一、為什么需要進(jìn)行天然氣成分分析？

1. 保障用氣安全

天然氣中含有某些有毒或易燃易爆成分，如硫化氫H?S和高濃度的可燃?xì)怏w。硫化氫是一種劇毒氣體，即使在極低濃度下也會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重危害；而過高的可燃?xì)怏w濃度則可能引發(fā)爆炸事故。通過成分分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制這些危險(xiǎn)因素，防止安全事故的發(fā)生。

2. 評(píng)估能量品質(zhì)

天然氣的能量含量通常以熱值表示不同來源的天然氣成分差異較大，直接影響其燃燒熱值。成分分析有助于準(zhǔn)確計(jì)算發(fā)熱量，便于貿(mào)易結(jié)算、燃燒設(shè)備選型和能效優(yōu)化。

3. 滿足環(huán)境保護(hù)要求

天然氣被認(rèn)為是“最清潔”的化石燃料之一，但其燃燒產(chǎn)物中仍可能含有一定量的硫氧化物、氮氧化物及碳排放。通過成分分析，特別是對(duì)含硫化合物的檢測(cè)，有助于判斷是否符合國(guó)家和地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，從而減少對(duì)大氣環(huán)境的影響。

4. 指導(dǎo)輸送與儲(chǔ)存

天然氣在管道輸送過程中，需滿足一定的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，高含水量可能導(dǎo)致管內(nèi)結(jié)冰堵塞，高含硫量會(huì)腐蝕設(shè)備。成分分析可為脫水、脫硫等預(yù)處理工藝提供科學(xué)依據(jù)，確保長(zhǎng)距離輸送的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

二、天然氣成分分析的主要項(xiàng)目

1. 主要組分測(cè)定

甲烷CH?：是衡量天然氣純度的核心指標(biāo)。

乙烷、丙烷、丁烷：屬于重?zé)N，會(huì)影響熱值和液化性能。

氮?dú)夂投趸迹憾栊詺怏w，稀釋作用強(qiáng)，過高會(huì)降低熱值。

2. 有害雜質(zhì)檢測(cè)

硫化氫：毒性大，腐蝕性強(qiáng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求其含量不得超過20 mg/m3。

羰基硫和其他有機(jī)硫：燃燒后生成二氧化硫，影響空氣質(zhì)量。

水分：可能導(dǎo)致冷凝、結(jié)冰、腐蝕等問題。

3. 總硫含量測(cè)定

除了硫化氫外，還需檢測(cè)其他形式的硫化物，統(tǒng)稱為“總硫”。我國(guó)《城鎮(zhèn)燃?xì)夥诸惡突咎匦浴?3611規(guī)定，城市燃?xì)庵锌偭蚝坎粦?yīng)超過200 mg/m3。

三、天然氣成分分析常用方法

1. 氣相色譜法

這是目前應(yīng)用最廣泛、精度最高的天然氣成分分析方法。通過將樣品注入色譜柱中，利用不同氣體在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)差異實(shí)現(xiàn)分離，并由檢測(cè)器定量分析各組分含量。

優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、重復(fù)性好、適用范圍廣。

缺點(diǎn)：儀器昂貴、操作復(fù)雜、需專業(yè)人員維護(hù)。

2. 紅外光譜法

適用于在線監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，通過測(cè)量氣體分子對(duì)特定波段紅外光的吸收來識(shí)別成分。

優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快、適合連續(xù)監(jiān)測(cè)。

缺點(diǎn)：對(duì)于復(fù)雜混合氣體分辨率有限。

3. 激光吸收光譜法

近年來新興的技術(shù)，特別適用于痕量氣體檢測(cè)，如甲烷泄漏監(jiān)測(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：非接觸式、高靈敏度。

缺點(diǎn)：成本較高，主要用于特定場(chǎng)景。

四、天然氣成分分析的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)支持

在我國(guó)，《城鎮(zhèn)燃?xì)夥诸惡突咎匦浴?3611、《天然氣》GB17820等標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了天然氣的質(zhì)量要求和檢測(cè)方法。其中：

GB 17820-2018將天然氣分為一類、二類、三類，分別對(duì)應(yīng)不同的熱值、硫含量和水露點(diǎn)要求；

一類氣適用于民用，總硫含量不得超過60 mg/m3；

二類氣用于工業(yè)用途，允許總硫含量不超過200 mg/m3；

三類氣主要用于化工原料，限制較為寬松。