天然气气质标准及检测分析方法

• 但从目前发达国家通过长输管道输送的 天然气中硫化氢含量指标看，几乎都采 用不大于6 mg/m3～7 mg/m3的指标。
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六、国内气质标准分析与建议
• 对内腐蚀相当严重的我国输配系统而言GB 17820规定的三类商品气硫化氢含量指标中， 只有一类气的指标适合输配系统；二类气的 指标作为民用和工业用气是适合的，但对输 配系统而言则硫化氢含量偏高；至于三类气 的硫化氢含量指标则大大偏高。 • 随着天然气气质管理的加强和从满足HSE管 理的需要出发，目前在各油气田已经不允许 三类气进入输配系统作为商品天然气销售， 因此取消三类气指标可以使我国标准进一步 与国际先进水平接轨 。
硫化氢、硫醇、羰基硫、总硫、水分
发热量、沃泊指标、相对密度、压 物理性质 缩因子、露点 在交接点不存在液相烃类；固体颗 其它性质 粒含量、其它气体不影响输送和利 用
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三、ISO13686-1998《天然气质量指标》
• ISO 13686所规定的控制指标分三类：一类是与经
济利益密切相关指标如组成和发热量；一类是与 安全、环境、卫生密切相关指标如硫化氢、总硫 等；一类是涉及管道安全运行指标如水、液态烃 和固体颗粒等。此国际标准反映了从经济利益、 安全卫生和环境保护三个方面的因素来综合考虑 天然气质量指标的基本原则。 • 由于各国所产天然气的组成相差甚大，即使同一 国家不同地区所产天然气组成的差异也较大，而 且天然气的用途不同对气质的要求也不同，因此， 各国应根据本国的实际情况都制定自已的天然气 标准。
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四、GB 17820-1999《天然气》
中石油Q/Y30-2002规定的长输管道气质技术指标
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四、GB 17820-1999《天然气》
• 天然气高位发热量的计算应按GB/T 11062执行，
• • • • •
其所依据的天然气组成的测定应按GB/T 13610执 行； 天然气中总硫含量的测定应按GB/T 11061执行； 天然气中硫化氢含量的测定应按GB/T 11060.1执 行； 天然气中二氧化碳含量的测定应按GB/T 13610执 行； 天然气水露点的测定应按GB/T 17283执行； 天然气的取样按GB/T 13609执行，取样点应在合 同规定的天然气交接点。
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六、国内气质标准分析与建议
• 总硫概念包括了一系列有机硫化合物， 天然气中可能存在的有硫氧碳(COS）、 低级硫醇、甲硫醚和二硫化碳等。当天 然气作为工业或民用燃料使用时，此指 标是由所含有机硫化合物燃烧后生成的 二氧化硫量对环境与人体的危害程度确 定的。
总 硫 含 量 指 标
• 近期研究表明，硫醇对金属腐蚀有一定 影响，这也是俄罗斯和欧洲等对天然气 中硫醇含量做出规定的原因之一。
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硫 化 氢 含 量 指 标
六、国内气质标准分析与建议
• 作为杂质组分，天然气中的二氧化碳对大气 的温室效应和管道腐蚀都有影响，故在大多 数国家的气质标准中均有规定。发达国家一 般定为不大于2%（摩尔分数）。但在GB 17820-1999中天然气中二氧化碳含量定为不 大于3 %（摩尔分数）。 • 目前我国商品天然气均采用体积计量，二氧 化碳含量与净化厂的商品率（经济效益）直 接挂钩。但实施能量计量后，二氧化碳含量 过高只会徒然降低管道的输送能力，并增加 输气的动力消耗，提高输配系统的操作成本， 故其含量不宜定得太高，建议规定天然气中 二氧化碳含量为不大于2 %。
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二 氧 化 碳 含 量 指 标
六、国内气质标准分析与建议
• 国外对天然气中水分含量指标的规定一般采用两种 不同的方式：即水分含量的绝对值或管输条件下的 水露点。GB 17820-1999采用后者，此方式比较直观， 目前国外普遍采用，且指标也比较先进。 • GB 17820对水露点指标的规定较为模糊，没有明确 指出环境温度的准确定义和指标，增加了执行的难 度。俄罗斯供国内使用的行业标准（OCT 54.04）中， 按不同地区和季节规定了4种不同的指标，且指标间 的差别达到23℃，合理地解决了气质要求与生产成 本之间的矛盾。但是我国各地区地理、气候等条件 差别悬殊，要明确划分出不同的寒带和温带地区界 限是非常困难的，因此建议在标准中明确环境温度 的定义，保证在管输中不析出水
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六、国内气质标准分析与建议
• 改变燃气分类和沃泊指数的范围，可能会对 效率、设备及传输和分配网络的容量产生影 响，从而带来家用和工业用电气设备分类管 理、维修习惯和频率、气体镇流或者混合的 改变。
发 热 量
• GB/T 13611-1992《城市燃气分类》中已经明 确对燃气（包括作为燃料的天然气）按沃泊 指数进行了分类，提出了互换性的要求。由 于GB 17820是商品天然气的产品标准，不仅 作为燃料使用，也作为化工原料，故建议仅 在资料附录中列出该规范中的燃气分类表和 互换性要求，方便GB 17820使用，不在正文 中给出要求，以保证标准的广泛适用性。
蒋 洪
西南石油大学
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内容提要
• 天然气专业标准体系及机构
• 制定气质指标的目标与要求
• ISO13686-1998《天然气质量指标》
• GB 17820-1999《天然气》
• 国外天然气气质指标分析 • 国内天然气气质标准分析与修订 • 天然气气质分析测试 • 天然气物性计算及测定
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一、天然气专业标准体系及机构
• 国际标准化组织（ISO）于1988年成立了
天然气技术委员会（ISO/TC 193），从事 天然气及天然气替代品（气体燃料）从生 产到输配至最终用户的各个侧面的术语、 质量规范、测量方法、取样、试验和分析 的标准化； • ISO/TC 193自成立以来共制定、修订40多 项ISO标准、技术规范和技术报告。
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一、天然气专业标准体系及机构
井口天然气类标准 通 用 基 础 标 准 管输天然气类标准 压缩天然气类标准 液化天然气类标准
天然气代用品类标准
煤层气类标准
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二、制定气质指标的目标与要求
• 充分发挥环境效益 天然气中硫化氢、总硫、二氧化碳及其它组分 如汞、放射性气体都会对环境造成不利影响。 • 保证生产和输配系统的长期稳定运行 天然气中硫化氢及其它硫化物、二氧化碳等杂 质组分均为金属材料的腐蚀性介质。
水 含 量 与 水 露 点 指 标
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六、国内气质标准分析与建议
• 天然气烃露点和烃含量是天然气管输操 作中的重要指标，管输气中冷凝物的出 现会使过滤器及测量和控制仪器出现故 障，形成安全操作方面的隐患。
• 在经营上达到最佳的成本与效益 满足用户的需要和期望，企业获得最大效益。
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三、ISO13686-1998《天然气质量指标》
• 国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/TC
193）于1998年发布了国际标准ISO 13686《天 然气质量指标》，对管输天然气所涉及的控制 参数（组分与性质）做出了原则规定，列出了 描述管输天然气质量应予考虑的典型指标和相 应的试验方法，但未规定这些参数的具体数值 或范围。
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一、天然气专业标准体系及机构
• 为加快天然气工业标准化技术与国际接轨的步伐，
1998年在石油工业标准化技术委员会（CPSC） 内成立了天然气标准化委员会（NGSC）。1999 年3月为促进天然气工业的发展，满足天然气工 业快速发展对标准化日益增长的要求，国家批准 成立了全国天然气标准化委员会（SAC/TC 2444）。 • 该委员会是一个全国性的标准化组织，其主要职 责是根据国家标准化法律、法规和有关政策，在 天然气专业领域内，从事天然气及天然气代用品 从生产（井口）到用户全过程的术语、质量、测 量方法、取样、试验和分析方法的标准化。
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六、国内气质标准分析与建议
• 比较GB 17820-1999与俄罗斯和欧洲气体能
量交换合理化协会（EASEE-gas）提出的 气质指标，GB 17820-1999缺乏对硫醇、烃 露点、粉尘、机械杂质、氧、沃泊指数和 臭味强度的定量控制要求，虽然提出要对 天然气中液烃和粉尘含量进行控制，但只 是定性的要求，没有可操作性。 • 对加臭的界面也规定得较为含糊，易引发 纠纷。对水露点，由于没有对环境温度做 出明确的定义和规定，在标准应用中很难 对水露点是否合格做出令人信服的判定。
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四、GB 17820-1999《天然气》
项 目 一类
≤100 ≤6 ≤3.0
二类
＞31.4
≤200 ≤20
三类
≤460 ≤460 -
高热值(MJ/m3)
总硫(以硫）(mg/m3) 硫化氢(mg/m3) 二氧化碳(V/V%) 水露点(℃)
在交接点处，比最低环境温度低5 ℃。
在天然气交换点的压力和温度条件下，天然气中应不存液 态烃；天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利 用。
• ISO13686:1998是世界各国制定天然气质量指
标的指导性准则。
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三、ISO13686-1998《天然气质量指标》
大量 天 组分 甲烷、乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷、 C6+、氮气、二氧化碳
氢气、不饱和烃、氧、一氧化碳、氦
ISO 国 际 标 准 主 要 指 标
然 气 组 成
少量 组分 微量 组分
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五、国外天然气气质指标分析
• 国外主要发达国家（如美国、俄罗斯、德
国、英国、法国等）的天然气质量指标与 国际标准ISO13686 的总体技术是一致，制 定天然气质量指标遵循的原则及其相应的 试验方法基本相同，主要不同点是部分指 标的具体数值有差别。 • ISO 13686 在其附录中比较详细地介绍美 国、德国、英国、法国等国家制定天然气 质量指标时所遵循的原则、具体数值及其 相应的试验方法。
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六、国内气质标准分析与建议
• 俄罗斯国家标准规定天然气中硫醇含量超过 36mg/m3时应由单独的管道供气。加拿大阿 尔伯达省的商品天然气允许总硫含量不超过 115mg/m3，输往美国天然气总硫含量则必须 降至23mg/m3。欧洲气体能量交换合理化协 会（EASEE-gas）规定总硫含量应低于 30mg/m3。 • GB 17820-1999没有对硫醇含量进行规定，对 其的控制主要通过规定总硫含量来实现。从 近几年的检测数据来看，商品天然气中的总 硫含量已经大大低于标准中一类气、二类气 和三类气规定的指标，建议结合国外的指标 要求和检验数据的统计情况，适当降低该项 指标。
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六、国内气质标准分析与建议
• 在GB 17820-1999《天然气》规定的五项技术
发 热 量
Βιβλιοθήκη Baidu
指标中，只有高位发热量是与经济利益直接 相关的，标准规定天然气的发热量应大于 31.4 MJ/m3。我国目前尚未采用能量计量， 此项指标的重要性难以体现，规定也比较宽 松，在天然气商贸中未能充分反映出按质论 价的基本原则； • 随着天然气燃烧利用的数量和比例急剧增加， 对天然气互换性的研究及其标准化也应尽快 提上议事日程，作为燃气互换性的关键指标 －沃泊指数的值，是基于安全因素考虑的。 不遵守该指标的燃气设备可能存在安全隐患。
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五、国外天然气气质指标分析
若干发达国家的管输天然气气质指标
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五、国外天然气气质指标分析
欧洲气体能量交换合理化协会（EASEE-gas）气质指标
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五、国外天然气气质指标分析
俄罗斯国家天然气的气质标准（ГOCT 5542-87）
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五、国外天然气气质指标分析
全苏（部颁）气质标准OCT 51.40-1993规定的技术要求
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总 硫 含 量 指 标
六、国内气质标准分析与建议
• 规定天然气中硫化氢含量在于控制对人 体的危害以及对输配系统的腐蚀。大量 研究表明，湿天然气中硫化氢含量不大 于6mg/m3时，对金属材料无腐蚀作用； 含量不大于20mg/m3时，则对钢材无明 显腐蚀或其腐蚀程度在工程所能接受的 范围内。
硫 化 氢 含 量 指 标
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四、GB 17820-1999《天然气》
• 我国于1999年在修订SY 7514-88的基础上
发布了GB 17820-1999《天然气》。 • 该标准在行业标准SY 7514-1988《天然气》 基础上，总结了近10年的实践经验，参考 ISO 13686-1998《天然气 质量指标》和国 外有关天然气的管输规范，按总硫和硫化 氢含量对天然气进行分类，提出了天然气 的技术要求，以保证输气管道的安全运行 和天然气的安全使用，有利于提高环境质 量，适应我国天然气工业的发展需要。