天然气管网微水和硫化氢检测

天然气管网微水和硫化氢检测

中国油气管网主要由中石油、中石化和中海油等三家垄断。其中，截至2017年底，中石油国内运营的油气管道总里程为8.56万公里，占国内原油管道的68.9%，天然气管道占全国的76.2%，成品油管道占全国的43.2%。国家油气管网公司成立是天然气体制改革中最为重大和根本性的改革措施，将推动油气市场“脱胎换骨”，油气市场体系有望更加规范化、系统化，国内供应主体更加多元化，这也有利于加快管网投资建设步伐，促进管网互联互通，进而提高基础设施运行效率，降低终端用户用气成本。

应用背景：

天然气在向外传输之前需要进行净化处理，水分是天然气中重要的污染物之一，在天然气的净化处理和传输的各个阶段都需要实时监测水分含量。过多的水分会导致管道中水化物的形成及运输管道的腐蚀。这可能导致严重的安全事故以及昂贵的停输成本。过多的水分也会稀释天然气从而降低热值和品质。天然气中的水分在低温处理设备中结冰会损坏液化和压缩设备，因此在液化天然气的预处理降温加压等过程中需要精确的检测及控制水分含量。

硫在天然气中以硫化氢的形式存在，天然气中的硫化氢会腐蚀天然气运输管道，从而导致天然气泄漏和爆炸事故，并且，硫化氢燃烧会生产另一种有毒气体二氧化硫。二氧化硫是酸雨形成的主要原因。因此，准确、灵敏、快速、可靠的测量天然气中的水分和硫化氢含量具有至关重要的意义。

与传统方法比较：

传统的水分测量技术主要是基于各种接触性传感器例如冷镜、电化学及压电传感器等，这些传感器能再校准后的短时间内提供可靠的测量，但传感器的表面由于暴露在待测流体当中，易被醇、胺、油等杂质所污染，从而导致巨大的测量误差甚至整个传感器的失效。所以这些接触型传感器通常需要频繁的清理甚至更换传感元件，导致大量的维护费用，另外，接触型的传感器响应速度慢，通常需要有很长的浸润及干燥延迟。

硫化氢的传统测量技术主要有醋酸铅法，宽带非色散式紫外线测光发，气相色谱或电化学法。这些传感器的缺点包括校准漂移，测量响应速度慢，传感器饱和，饱和后恢复时间长，传感器部件易被背景气体污染等等。而且，维护费用高，需要频繁的更换传感器元件例如紫外线灯，醋酸铅试纸，气相色谱柱，消耗大量载气和氨水溶液。

因此，传统方法不适合在线检测和实时的控制天然气中的水分和硫化氢含量。

TDLAS的优势：

可调谐半导体激光器红外吸收光谱技术（TDLAS）作为非接触测量方法，具有响应灵敏度高，速度快，测量可靠，精度高，维护成本低，产品寿命长等特点，实现实时在线的测量。

参考美国Spectrasensors相关天然气管网仪器的情况，应用TDLAS方案，选择德国nanoplus DFB激光器作为光源：

水的红外光谱吸收波长选择：1877nm

硫化氢的红外光谱吸收波长选择：1590nm

系统构成：

激光器+气体吸收池+探测器+温度电流控制器+数据采集处理模块

深圳市唯锐科技有限公司提供德国nanoplus的激光器，从近红外到中红外，760nm到6000nm范围内的任意中心波长的激光器：DFB激光器、ICL激光器，6~14微米的QCL激光器，可以满足在760nm~14000nm波长范围内的红外吸收光谱的检测需求。不同波段的红外探

测器：铟砷探测器，铟镓砷探测器，铟砷锑探测器，碲镉汞探测器。同时，提供包含光源，气体池，探测器，控制器等的全套模块的实验平台，搭建原型产品，快速启动研发，缩短研发周期。