天然气中硫化氢含量的测定及安全防护
维护得到技术上的保证。
(4该仪表监测量程宽、自动化程度高、安装方便、操作简单易学,由于微机能将分离器的管道压力、含水情况及时显示出来,并能够对特殊情况作报警,使得分离器操作人员能随时了解分离器的工作状态,给现场操作人员带来诸多方便,使油田原油计量水平上了一个台阶。
(5该仪表是低剂量同位素工业仪表,对γ射线采用了严密的辐射屏蔽,没有任何剂量的泄漏,仪表周围任意距离的γ剂量大大低于国家安全剂量标准。
此外,仪表防爆等级为d ⅡB T4,保证环境和工作人员的绝对安全。
[参考文献]
[1]戴光曦.实验原子核物理学[M ].北京:原子能出版社,
1995.
[2]徐克尊.粒子探测技术[M ].上海:科技出版社,1981.[3]魏宝文.原子核物理实验方法[M ].北京:原子能出版
社,1990.
[4]中国大百科全书总编辑委员会.中国大百科全书—物理
学卷[M ].北京:中国大百科全书出版社,1987.
[编辑:薛敏]
天然气中硫化氢含量的
测定及安全防护
晁宏洲,柯庆军
(塔里木油田公司开发事业部,新疆库尔勒841000
[收稿日期]2005-05-13
[作者简介]晁宏洲(1972-,男,陕西宝鸡人,助理工程师,毕业于西安石油学院,从事企业计量工作。[摘要]文章阐述了天然气中硫化氢含量的测定方法,介绍了作业现场硫化氢监测仪器及其检定,提出了含硫化氢
环境中人身安全防护措施。
[关键词]硫化氢含量;检测仪;安全防护
[中图分类号]TH 83[文献标识码]B [文章编号]1002-1183(200505-0028-03
由地层采出的天然气通常除含有水蒸气外,往往
还含有一些酸性气体。这些酸性气体一般是硫化氢、二氧化碳、硫醇、硫醚等气相杂质。其中,硫化氢是酸性天然气中毒性最大的酸性组分,准确测定天然气中的硫化氢含量,采取先进的天然气处理工艺、使其在天然气中的含量符合管道输送和商品贸易的条件,不但可以减轻金属腐蚀,而且对人身安全的防护也是极其重要的。
1硫化氢形成的地质原因
(1生物原因
生物作用生成硫化氢的一个主要途径是通过硫酸盐还原作用直接形成,此类硫化氢形成的先决条件是有硫酸盐和硫酸盐还原菌的存在。硫酸盐还原菌进行厌氧的硫酸盐呼吸作用,将硫酸盐还原生成硫化氢,这是天然气中硫化氢最主要的成因和来源。
(2热化学原因
硫化氢热化学成因从形成机理上分为两种类型。
一是热解成因,即含硫有机化合物在热力作用下,含硫的杂环断裂所形成。在这一形成过程中,含硫有机质先转化为含硫烃类和含硫干酪根,当温度增加到一定程度(大约80℃时,干酪根中的杂原子逐渐断裂,可生成一定量气体,其中包括硫化氢,但浓度较
低。当温度继续升高达到深成热解作用阶段(130℃时,开始发生含硫有机化合物分解,产生大量硫化
氢,故这种成因的硫化氢往往存在于干气之中。
热化学原因硫化氢的另一种成因类型是热还原作用,即在高温作用下,有机质或氢气使硫酸盐还原生成硫化氢。这种高温作用可以是埋深大、地温高的影响,也可以是岩浆活动的烘烤作用的影响。
(3岩浆成因
即岩浆上升过程中可析出硫化氢气体。
2天然气中硫化氢质量百分数的测定方法
211碘量法
现在,含硫油气田的天然气分析工作者一般都采
?
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计量装置及应用M EASU REM EN T EQU IPM EN T AND APPL ICA TION
取在现场吸收、滴定的方法测定天然气中的硫化氢质量分数,执行的新标准是G B/T1106111—1998《天然气中硫化氢质量分数的测定碘量法》,增加了高浓度
硫化氢的取样和分析方法,并相应地增加了取样器、稀释器等条文。修订后的标准较原标准具有更宽的适用范围。
碘量法是用过量的乙酸锌[Zn (CH 3COO 2?2H 2O ]溶液吸收天然气样中的硫化氢,生成硫化锌
沉淀。加入过量的碘溶液以氧化生成的硫化锌,剩余的碘用硫代硫酸钠(NaS 2O 3?5H 2O 溶液滴定。
(1硫化氢质量分数高于015%的天然气①取样和吸收。取样口的位置应选择在主管线的气体流动部位,以保证样品的代表性。从待分析气源到硫化氢吸收装置间的取样管线应尽可能短。管线必须选用对硫化氢化学惰性的材质,如聚乙烯、聚四氟乙烯、玻璃和铝。
吸收装置如图1所示。于吸收器中加入50ml 乙酸锌溶液,使一部分溶液进入玻璃孔板下部的空间
。用洗耳球吹出定量管两端的玻璃管中可能存在的硫化氢。用短节胶管将图中各部分紧密对接。打开定量管活塞,缓缓打开针形阀,以300~500ml/min 的流量通氮气20min ,停止通气。
②天然气样校正体积。对硫化氢质量分数高于015%的天然气,采用定量管计量,气样校正体积按下式计算:
V n =V ×p /10113kPa ×29312℃/(27312℃+t
(1
式中:V n 为气样校正体积,ml ;V 为定量管体积,ml ;p 为取样点的大气压力,kPa ;t 为取样点的环
境温度,℃。
(2硫化氢质量分数低于0
15%的天然气①取样和吸收。对于硫化氢质量分数低于015%的天然气,因为需要吸收大体积的气样,所以采用湿式气体流量计,取样和吸收同时进行。吸收装置见图2。
于吸收器中加入50ml 乙酸锌溶液,用洗耳球在吸收器入口轻轻地鼓动使一部分溶液进入玻璃孔板下部的空间。用短节胶管将各部分紧密对接。全开螺旋夹,缓缓打开取样阀,用待分析气经排空管充分置换取样导管内的死气。记录流量计的读数,作为取样的初始读数。调节螺旋夹使气体以300~500ml/min 的流量通过吸收器。吸收过程中分几次记录气体的温度,最后求出平均温度,记录大气压力和取样体积。
②天然气样校正体积
对于硫化氢质量分数低于015%的天然气,采用流量计计量。气样的校正体积按下式计算:V n =V ×(p -p V
/10113kPa ×29312℃/(27312℃+t
(2
式中:V n 为气样校正体积,ml ;V 为取样体积,ml ;p 为取样点的大气压力,kPa ;t 为气体平均温
度,℃;p V 为温度t 时水的饱和蒸气压,kPa 。
(3滴定
取下吸收器,用吸量管加入10(或20ml 5g/L 的碘溶液。硫化氢质量分数低于015%时应使用较低浓度的碘溶液(215g/L ,再加入10ml (1+11盐酸溶液,装上吸收器头,用洗耳球在吸收器入口轻轻
地鼓动溶液,使之混合均匀。待反应2~3min 后,将
溶液转移至250ml 碘量瓶中,用0102mol/L (硫化氢质量分数>015%或
0101mol/L (硫化氢质量分数1015%的硫代硫酸钠标准溶液的滴定,近终点时,加入
1~2ml 淀粉指示剂,继续滴定至溶液蓝色消失。按同样的步骤做空白试验。
(4硫化氢质量分数的计算
①质量浓度按式(3计算
ρ=17104c (V 1-V 2/V n ×10-3(3②体积分数按式(4计算
φ=11188c (V 1-V 2/V n
(4
式(3和式(4中:V 1为空白滴定时,硫代硫酸
?
92?工业计量2005年第15卷第5期
M EASU REM EN T EQU IPM EN T AND APPL ICA TION
计量装置及应用
钠标准溶液的耗量,ml ;V 2为样品滴定时,硫代硫酸钠标准溶液的耗量,ml ;C 为硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L ;V n 为气样校正体积,ml ;17104为摩尔质量(1/2H 2S ,g/mol ;11188为在20℃和10113kPa 下的摩尔体积(1/2H 2S ,L/mol 。212亚甲蓝法
亚甲蓝法是用乙酸锌溶液吸收气样中的硫化氢,生成硫化锌。在酸性介质中和三价铁离子存在下,硫化锌同N ,N -二甲基对苯二胺反应,生成染料亚甲蓝。通过用分光光度计在波长670nm 处测量溶液吸光度的方法测定生成的亚甲蓝,从而确定天然气中硫化氢的质量分数。
3硫化氢监测仪器
硫化氢气体检测仪主要由电化学传感器或光学传感器以及电子部件和显示部分组成。由传感器将环境中硫化氢气体转换成电信号,并以浓度(摩尔分数显示出来。在作业现场,一般都广泛使用固定式(包括在线式和便携式的检测仪。
4硫化氢检测仪的检定
涉及安全防护的计量器具列入国家强制检定目录。硫化氢检测仪以6~12个月的周期执行强制检定。
有毒有害气体检测仪同其它的分析检测仪器一样,都是用相对比较的方法进行测定的:先用一个零气体(一般用清洁空气或氮气和一个标准浓度的气体对仪器进行标定,得到标准曲线储存于仪器之中,测定时,仪器将待测气体浓度产生的电信号同标准浓度的电信号进行比较,计算得到准确的气体浓度值。因此,随时对仪器进行校零,经常性对仪器进行校准都是保证仪器测量精确的必不可少的工作。虽然目前很多气体检测仪都是可以更换检测传感器的,但是,这并不意味着一个检测仪可以随时配用不同的检测仪探头。不论何时,在更换探头时除了需要一定的传感器活化时间外,还必须对仪器进行重新校准。
国家计量检定规程JJ G695—2003《硫化氢气体检测仪》计量性能要求中规定了示值误差、重复性、响应时间、漂移、报警设置误差几项内容。计量检定部门严格遵照检定规程用国家计量行政部门批准生产的标准气体进行周期性的检定,才能保证检测仪正确发挥作用。
5人身安全防护方法
在含硫化氢环境中作业应采取以下安全防护措施:
(1根据不同作业环境配备相应的硫化氢检测仪
及防护装置,并有专人管理,使其处于备用状态;
(2作业环境应设立风向标;
(3供气装置的空气压缩机应置于上风侧;
(4重点监测区应设置醒目的标志,硫化氢检测探头、报警器及排风扇;
(5进入重点监测区作业时,应配带便携式硫化氢检测仪和正压式空气呼吸机,至少两人同行;
(6当质量浓度达到10mg/m 3报警时,作业人员检查泄漏点,准备防护用具;迅速打开排风扇,疏散下风向人员,作业人员应戴上防护用具,禁止动用电、气焊,抢救人员进入戒备状态,查明泄漏原因,迅速采取措施,控制泄漏,向上级报告情况;
(7当硫化氢浓度持续上升无法控制时,进入紧急状态,立即疏散无关人员并实施应急方案。
石油天然气行业标准SY/T5087—2003《含硫油气井安全钻井推荐作法》规定,工作人员可在露天安全工作8h ,而对身体无损害的安全临界质量浓度为20mg/m 3。
6结束语
在“以人为本,防微杜渐,杜绝事故,保护环境”的人文精神指导下,准确检测硫化氢有毒有害气体的浓度,利用技术手段监测作业环境,做好做全作业指导书和应急预案,并时常进行演练,塔里木油田公司做到了“零事故、零污染”,保持安全生产,保持人和环境的和谐发展。
[编辑:邓茂焕]
简讯
泰克推出全新AF G 3000系列产品
更强劲的性能、更低的价格、更小巧的尺寸、
更直观的操作以及更大的显示器泰克公司日前推出全新AF G3000系列任意波形发生器,其基本架构基于独创的“芯片级生成器(G oC ”ASIC 。该系列任意波形发生器包含六个型号的产品,为工程师们提供一套强有力的函数、脉冲以及任意波形发生工具,不论是在电路测试需要输入一个或多个信号,是生成频率高达240MHz 的正弦波形,是生成高达2GS/s 的任意波形,是获得1×10-6的时钟稳定性,抑或是希望获得更为直观的图形用户界面,都能很好地解决,从而大大减少测试的时间并缩短产品从设计开发到投入市场所需周期。
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计量装置及应用M EASU REM EN T EQU IPM EN T AND APPL ICA TION