CN108717106A - 一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 - Google Patents
一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108717106A CN108717106A CN201810568877.9A CN201810568877A CN108717106A CN 108717106 A CN108717106 A CN 108717106A CN 201810568877 A CN201810568877 A CN 201810568877A CN 108717106 A CN108717106 A CN 108717106A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- natural gas
- hydrolysis
- gas
- total sulfur
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 154
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 78
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 89
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 88
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 58
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 claims abstract description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 17
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 238000001285 laser absorption spectroscopy Methods 0.000 abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002795 fluorescence method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 238000000041 tunable diode laser absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- PNZVFASWDSMJER-UHFFFAOYSA-N acetic acid;lead Chemical class [Pb].CC(O)=O PNZVFASWDSMJER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- -1 sulphur compound Chemical class 0.000 description 1
- RAOIDOHSFRTOEL-UHFFFAOYSA-N tetrahydrothiophene Chemical compound C1CCSC1 RAOIDOHSFRTOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法。该反应装置包括气体输送管路和在气体输送管路依次设置的管路阀门、水蒸气饱和器、水解反应器和硫化氢测量装置；所述管路阀门连接气体输送管路的进气口，硫化氢测量装置上设置出气口；所述水解反应器中填充有机硫水解催化剂，且水解反应器连接加热器。采用该装置将天然气中硫化物进行水解生成硫化氢气体，然后采用硫化氢测量装置检测混合样品中总硫化氢的含量从而计算出原天然气样品中总硫含量。本发明的检测装置简单、检测方法条件温和、操作简单更安全、成本低、精度高，弥补了采用半导体激光吸收光谱技术不能在线测量天然气中总硫含量的不足，是一种新的测量天然气中总硫的有效手段。
Description
技术领域
本发明涉及天然气中杂质的检测方法技术领域，特别是涉及一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法。
背景技术
天然气作为一种清洁能源在推广使用中可以极大地缓解目前大气污染加重的压力，目前我国天然气的使用已经变得相当的普遍，同时天然气本身所具有的优点使得其使用得到了社会公众的广泛认可。但是在实际的生活中天然气的使用也还存在着一定问题，其中最为主要的就是天然气硫含量的检测技术还有待进一步加强，天然气中的硫含量在燃烧的过程中也会对大气环境产生污染，因此对于天然气中硫含量的检测技术的提高可以在很大程度上保护大气环境。
天然气主要指的是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体，天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，此外还有少量的乙烷、丙烷和丁烷，同时天然气一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。天然气中的硫含量的构成成分较多，这也增大了我们对其检测的难度。
现有技术中对天然气中硫化物的检测采用的较为普遍的方法包括氧化微库仑法、醋酸铅纸带法、色谱火焰光度检测器法(FPD)、紫外荧光法和激光吸收光谱法。
氧化微库仑法采用氧化法把样品引入裂解管反应，被测物转化为可滴定离子，由载气带入滴定池中滴定，测量电解滴定过程中所消耗的电量，依据法拉第定律，计算出样品的总硫含量。氧化微库仑法需要携带载气，而且需要氧化裂解，反应温度高，对设备要求较高。
醋酸铅纸带法是将含有硫化物的气体，通过加氢高温转化，将其他硫化物转化成为H2S再检测。被分析气体与氢气混合，加热至900摄氏度，转化成H2S气体，通入到反应室与饱和醋酸铅的纸带反应，反应结果使纸带产生褐色的斑点，通过光电法检测纸带褐色的深浅来对应H2S的浓度。由于这种方法需要将气体加热到高温转化，转化条件控制较严，同时对高温反应炉的寿命有影响，需要经常更换高温反应炉，耗材和操作复杂、操作环境恶劣。
色谱FPD法是利用色谱柱的分离原理，将混合气分开，各种硫化物在不同的时间段内通过FPD逐一进行检测，进行定量分析。多组分的混合气体通过色谱柱时，由于气体分子种类不同，通过柱子的速度产生差异，在柱出口处就发生了混合气体被分离成各个组分的现象。含硫化合物在富氢-空气火焰中燃烧，形成激发态分子，当它们回到基态时能分别发射出526nm和394nm的特征光谱，此光强度与样品中硫化合物的体积分数成正比。这种特征光谱经过滤光片滤波后由光电倍增管接收，再经微电流放大器放大，信号处理后得到样品中硫化物的含量。火焰光度检测器对硫化物的响应为非线性，常规FPD的响应值与硫化物的含量成指数关系。FPD方法由于是通过色谱柱分离组分，测量间隔时间较长，平均每六分钟获取一次数据，且不是在线分析仪器。
紫外荧光法样品被引入到高温裂解炉后，样品发生裂解氧化反应。在1050℃左右的高温下，样品被完全气化并发生氧化裂解，其中的硫化物定量地转化为二氧化硫。反应气由载气携带，经过膜式干燥器脱去其中的水份，进入反应室。二氧化硫受到特定波长的紫外线照射，吸收这种射线使一些电子转向高能轨道。一旦电子退回到它们的原轨道时，过量的能量就以光的形式释放出来，并用光电倍增管按特定波长检测接收，发射的荧光对于硫来讲完全是特定的并且与原样品中硫的含量成正比。再经微电流放大器放大、计算机数据处理，即可转换为与光强度成正比的电信号，通过测量其大小即可计算出相应样品的含硫量。紫外荧光法需要载气而且反应温度高达1050℃，反应条件苛刻，操作复杂。
激光吸收光谱法主要是半导体激光器发射出的经过调谐的激光束穿过被测气体，由接收单元的光电传感器进行检测。激光束能量由被测气体分子吸收而发生衰减，接收单元检测的吸光度与被测气体含量符合朗伯-比尔定律，以此计算硫化物含量。该技术具有现场测量、快速响应、适用范围大、精度高、可靠性高和维护量小等优点。但是，该方法却只能检测出硫化氢的含量。
因此，寻找一条操作方便、设备简单、能检测出天然气中总硫含量的检测方法是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的上述不足，提供了一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法，该装置和方法通过将天然气中的硫化物发生水解反应生成硫化氢气体，然后测量混合气体中硫化氢气体的含量，从而计算得出天然气样品中硫总量。该装置结构简单、操作方便，方法反应条件温和，能够测量天然气中总硫含量。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种检测天然气中总硫含量的装置，所述装置包括气体输送管路和在气体输送管路依次设置的管路阀门、水蒸气饱和器、水解反应器和硫化氢测量装置；所述管路阀门连接气体输送管路的进气口，硫化氢测量装置上设置出气口；所述水解反应器中填充有机硫水解催化剂，且水解反应器连接加热器。
优选地，所述水解反应器为一级反应器。
优选地，所述水解反应器为多级反应器，所述多级反应器串联。
优选地，所述气体输送管路上，在管路阀门和水蒸气饱和器的进口端之间设置转子流量计。
优选地，所述水解反应器中还连接温度控制系，所述温度控制***包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器设置在水解反应器上，所述温度控制器连接加热器。
优选地，在水解反应器和硫化氢测量装置之间的气体输送管路上设置干燥器。
优选地，硫化氢测量装置上的出气口连接一气体回收装置。
本发明的另一目的在于提供一种天然气中总硫含量的检测方法，该检测方法包括如下步骤：
(1)取样：气体输送管路的进样口连接至天然气样品的取样点上，打开取样钢瓶阀门放气，打开管路阀门，使天然气进入气体输送管路；
(2)水解反应：天然气样品经过水蒸气饱和器后在水解反应器中发生水解反应产生水解天然气样品，所述水解反应使硫化物水解生成硫化氢气体和二氧化碳气体；所述天然气样品进气流量为300～350mL/分钟；
(3)检测：硫化氢测量装置检测步骤(2)中水解天然气样品的硫化氢含量，计算总硫含量。
优选地，进入硫化氢测量装置之前的水解天然气样品先进入干燥器进行干燥。
优选地，所述水解反应器为串联的多级反应器，水解反应为多级水解反应，分别针对天然气中不同的硫化物，在对应的水解反应器中放置对应的有机硫水解催化剂，逐级水解有机硫。
与现有技术相比，本发明提供的一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法的有益效果在于：
(1)该装置组合检测方法弥补了采用半导体激光吸收光谱技术不能在线测量天然气中总硫含量的不足，是一种新的测量天然气中总硫的有效手段；
(2)使用有机硫水解在常温或者低温下就可以进行，不需要加热到很高温度，在整体结构上更简单，操作上更方便；
(3)天然气为易燃易爆的气体，有机硫水解的温度一般在60-80度左右，比其它需要高温加热的方法更安全；
(4)目前有机硫水解技术在化工行业中是一项很成熟的技术，而且有机硫水解催化剂的种类很多，价格便宜；在成本上比其他检测方法更低；
(5)有机硫水解技术结合半导体激光吸收光谱技术在天然气总硫在线测量方面具有较高的测量精度。
附图说明
图1为实施例1中检测天然气中总硫含量的装置结构示意图。
图2为具有两级水解反应器的总硫含量检测的装置结构示意图。
具体实施方式
展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。
实施例1：检测天然气中总硫含量的装置
如图1所示，一种检测天然气中硫化物总量的装置，该装置包括气体输送管路和在气体输送管路依次设置的管路阀门1、转子流量计2、水蒸气饱和器3、水解反应器4、干燥器7和硫化氢测量装置8；管路阀门1连接气体输送管路的进气口，硫化氢测量装置8上设置出气口；所述水解反应器4中填充有机硫水解催化剂，且水解反应器4连接加热器5。水解反应器4中还连接温度控制***6，所述温度控制***6包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器设置在水解反应器4上，所述温度控制器连接加热器5。
在本实施例中，阀门1和转子流量计2用于控制来气流量。水蒸气饱和器3用于提供水解反应所需的水蒸气，水蒸气饱和器3可使用蒸汽发生器或者其他设备提供水蒸气。水解反应器4中填充有有机硫水解催化剂，混合水蒸气的有机硫的气体在催化剂作用下在水解反应器4中发生水解反应；针对不同天然气中硫化物的种类不同，水解反应器4可以为一级反应器，也可以为多级反应器；为多级反应器时，多级反应器串联，针对每级反应器中要水解的硫化物，设置不同的催化剂和不同水解反应所需的温度。加热器5用于对反应器进行加热，为水解反应提供物理反应条件，加热器可使用加热带、加热管、加热炉或其它类型的加热产品。温度控制***6包含温度传感器跟温度控制器，温度传感器采集反应温度数据，温度控制器通过采集的数据控制加热器进行加热，从而实现反应温度控制。干燥器7将多余的水进行干燥，避免水蒸气进入测量仪表，对仪表有损害。硫化氢测量装置8除了采用半导体激光吸收光谱技术测量，也可采取其他手段进行测量。本发明的检测装置中，可以在硫化氢测量装置上的出气口连接一气体回收装置，防止造成环境污染。
本实施例中的检测天然气中硫化物总量的装置的工作原理为：含有有机硫气体的天然气经过阀门1和转子流量计2调整至理想流量后，经过水蒸气饱和器3后在水解反应器4中发生水解反应，经过干燥器7干燥后7进入H2S测量装置8进行测量。在水解反应器4中所有机硫可转化为H2S，最后测量总的H2S含量从而计算出原天然气样品中总硫含量。
实施例2：测天然气样品中硫化物总量
利用实施例1的装置，检测天然气中硫化物总量的检测方法，包括3个步骤。
1、取样
气体输送管路的进样口连接至天然气样品的取样点上，打开取样钢瓶阀门放气，打开管路阀门1和转子流量计2调整至理想流量后，使天然气进入气体输送管路；所述天然气样品进气流量为300～350mL/分钟；
2、水解反应
天然气样品经过水蒸气饱和器后在水解反应器中发生水解反应产生水解天然气样品，所述水解反应使硫化物水解生成硫化氢气体和二氧化碳气体。水解反应器中设置的催化剂为常用的有机硫水解催化剂。部分有机硫水解反应方程式如下：
COS+H2O＝H2S+CO2
CS2+2H2O＝2H2S+CO2
以COS气体水解反应为例，COS水解反应化学方程式如下：
COS+H2O＝H2S+CO2
假设反应温度为60℃，天然气中COS含量300ppm。此时对应的化学平衡常数K＝1.762×105。
(1)计算60℃饱和蒸汽物质的量浓度
60℃饱和蒸汽压力为19.932×103Pa
PV＝nRT (1)
根据式(1)可得：
n/V＝P/RT
＝19.932×103Pa/(8.31Pa·m3/mol·k×(273+60)k)
＝7.2mol/m3
60℃饱和蒸汽物质的量浓度为：7.2mol/m3
(2)计算60℃COS气体物质的量浓度
根据式(1)可得：
V＝nRT/P
＝(8.31Pa·m3/mol·k×(273+60)k)/101325Ps
＝27.3L
300ppm COS气体物质的量浓度：0.3/27.3＝0.011mol/m3
设COS转化了X mol
COS+H2O＝H2S+CO2
初始浓度：0.011 7.2 0 0
平衡浓度：(0.011-X) (7.2-X) X X
K＝X2/((0.011-X)(7.2-X))＝1.762×105
X＝0.0109999999999999
转化率＝0.0109999999999999/0.011＝99.99999％
采用同样的方法可以计算出其它硫化物如CS2水解的量及其转化率。从理论上看水解反应有机硫转化率极高。目前水解反应催化剂实验已经实现有机硫的转化率99％以上，而且反应速度极快，基本可实现瞬间转化。所以把有机硫水解技术结合半导体激光吸收光谱技术可实现天然气中总硫在线测量。
3、检测
天然气样品经过水解反应器4水解硫化物，水解反应后的水解天然气经过干燥器7除去水蒸汽，然后混合气体进入硫化氢测量装置，检测步骤(2)中水解天然气样品的硫化氢含量，从而计算总硫含量。硫化氢测量装置8采用半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)，可精确测量反应后H2S的总量，最终获得原天然气样品中总硫含量。
天然气中硫化物除了硫化氢、COS、CS2三种硫化物以外，主要还包括羰基硫、硫醇、硫醚、噻吩、四氢噻吩及其它硫化物的多种形式。因此，可采用多级反应器串联结构，每级反应器中放置不同有机硫水解的催化剂，将有机硫逐级水解。如图2所示为含有两级反应器串联的硫化物检测装置，其中第一水解反应器4-1结合一种特定的有机硫水解催化剂在第一加热器5-1作用下水解一种形式的硫化物，而第二水解反应器4-2结合另一种有机硫水解催化剂在第二加热器5-2作用下水解另一种形式的硫化物。按照这种方法，针对特定的天然气样品，在对应的水解反应器中放置对应的有机硫水解催化剂，逐级水解有机硫，最终得到原样品和水解反应产生的总的硫化氢的含量。
硫化氢在线测量仪表采用TDLAS技术，可实现H2S含量在线测量，测量精度为0.5mmp,反应时间在5s以内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，所述装置包括气体输送管路和在气体输送管路依次设置的管路阀门(1)、水蒸气饱和器(3)、水解反应器(4)和硫化氢测量装置(8)；所述管路阀门(1)连接气体输送管路的进气口，硫化氢测量装置(8)上设置出气口；所述水解反应器(4)中填充有机硫水解催化剂，且水解反应器(4)连接加热器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，所述水解反应器(4)为一级反应器。
3.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，所述水解反应器(4)为多级反应器，所述多级反应器串联。
4.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，所述气体输送管路上，在管路阀门(1)和水蒸气饱和器(3)的进口端之间设置转子流量计(2)。
5.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，所述水解反应器(4)中还连接温度控制***(6)，所述温度控制***(6)包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器设置在水解反应器(4)上，所述温度控制器连接加热器(5)。
6.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，在水解反应器(4)和硫化氢测量装置(8)之间的气体输送管路上设置干燥器(7)。
7.根据权利要求1所述的一种检测天然气中总硫含量的装置，其特征在于，硫化氢测量装置上的出气口连接一气体回收装置。
8.一种天然气中总硫含量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取样：气体输送管路的进样口连接至天然气样品的取样点上，打开取样钢瓶阀门放气，打开管路阀门，使天然气进入气体输送管路；所述天然气样品进气流量为300～350mL/分钟；
(2)水解反应：天然气样品经过水蒸气饱和器后在水解反应器中发生水解反应产生水解天然气样品，所述水解反应使硫化物水解生成硫化氢气体和二氧化碳气体；
(3)检测：硫化氢测量装置检测步骤(2)中水解天然气样品的硫化氢含量，计算总硫含量。
9.根据权利要求8所述的一种天然气中总硫含量的检测方法，其特征在于，进入硫化氢测量装置之前的水解天然气样品先进入干燥器进行干燥。
10.根据权利要求8所述的一种天然气中总硫含量的检测方法，其特征在于，所述水解反应器为串联的多级反应器，水解反应为多级水解反应，分别针对天然气中不同的硫化物，在对应的水解反应器中放置对应的有机硫水解催化剂，逐级水解有机硫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810568877.9A CN108717106A (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810568877.9A CN108717106A (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108717106A true CN108717106A (zh) | 2018-10-30 |
Family
ID=63911775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810568877.9A Pending CN108717106A (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108717106A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110320251A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-10-11 | 西南石油大学 | 一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法 |
| CN110376149A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-25 | 杭州百脉科技有限公司 | 一种硫化物检测*** |
| CN110398464A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-01 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种加热炉烟气中二氧化硫的预报***及预报方法 |
| CN111004649A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 西安润川环保科技有限公司 | 煤气精脱硫净化*** |
| CN112051245A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-08 | 中国石化北海炼化有限责任公司 | 一种测定水质样品中硫化物含量的方法 |
| CN112710804A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 检测与处理深层天然气中有毒气体的一体化工艺及*** |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002265964A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Chiyoda Corp | 天然ガスからの硫黄化合物の除去方法 |
| US20090130009A1 (en) * | 2005-07-08 | 2009-05-21 | Chiyoda Corporation | Method of removing sulfur compounds from natural gas |
| CN102297916A (zh) * | 2011-05-21 | 2011-12-28 | 太原理工大学 | 用于测定气体物料中硫化物的色谱装置及其测定方法 |
| CN205593881U (zh) * | 2016-03-18 | 2016-09-21 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 天然气含硫量测定装置 |
| CN106635211A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 山东迅达化工集团有限公司 | 天然气的脱硫净化工艺 |
| CN208255220U (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-18 | 武汉米字能源科技有限公司 | 一种检测天然气中总硫含量的装置 |
-
2018
- 2018-06-05 CN CN201810568877.9A patent/CN108717106A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002265964A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Chiyoda Corp | 天然ガスからの硫黄化合物の除去方法 |
| US20090130009A1 (en) * | 2005-07-08 | 2009-05-21 | Chiyoda Corporation | Method of removing sulfur compounds from natural gas |
| CN102297916A (zh) * | 2011-05-21 | 2011-12-28 | 太原理工大学 | 用于测定气体物料中硫化物的色谱装置及其测定方法 |
| CN205593881U (zh) * | 2016-03-18 | 2016-09-21 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 天然气含硫量测定装置 |
| CN106635211A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 山东迅达化工集团有限公司 | 天然气的脱硫净化工艺 |
| CN208255220U (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-18 | 武汉米字能源科技有限公司 | 一种检测天然气中总硫含量的装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马永波;刘炜;王东庆;黄蓉;吴文静;: "高含硫天然气净化厂总硫回收率的主要影响因素探讨", 山东化工, no. 07 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110320251A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-10-11 | 西南石油大学 | 一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法 |
| CN110320251B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-04-30 | 西南石油大学 | 一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法 |
| CN110376149A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-25 | 杭州百脉科技有限公司 | 一种硫化物检测*** |
| CN110398464A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-01 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种加热炉烟气中二氧化硫的预报***及预报方法 |
| CN111004649A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 西安润川环保科技有限公司 | 煤气精脱硫净化*** |
| CN112051245A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-08 | 中国石化北海炼化有限责任公司 | 一种测定水质样品中硫化物含量的方法 |
| CN112710804A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 检测与处理深层天然气中有毒气体的一体化工艺及*** |
| CN112710804B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-05-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 检测与处理深层天然气中有毒气体的一体化工艺及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108717106A (zh) | 一种检测天然气中总硫含量的装置及其检测方法 | |
| CN109827865B (zh) | 一种多气氛高压环境下材料热解在线分析装置 | |
| CN103336070B (zh) | 一种定量检测六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的检测装置及方法 | |
| CN105807029B (zh) | 基于热重的煤自燃特性测定装置 | |
| Blaser et al. | Process analytical chemistry | |
| CN105765381B (zh) | 用于测量溶解在液体中的气体的气体浓度的方法及*** | |
| CN102809546A (zh) | 一种低浓度烟气红外分析仪及检测方法 | |
| US5501981A (en) | Method and apparatus for chemiluminescent detection of sulfur | |
| CN110320251B (zh) | 一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法 | |
| CN105911158A (zh) | 一种测定天然气中硫化物总含量的气相色谱仪及检测方法 | |
| CN208255220U (zh) | 一种检测天然气中总硫含量的装置 | |
| CN210037510U (zh) | 一种多气氛高压环境下材料热解在线分析装置 | |
| CN104713938A (zh) | 一种连续监测催化还原硝基苯反应的在线分析***及方法 | |
| CN212722619U (zh) | 一种测定天然气中总硫含量的快速分析装置 | |
| Wang et al. | Multi-component gas measurement aliasing spectral demodulation method for interference separation in laser absorption spectroscopy | |
| CN103175825A (zh) | 一种检测煤层气中硫化物含量的方法和装置 | |
| CN104849366B (zh) | 检测***及检测方法 | |
| CN112229946A (zh) | 一种智能化so3标准气体制备方法及*** | |
| CN101576499B (zh) | 一种二甲醚气体浓度的检测方法及装置 | |
| CN109696376A (zh) | 一种采用热重-质谱联用仪测定元素含量的方法 | |
| CN103175778A (zh) | 一种热-氢测定大气颗粒物中碳质组分的方法及装置 | |
| CN203405450U (zh) | 一种定量检测六氟化硫电气设备中含硫故障气体组分的检测装置 | |
| CN105259156A (zh) | 一种硫的测定装置和方法 | |
| CN101131355B (zh) | 一种快速测定固体催化剂碳含量的方法 | |
| CN109752358A (zh) | 一种水中硫含量的测定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |