利用硫化学发光检测器和气相色谱仪测定天然气和液化气中的含硫化精文档格式.docx

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1

:

硫化合物（分析物+O2!

SO+H2O+其它碎片

SO+O3!

SO2+O2+h（300~400nm真空泵将燃烧产物抽吸到一个低压反应池,在此处加入过量的臭氧。

后续反应发出的光通过光学滤光片由蓝敏光电倍增管检测并放大,然后显示或输出给数据处理系统。

图1为硫化学发光检测器的

流程图。

1测定原理

天然气和液化气中的含硫化合物经过毛细管色谱柱分离后进入硫化学发光检测器。

硫化学发光检

子体燃烧器用以增强SO中间体的产生,此双等离子体燃烧器安装在气相色谱的检测器位置上,一个双等离子体控制器控制温度和流量操作。

60利用硫化学发光检测器和气相色谱仪测定天然气和液化气中的含硫化合物2008

硫化学发光检测器对硫化合物呈等摩尔线性响

线、定量管以及进样口衬管均经过特别的硫钝化处理（Sulfinert。

用气体样品（液化气需经80#加热的盘管气化充分吹扫进样管线和定量管,而后完成进样。

样品中的含硫化合物经毛细管色谱柱分离后进入SCD检测器检测,采用标准气体混合物进行定性和定量。

其流程见图2。

2.4定量用标准气的选择

由于硫化学发光检测器不同于火焰光度检测器（FPD,SCD对硫原子呈等摩尔线性响应,且线性范围宽,因而可使用一种含硫化合物的二元标准气体混合物进行外标定量,标准气的底气优先选用甲烷,其次也可使用氮气或氦气。

用于制备标准气体混合物的含硫化合物优先选用硫化氢、氧硫化碳（COS、甲硫醇（CH3SH,其次也可使用乙硫醇、丙硫醇、甲硫醚,不能采用易降解的含硫化合物,如二硫化碳和二甲基二硫醚（CH3SSCH3。

本文采用硫化氢/甲烷的二元标准气体混合物进行外标定量,标准气的浓度与样品气中含硫化合物的浓度相当,但在分流进样的方式下

不能超检测器的负荷。

应（对应于硫原子,不受大多数样品基质的干扰,具有较高的灵敏度（<

0.5pgS/sec和超过1∀10线性。

4

2实验部分

2.1仪器及色谱柱

Agilent6890N气相色谱仪、六通气体进样阀、毛细管分流/不分流进样口、Sievers355型硫化学发光检测器;

Wasson3048毛细管色谱柱,柱长60m,孔径530m,膜厚7.0m。

2.2色谱分析条件

初温-10#,保持5min,以5#/min的升温速率升至120#,保持0min,再以20#/min的升温速率升至200#,保持15min;

进样口温度250#;

六通气体进样阀定量管容积3.0mL;

载气为氦气,分流进样,分流比201,柱头压9.8Ps,i柱流量10mL/min,线速度52cm/s。

2.3实验方法

炉温采用干冰进行制冷,气体样品进样连接管

3实验结果

3.1含硫化合物测定

对天然气和液化气样品中的含硫化合物进行了测定,可检测的含硫化合物的组分近20种,包括硫化氢、氧硫化碳、硫醇、硫醚、二甲基二硫化合物、噻吩等。

天然气样品的色谱图如图3所示,液化气样品的色谱图如图4所示。

分,硫化学发光检测器对二氧化硫有良好的响应,其色谱图如图5所示。

3.2检测下限实验

采用浓度为（100~300∀10

-9

（ppb的含有硫

化氢、氧硫化碳、甲硫醇、乙硫醇的混合样品对本方法的检测下限进行了测定,色谱图如图6所示。

结果表明:

此浓度的含硫化合物的响应大大高于检测

61

表1精密度实验结果

硫化氢

序号

保留时间峰面积保留时间峰面积保留时间峰面积保留时间峰面积1234567平均RSD,%

2.042.042.052.042.042.042.042.040.04

23902350234023602360238023802365.40.65

2.262.262.262.262.262.262.262.260.00

25002460245024502450242023702442.91.47

3.503.503.503.503.503.503.503.500.00

24602410242024302430240023702418.21.02

5.735.735.735.735.735.735.735.730.00

24402400240024102420239023802406.60.74

氧硫化碳

甲硫醇

乙硫醇

4讨论

（1硫化氢和氧硫化碳是天然气和液化气中常见的含硫化合物。

当硫化氢和氧硫化碳的浓度极低时,使用厚液膜的甲基硅氧烷毛细管柱（如Wasson3048可以很容易将它们分离。

然而当氧硫化碳的含量为痕量,硫化氢的含量相对较高时这两种物质的分离就很困难。

因为氧硫化碳在硫化氢出峰的尾部流出。

在一些情况下使用低炉温技术可以提高分离度,但是当硫化氢的浓度比羰基硫的浓度高出较多时低炉温技术的作用就不明显了。

使用J&

WGasPro-PLOT毛细管色谱柱,可以

3.3精密度实验

应用本方法对含有微量硫化氢、氧硫化碳、甲硫醇、乙硫醇的天然气样品连续分析7次,测定其保留时间和响应值,以检验方法的重复性,实验结果列于表1。

保留时间的相对标准偏差小于0.05%,响应值的相对标准偏差小于1.5%,完全满

解决这个分离问题。

使用该色谱柱,不用低炉温技术氧硫化碳也会在硫化氢前出峰。

其色谱图如图7所示。

（2硫化氢含量较高的天然气样品,如罗家寨、渡口河、普光气田天然气硫化氢含量为10%~20%,即使很小的进样量,高浓度的硫化氢组分也会,

62利用硫化学发光检测器和气相色谱仪测定天然气和液化气中的含硫化合物2008

合物的分析要求。

使得检测器的本底信号和噪音变大,影响组分检测。

可以采用以下方法解决上述问题。

5结论

利用硫化学发光检测器和气相色谱仪测定天然气和液化气中的含硫化合物,具有简便、快速、准确、不受大多数样品基质的干扰等优点。

分析方法重复性好,检测下限低。

由于硫化学发光检测器对硫原子呈等摩尔线性响应,只需用一种含硫化合物的标准气体混合物便可实现外标定量。

参考文献

1ASTMD5504-01.StandardTestMethodforDeterminationofSulfurin

对于Agilent6890N气相色谱仪可采用两路均由电子压力控制器（EPC控制载气,其中一路载气经过定量进样阀,在定量进样阀后两路载气合而为一,通过调节两路载气的流量比实现对样品的稀释。

但是过量的稀释会造成其余的含硫化合物浓度低于检测器的检测下限。

对于Agilent7890气相色谱仪,可采用微板流技术实现大量的硫化氢组分不进入检测器而被放空。

微板流组件置于毛细管色谱柱出口和检测器之间,其良好的惰性和很小的死体积可以满足含硫化

NaturalGasandGaseousFuelsbyGasChromatographandChemiluminescence

作者简介

迟永杰:

男,1965年5月15日出生,毕业于成都科技大学（现

为四川大学,高级工程师,研究室副主任。

自参加工作以来一直在中国石油西南油气田公司天然气研究院从事天然气分析测试技术研究和标准化工作,负责和参与起草了国家标准GB18407∃车用压缩天然气%、GB/T13610∃天然气的组成分析气相色谱法%等6项标准,研制三种国家一级标准物质和八种国家二级标准物质。

先后获得四川石油管理局和西南油气田公司级科研项目科技成果一等奖一项、二等奖一项、三等奖三项。

&

低浓度硫化氢和空气中甲烷标准气体∋研究成果

获国家二级标准物质许可证

硫化氢气体报警仪和甲烷气体报警仪是中石油股份公司HSE管理体系实施中的必备设备。

近年来硫化氢气体和甲烷气体报警仪已经在股份公司各油气采输、净化、炼化、以及科研单位中大量使用。

经初步统计,2005年仅西南油气田公司这类仪器总数已超过3500台,四川石油管理局也有数千台。

这类可燃易爆和有毒气体分析检测仪均被列入国家强制检定计量器具目录。

根据JJG693-2004和JJG695-2003检定规程,检定此类仪器需要大量的经过国家认证的低浓度氮中硫化氢和空气中甲烷的标准气体。

为此,西南油气田公司2006年科研计划中列入&

低浓度硫化氢和空气中甲烷标准气体∋研究课题,由天然气研究院第一研究室负责完成。

课题组经过一年半的努力,完成了两类标准物

-6

质即氮中硫化氢标准气体（体积分数为8∀10~

0.

1%~4.0%制备的研究,并建立安全制备体系。

同时,考查了所制备的两类标准气体的不确定度、均匀性、稳定性、最低使用压力并与国内的权威机构进行比对分析。

2007年12月由国家质量监督检验检疫总局颁发了氮中硫化氢气体标准物质和空气中甲烷气体标准物质两项国家二级标准物质许可证。

氮中硫化氢气体标准物质编号为GBW（E060910,技术指标

为:

物质的量分数为（8~40∀10,其不确定度为

-6-6

1∀10,物质的量分数为（40~100∀10,其不确定度为2.5%。

空气中甲烷气体标准物质编号为GBW（E060911,技术指标为:

物质的量分数为0.1~4.0%,其不确定度为1.5%。

因此,该课题获得西南油气田公司2007年度科技创新二等奖。

Nov.2008,Vol.37,Supplement

CHEMICALENGINEERINGOFOIL&

GAS

3

ther,strengthenedthefunctionofelectronicbooksanalysis

DetectionTechnologyofNaturalGasHydrocarbonDewPoint

LuoQin,ZengWenping,WangXiaoqin（ResearchInstituteofNaturalGasTechnology,PetroChinaSouthwestOil&

GasfieldCompany.CHEMICALENGINEERINGOFOIL&

GAS,VOL.37,Supplement,pp53~58,2008（ISSN1007-3426,INCHINESE

Abstract:

Hydrocarbondewpoint（HDP/liquidhydrocarboncontentisoneofthekeyphysicalpropertyparametersofnaturalgas.HDPdeterminationofpipelinegascanensurethepipelinerunningsafely.TherearethreemethodsforHDPdetermination:

chilledmirrorautomaticmeasurementmethod,chilledmirrorocularestimationandcalculationfromnaturalgasanalysis.Thisarticlespecifiestheadvantages,disadvantagesandinfluencefactorsofthethreemethods,providesreferenceforselectingHDPtestmethodsandhasapracticalsignificancefordevelopindustryandnationalstandardsinthefuture.ThisarticleintroducesthecalibrationtechniqueofchilledmirrorHDPanalyzersourcedfromISO/TC193,indicatesthatthisnewcalibrationtechniquecanensurethetraceabilityofchilledmirrormethod,increasestheaccuracyofmeasurementresults.Itisproposedtorunafterandresearchi,tsetupthecalibrationtechniqueandstandardfornaturalgaschilledmirrorHDPanalyzerinourcountryassoonaspossible.

Keywords:

dewpoin,tcalibration

DeterminationofSulfideinNaturalGasandLiquidPetroleumGasUsingSulfurChemiluminescenceDetector（SCDandGasChromatography

ChiYongjie（ResearchInstituteofNaturalGasTechnology,PetroChinaSouthwestOil&

GasfieldComINnaturalgasanalysis,

influencefactor,

hydrocarboninstrument

testmethod,

managemen,tandacceleratedtheconstructionoffourdatabasesof"

scientificresearchdataretrievalcolumn"

continuouslysupplementedrelatedinformationtotheexistingdatabases,andtrybesteffortstobuildupthemostperfectandmostcharacteristicdigitizedlibraryinnaturegasindustryinourcountry.

Keywords:

scientificandtechnologicalinformation,softscientificresearch,informationinvestigation,redactionandpublication,digitizedlibrary,ResearchInstituteofNaturalGasTechnology

ResearchandApplicationonAnalysisandMeasurementTechnologyofNaturalGas

TangMeng,LuoQin,ChiYongjie（ResearchInstituteofNaturalGasTechnology,PetroChinaSouthwestOil&

GasfieldCompany.CHEMICALENGINEERINGOFOIL&

GAS,VOL.37,Supplement,pp42~52,2008（ISSN1007-3426,INCHINESE

Abstract:

TheresearchachievementsonanalysisandmeasurementtechnologyofnaturalgaswerebrieflyintroducedsinceResearchInstituteofNaturalGasTechnologywasfoundin1958.Theachievementsareinvolvedinthewholeprocessofprocessingnaturalgasfrombeginningtoenduser,whichcontainingthegasqualityrequirements,

samplingguidelines,

analysis

andtestmethods,aswellasphysicalpropertycalculationmethods.TheChinanationalstandardsystemfornaturalgasonanalysisandmeasurementwasbuiltup.Thecalibrationgassystemfornaturalgaswasalsobuiltup.Uptonow,Chinahasbuiltthebasicstandardandcalibrationsystemforanalysisandmeasuremen,twhichistrackedtointernationalcustomsandtherepresentativestandardisGB17820.AlltheachievementsweresatisfiedtherequirementsfordevelopingofChinanaturalgasindustry.Thefuturedevelopmentongasanalysisandmeasurementwasintroduced.

naturalgas,analysisandmeasuremt

4CHEMICALENGIEERIGOFOIL&

GASNNNov.2008,Vol.37,SupplementVOL.37Supplement,pp59~622008（ISSN1007,,3426INCHINESE,AbstractThisarticledescribesamethodforde:

terinationofsulfideinnaturalgasandliquefiedpetromleumgasusingsulfurchemiluminescencedetector（SCDandgaschromatographywhichadoptsconstantvolumeinjectionandquartzcapillarychromatogramcolumnThismethodissiplerapidandlinerequi.m,molarwiththesulfideThedetectorhasahighsensi.tivityandisnotdisturbedbythesamplesubstrate.Keywordsgasanalysis,sulfidedeterination,:

msulfurchemiluminescencedetectorgaschromatogra,phylinerequiolarresponse,mResearchandApplicationofAnti-corrosionTechnologyinSourGasFieldsGuTan,HuoShaoquanLiFengetal（Research,,Insti