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天然气中二氧化碳含量检测

天然气中二氧化碳含量检测

天然气中二氧化碳含量检测有哪些参考标准?检测方法有哪些?中析研究所检测中心依据相关检测标准,对包括天然气、液化天然气等样品的二氧化碳含量、一氧化碳含量、甲烷含量等检验测试,一般7-15个工作日出具报告。

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天然气中二氧化碳含量检测技术及应用

简介

天然气作为重要的清洁能源,其主要成分为甲烷(CH₄),同时含有少量乙烷、丙烷、氮气、二氧化碳(CO₂)等组分。其中,二氧化碳的含量直接影响天然气的热值、燃烧效率以及管道输送安全性。高浓度的二氧化碳不仅会降低天然气的能量密度,还可能引发管道腐蚀、设备结垢等问题。此外,二氧化碳作为温室气体,其排放浓度也受到环保法规的严格限制。因此,准确检测天然气中的二氧化碳含量,对于优化生产工艺、保障输配安全、满足环保要求具有重要意义。

检测的适用范围

天然气中二氧化碳含量的检测广泛应用于以下场景:

  1. 天然气开采与处理:在气田开采过程中,需实时监测天然气组分,确保二氧化碳含量符合下游处理工艺要求。
  2. 输配系统质量控制:在天然气长输管道或城市燃气网络中,需定期检测二氧化碳浓度,避免因腐蚀或热值不足引发安全隐患。
  3. 工业应用:化工、发电等工业用户需根据二氧化碳含量调整燃烧参数或净化流程。
  4. 环保监测:依据国际气候协议(如《巴黎协定》)和各国排放标准,监测天然气燃烧后的二氧化碳排放量。
  5. 贸易结算:二氧化碳含量可能影响天然气热值计算,进而涉及国际贸易中的能量计量与定价。

检测项目及简介

天然气中二氧化碳含量的检测通常包含以下核心项目:

  1. 二氧化碳体积分数测定:直接测量天然气中CO₂的体积百分比,是核心检测指标。
  2. 水分含量检测:水分与二氧化碳结合可能生成碳酸,加速管道腐蚀,需同步监测。
  3. 硫化合物分析:硫化氢(H₂S)等含硫物质的存在可能与二氧化碳共同加剧腐蚀风险。
  4. 烃类组成分析:明确甲烷、乙烷等烃类含量,辅助判断二氧化碳对整体热值的影响。

其中,二氧化碳含量的检测需结合具体场景选择方法。例如,在输配环节需快速在线监测,而在实验室条件下则需高精度分析。

检测参考标准

国内外针对天然气中二氧化碳含量的检测制定了多项标准,主要包括:

  1. ISO 6974-3:2018 《天然气-气相色谱法测定组分-第3部分:二氧化碳、氮气至十六烷烃的测定》 该标准规定了采用气相色谱法(GC)测定天然气中二氧化碳含量的方法,适用于实验室高精度分析。
  2. ASTM D1945-14 《气相色谱法分析天然气和类似气体混合物的标准试验方法》 美国材料与试验协会标准,涵盖二氧化碳在内的多组分分析。
  3. GB/T 13610-2020 《天然气组成分析 气相色谱法》 中国国家标准,与国际标准接轨,适用于工业与民用天然气的组分检测。
  4. GB 17820-2018 《天然气》 中国强制性标准,规定了商品天然气中二氧化碳含量的限值(通常≤3%)。

检测方法及相关仪器

  1. 气相色谱法(GC)

    • 原理:利用色谱柱分离天然气中各组分,通过热导检测器(TCD)或火焰离子化检测器(FID)定量分析二氧化碳。
    • 仪器:配备TCD的高精度气相色谱仪(如Agilent 7890B)、自动进样系统、数据处理软件。
    • 特点:精度高(可达0.01%),但耗时较长(单次分析约15-30分钟),适用于实验室环境。
  2. 红外光谱法(IR)

    • 原理:基于二氧化碳分子对特定红外波段的吸收特性,通过红外传感器测量吸光度并换算浓度。
    • 仪器:便携式红外气体分析仪(如Siemens Ultramat 23)、在线式红外监测系统。
    • 特点:响应速度快(秒级),适合现场快速检测或连续在线监测,但需定期校准。
  3. 化学吸收法

    • 原理:将天然气通过碱性溶液(如氢氧化钾),二氧化碳被吸收后通过体积变化计算含量。
    • 仪器:奥氏气体分析仪、手动滴定装置。
    • 特点:设备简单、成本低,但操作繁琐且精度较低,适用于应急检测或教学演示。
  4. 激光光谱法(TDLAS)

    • 原理:利用可调谐二极管激光器扫描二氧化碳的特征吸收谱线,通过波长调制技术实现高灵敏度检测。
    • 仪器:TDLAS在线分析仪(如Servomex 2500)。
    • 特点:抗干扰能力强,适用于复杂工况(如高压、高湿度环境),但设备成本较高。

仪器选型与操作要点

  • 实验室场景:优先选择气相色谱仪,搭配多孔聚合物色谱柱(如Porapak Q)以提高分离效率。
  • 现场检测:便携式红外分析仪或激光光谱仪更适用,需注意环境温度、湿度对测量的影响。
  • 在线监测:需配置预处理系统(如过滤、脱水模块),避免颗粒物或液态水干扰传感器。

结语

天然气中二氧化碳含量的检测技术已形成完整的标准化体系,涵盖从实验室到工业现场的多种方法。随着传感器技术、光谱分析的进步,检测设备正向高精度、自动化、智能化方向发展。未来,随着全球能源转型的深化,对天然气品质的精细化控制需求将进一步提升,相关检测技术也将在保障能源安全、推动低碳发展中发挥更重要的作用。

 

检测标准

 

SY/T 7657.3-2021 天然气 利用光声光谱-红外光谱-燃料电池联合法测定组成 第3部分:红外光谱法测定乙烷及以上烷烃、二氧化碳、一氧化碳含量

BS EN ISO 17349-2016 石油和天然气工业. 高压力下二氧化碳含量较高的海上平台处理流

ISO 17349-2016 石油和天然气工业.高压力下二氧化碳含量较高的海上平台处理流

TCVN 3895-1984 天然气.测定二氧化碳和氢含量的气相

 

检测流程

 

1、通过网站客服或者电话进行测试项目的咨询和交流;

2、寄送或登门采样,证实实验方案的正确性;

3、签订检测委托书并交纳测试费用;

4、进行试验测试;

5、对实验数据进行整理并出具测试报告。

 

检测报告用途

 

产品质量控制:确定产品质量等级或缺陷

相关部门查验:工商查验,市场监督管控,招投标,申报退税等

协助产品上市