤其是对于居住在高层建筑的用户，或对于老弱病残的用户来讲，其方便性就更为明显。当然，对于散居的用户居民，采用瓶装的液化石油气可不受居住区域、地点和条件的限制，因此也是灵活方便的。
在我国的南方及中部大部分城市由于天然气供应量相对充足，加气站点较多气价相对便宜，所以天然气用量增大，很多城市的燃气汽车已经全部转换成为天然气气源，而且燃气汽车车型甚至也由小型轿车发展到大型的公交汽车；以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。除此之外，天然气还应用在天然气化工工业，天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右；天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。
尽管天然气的气源很丰富，但运输问题早已成为头疼问题，包括钢瓶运输，和长途管道运输。主要原因是天然气中含有大量的不饱和丁烯烃、可溶性固体残渣、硫及硫的化合物等；丁烯烃这种不饱和物质的化学性质很活泼，很容易发生聚合反应；在40°C左右就会发生自聚，导致丁烯及丁二烯等不饱和物质分子聚合的条件除温度、压力等因素外，还有个重要条件就是催化效应，即气源中所含的可溶性固体残渣，而这种可溶性固体残渣又叫机械杂质，这些物质充当了聚合反应的引发剂或催化剂的角色，使天然气中不饱和物质发生了聚合，聚合后形成粘稠状物质，这种聚合物很能稳定，很难将之去除，长期积累会阻塞供气系统，让供气系统在几天之内甚至一周都无法正常工作，严重的会导致长途管道瘫痪，清理蒸发器及管路系统的清理时间普遍增长至六个月或者更长。这些现象严重影响了天然气管道运输的长途发展，同时给供气方和广大天然气用户带来了一定的经济损失等。
众所周知，天然气中含有大量的不饱和烯烃，尤其是机械杂质，在管道运输和特定的压力压强下，很容易与其机械杂质起聚合反应，给天然气的管道运输带来了严重的阻力； 其次，天然气中的机械杂质含量高低也是直接衡量气体本身质量的差异程度。因此，对天然气中的机械杂质的控制是产业链发展中的主要环节之一，直接决定着天然气的发展。目前已经受到人们的大力关注与重视。但在国内天然气现有标准中，都提及对机械杂质的监控方法，只提出了天然气中不能含有可见的固体颗粒物，没有明确规范出其指标和相应的检测方法。广大技术人员一直都在努力寻找到一种直接气体进样方法来检测天然气中机械杂质含量的方法。发明内容
本发明的发明目的是为了克服上述背景技术的不足之处，提供了一种操作简单， 快速定量，简便易操作和成本低廉的检测天然气中机械杂质含量的方法。
本发明的技术方案是利用天然气中的可溶性固体残渣(机械杂质)通过气体定量管时候，被气体定量管的滤芯挡住；从而起到了实质性的分离，而串联的气体定量管具有多重功能，防止了前气体定量管过滤不彻底的情况，从而使后气体定量管起到了二次的过滤功能；过滤结束后，将两气体定量管的滤芯放在100±5°C的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，最后直到每滤芯称量前后质量之差在O. 0002g为宜，利用差减法将两滤芯的定量前后的质量差再相加，得出一定质量天然气中机械杂质的质量，最后此机械杂质的质量与天然气的质量相比例得出天然气中机械杂质的含量；本发明的有益效果是取样简单，操作简便，成本低廉，分析速度快，检测精度高，方法检测限低，滤芯还可以重复再利用，为天然气的品质起到内控作用，甚至可以在天然气的源头将此技术运用，设置多级的气体过滤装置，真正为天然气的生产和运输起到管控作用，减少经济损失作用。
具体实施方式
1.仪器设备(1)烘箱可以设置100±5°C；(2)针形微调阀一段接取样钢瓶5/8与环状不锈钢管线相连接；(3)不锈钢取样钢瓶4L，压力在IOMPa以上，工作温度为-8(T50°C。
(4)环状不锈钢进样管线长5m，环绕成圆圈状，直径在l(Tl2cm，至少10圈，均匀缠绕在一起且每两圈之间的距离为2 3mm ；(5)不锈钢管线若干Φ1/4不锈钢管线，规格为英制；(6)气体定量管直径在IOcm左右；滤芯为聚四氟乙烯，孔径在O.riOum ；(7)气体压力表能精确至O.OlMPa，至少在IOMPa以上；(8)电子天平能精确到O.0001克。
(9)干燥器内装分子筛或者硅胶；(10)水浴锅，至少为两孔，孔径在2(T30cm，可加热8(Tl00°C ；2.制备工作(1)将两个气体定量管串联在一起，中间接Φ1/4管线，这样利于气体的流通，同时方便检测分析，串联定量管的一端接环状不锈钢进样管线，另外一也分别接Φ1/4管线，将此管线插入10%的烯NaOH溶液中；(2)将串联的两个定量管里的滤芯取出来，放在100±5°C的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，记录质量为ml和m2，如此操作数次，直到每滤芯称量前后质量之差在O. 0002g方可；第一次使用的过滤芯或使用三次以后必须用氯仿浸泡 2Γ36小时，然后取出，放在具有通风厨里面通风3飞小时后方可使用。因为新滤芯没有使用过的情况下，滤芯里可能有一些灰尘或者粉状颗粒，如果不处理就会影响结果，使检测结果偏小；同时使用过三次以后，滤芯会被机械杂质物堵塞，就会影响检测结果，也让检测结果偏小。
3.检测步骤(I)将不锈钢取样钢瓶用合适的连接系统连接到天然气样品的取样点上，打开连接系统阀门，打开取样钢瓶进气阀门，进气流量35(T400mL/分钟，1(Γ 2分钟后，关闭进气阀门， 打开钢瓶出气阀门将钢瓶内气体放出，钢瓶内气体压力在0. 15ΜΡa时快速关闭出气阀门 (避免空气中氧气氮气等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响)，然后再打开钢瓶进气阀门进气。如此将钢瓶重复置换3飞次后正式取样。至少取两组样品，样品取好后， 关闭进气阀门，关闭连接系统阀门，拆解取样连接装置，最后在电子天平上称量并记录质量为wl ；(2)将针型微调阀的5/8端接4L取样钢瓶上，另外一端接环状的5m不锈钢管线，设置钢瓶里面的天然气以O. 12MPa,400mL/分钟的速率来通过环状不锈钢管线，同时此不锈钢管线的环状全部浸入85、5°C水浴锅里面，让加热天然气更好地挥发并通过滤芯，最后一直到O. 15MPa时快速关上阀门(避免空气中氧气氮气等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成一定的影响)，称量并记录此时钢瓶的质量为w2 ；(3 )将串联的两定量管的滤芯取出，放在100 ± 5°C的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，记录质量为m3和m4，如此操作数次，直到每滤芯称量前后质量之差在O. 0002g方可；4.计算根据仪公式(I)就可以计算得天然气中机械杂质的百分含量(A)。
权利要求
1.一种检测天燃气中机械杂质含量的方法，特征是本方法是通过如下工艺步骤实现的 (1)定量管准备将两个气体定量管串联在一起，中间接直径为Φ1/4英寸的管线，这样利于气体的流通，同时方便检测分析，串联的定量管的一端接环状不锈钢进样管线，另外一也分别接Φ 1/4英寸管线并将此管线插入浓度为10%的烯NaOH溶液中，防止大气污染等; (2)定量管中滤芯的准备将串联的两个定量管里的滤芯取出来，放在100±5°C的烘箱上加热30分钟，然后取出来放在干燥器里面冷却5分钟，记录质量为ml和m2，如此操作数次，直到每滤芯称量前后质量之差在O. 0002g方可；第一次使用的滤芯在使用后必须用氯仿浸泡然后通风后方可使用，第一次使用的滤芯在连续三次使用后也必须用氯仿浸泡然后通风后方可使用，所述氯仿浸泡时间都为24 36小时，所述的通风为放在具有通风厨里面通风3 5小时； (3)取样并称量取样后钢瓶的质量将不锈钢取样钢瓶用不锈钢管线连接到天然气样品的取样点上，打开不锈钢管线上的阀门，打开取样钢瓶进气阀门，进气流量35(T400mL/分钟，1(Γ12分钟后，关闭进气阀门，打开钢瓶出气阀门将钢瓶内气体放出，钢瓶内气体压力在O. 15MPa时快速关闭出气阀门，从而避免空气中氧气氮气等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成不利的影响；然后再打开钢瓶进气阀门进气，如此将钢瓶重复置换3飞次后正式取样，至少取两组样品，样品取好后，关闭进气阀门，关闭连接系统阀门，拆解取样连接装置，最后在电子天平上称量钢瓶并记录质量为wl ； (4)样品过滤并称量过滤样品后钢瓶的质量将针型微调阀的5/8端接4L取样钢瓶上，另外一端接环状的5m不锈钢管线，设置钢瓶里面的天然气以O. 12MPa，400mL/分钟的速率来通过环状不锈钢管线，同时此不锈钢管线的环状全部浸入85、5°C水浴锅里面，让加热天然气更好地挥发并通过滤芯，最后一直到O. 15MPa时快速关上阀门，从而避免空气中氧气氮气等杂质反向渗透到钢瓶中，对结果造成不利影响，称量并记录此时钢瓶的质量为w2 ； (5)滤芯加热干燥并称量其质量将串联的两定量管的滤芯取出，放在100±5°C的烘箱上加热30分钟，然后将滤芯取出来放在干燥器里面冷却5分钟，记录质量为m3和m4，如此操作数次，直到每滤芯称量前后质量之差在O. 0002g方可； (6)计算: 根据仪公式(I)就可以计算得天然气中机械杂质的百分含量(A)，
2.如权利要求I所述的检测天然气中机械杂质含量的方法，其特征是述步骤(I)中的所用不锈钢管线为Φ1/4英寸型号为316L BA管的不锈钢管线。
3.如权利要求I所述的检测天然气中机械杂质含量的方法，其特征是述步骤(I)的气体定量管直径在10cm，定量管里的滤芯为聚四氟乙烯，孔径在 O. f lOum。
4.如权利要求I所述的检测天然气中机械杂质含量的方法，其特征是述步骤(4)中环状的5m不锈钢管线长5m，环绕成圆圈状，直径在l(Tl2cm，至少10圈，均匀缠绕在一起且每两圈之间的距离为2 3mm。
全文摘要
本发明专利公开了一种检测天燃气中机械杂质含量的方法，利用天然气中的机械杂质通过气体定量管时候，被气体定量管的滤芯挡住,起到了实质性的分离，而串联的气体定量管具有多重功能，防止了前气体定量管过滤不彻底的情况，从而使后气体定量管起到了二次的过滤功能；过滤结束后，将两气体定量管的滤芯加热，然后冷却，利用差减法将两滤芯的定量前后的质量差再相加，得出一定质量天然气中机械杂质的质量，最后此机械杂质的质量与天然气的质量相比例得出天然气中机械杂质的含量；本发明具有取样简单，操作简便，成本低廉，分析速度快，检测精度高，方法检测限低的优点。滤芯还可以重复再利用，为天然气的品质起到内控作用，甚至可以在天然气的源头将此技术运用，设置多级的气体过滤装置，真正为天然气的生产和运输起到管控作用，减少经济损失作用。
文档编号G01N5/04GK102980831SQ20121042744
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者金向华, 王海, 黄军聘 申请人:苏州金宏气体股份有限公司