天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统及方法，系统包括第一、第二多路阀。进气口经由第一输气泵与第一多路阀连接，出气口与第一多路阀直接连接。第一多路阀与第二多路阀之间连接有三个输入气路和一个输出气路，输入气路中连接有冷阱、净化管，输出气路中连接有第二输气泵。载样环的两端连接在第二多路阀上。气相色谱仪、载气气源与第二多路阀连接。气相色谱仪的启动受气相色谱分析启动触发器控制。本发明专利技术可以对待测气体进行持续在线输送，自动实施在线样品采集、样品干燥与纯化、样品注入并启动气相色谱分析，具有远程采样、余样回送、全封闭操作、全自动控制等优点，适于推广。

On-line automatic sampling system and method for gas chromatograph analysis of gas hydrate decomposition gas

The invention discloses a gas hydrate decomposition gas chromatography analysis of automatic sampling system and method of online system includes first and the more than 2 way valve. The air intake is connected to the first multi-channel valve via the first gas pump, and the air outlet is directly connected with the first multi-channel valve. First, there are three input gas paths and an output gas path between the multi-path valve and the second way valve, and there are cold traps and purge pipes in the input gas path, and second air transmission pumps connected to the output gas path. The two ends of the sample ring are connected to the second multichannel valve. The gas chromatograph, the gas carrying source and the second multi-channel valve are connected. The gas chromatograph started by chromatographic analysis start trigger control. The invention can continuously transport gas measured online, the implementation of online automatic sampling, sample drying and purification, sample injection and start gas chromatographic analysis, remote sampling, sample return, more than full closed operation, automatic control and other advantages, and is suitable for popularization.

【技术实现步骤摘要】
天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统及方法
本专利技术涉及一种为对天然气水合物分解气体在线进行气相色谱分析的自动采样系统及自动采样方法，属于石油勘探、开采、集输、加工等领域进行气体在线分析的气体采样技术。
技术介绍
天然气水合物，俗称可燃冰，主要成分为甲烷，是地球上储量最大的油气资源。实现天然气水合物的工业开采，让其服务于人类，是当前的全球性技术奋斗目标。其实，天然气水合物中的气体并不全部是甲烷，其还有氮气、二氧化碳、硫化氢等非烃类气体，以及乙烷、丙烷、丁烷等其它轻烃气体。因此，天然气水合物分解气体的组成是评价天然气水合物矿床资源条件的关键参数；另一方面，天然气水合物分解气体组成在开采过程中的变化也是反映天然气水合物开采状态的重要、直接性判识指标。鉴于天然气水合物开采的工程条件远比常规天然气复杂，无论是为了设备与工程安全，产能安全，还是环境安全与人身安全，在开采过程中都需要对天然气水合物分解气体进行实时监测。当然，最好的实时监测方式是在线监测。目前，与在线气体成分检测有关的设备有便携式气相色谱仪、便携式气相色谱-质谱仪、炼厂气气相色谱仪、井场轻烃气相色谱系统(参见公开号为CN201130174Y的中国技术专利文献)、便携式田间气体自动采样装置(参见公开号为CN205280444U的中国技术专利文献)、气体采样装置(参见公开号为CN205449587U的中国技术专利文献)、全自动化气体采样装置(参见公开号为CN105571908A的中国专利技术专利申请公开文献)等。但是，这些设备对于当前开采技术还不成熟，开采过程中产气速率不稳定，并且产出气水分含量高，富含氮气、二氧化碳、硫化氢等非烃类气体的天然气水合物开采现场的产出气体在线监测而言，还存在气源压力适应范围过窄，缺乏非烃类气体成分分析能力，无法克服水蒸气和硫化氢对于色谱分析的干扰以及对于色谱柱的毒害等严重技术问题，另外还存在无远程样品采集能力，采集余气不能回送，安全与健康风险性高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对天然气水合物分解气体进行气相色谱分析的在线自动采样系统及自动采样方法，其可与任何常规气相色谱仪连接，实现对开采现场管路中的天然气水合物分解气体进行在线自动样品采集来用于成分分析，其对待测气源气体进行在线连续输送与在线采集，对所采集气体样品进行自动脱水与净化处理，将气体样品自动注入气相色谱仪，并自动启动气相色谱分析，具有远程采样、余样回送、全封闭操作、全自动控制等优点，可广泛适用于油气领域的油气勘探、开采、集输、加工中的气体在线分析，以及环保等领域的气体监测。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：它包括第一、第二多路阀；进气口经由第一输气泵与第一多路阀连接，出气口与第一多路阀连接；第一多路阀与第二多路阀之间连接有三个输入气路和一个输出气路，第一输入气路为第一多路阀直接与第二多路阀连接，第二输入气路为第一多路阀经由冷阱、第二气路开关与第二多路阀连接，冷阱下方设有冷凝水收集池，第三输入气路为第一多路阀经由净化管、第二气路开关与第二多路阀连接，净化管内放置有脱硫剂或干燥剂，输出气路为第二多路阀经由第二输气泵与第一多路阀连接；载样环的两端连接在第二多路阀上；气相色谱仪、载气气源与第二多路阀连接，气相色谱仪的启动受气相色谱分析启动触发器控制；其中：待测气源气体进入进气口，依次经由第一输气泵、第一多路阀、第一多路阀与第二多路阀之间的三个输入气路、第二多路阀、载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀后从出气口返回待测气源，以保持气体的在线输送；在线输送中的气体被封闭在第二输气泵、第一多路阀、第二多路阀、载样环之间形成的环路中，以实现气体样品的采集，其中，第一多路阀与第二多路阀之间经由三个输入气路及输出气路连通；采集的气体样品依次经由载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀、冷阱、净化管、第一多路阀、第二多路阀后返回载样环，在封闭环路中反复循环来完成脱水与净化；载样环内脱水与净化后的气体样品经由第二多路阀送入气相色谱仪，完成气体样品的进样，同时气相色谱分析启动触发器启动气相色谱仪来进行色谱分析与数据采集。一种基于权利要求1所述的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统实现的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样方法，其特征在于，它包括步骤：1)不间断地持续输送待测气源气体，以保证气体样品采集的在线性：待测气源气体在所述第一输气泵、所述第二输气泵共同提供的驱动力下，从所述进气口进入，依次经由所述第一多路阀、所述第一多路阀与所述第二多路阀之间的三个所述输入气路、所述第二多路阀、所述载样环、所述第二多路阀、所述第一多路阀后从所述出气口返回待测气源；2)在线采集气体样品：当所述载样环中的气体被待测气源气体充分置换后，在线输送中的气体被封闭在所述第二输气泵、所述第一多路阀、所述第二多路阀、所述载样环之间形成的环路中，其中，所述第一多路阀与所述第二多路阀之间经由三个所述输入气路及所述输出气路连通；3)在线脱水与净化气体样品：采集的气体样品在所述第二输气泵提供的驱动力下，依次经由所述载样环、所述第二多路阀、所述第一多路阀、所述冷阱、所述净化管、所述第一多路阀、所述第二多路阀后返回所述载样环，在封闭环路中反复循环，通过所述冷阱实现脱水以及通过所述净化管实现净化；4)在线自动进样并启动气相色谱分析：所述载样环内脱水与净化后的气体样品经由所述第二多路阀送入所述气相色谱仪，实现气体样品进样的同时，所述气相色谱分析启动触发器启动所述气相色谱仪进行色谱分析与数据采集。本专利技术的优点在于：1、本专利技术在线自动采样系统结构设计合理，体积小，造价低，操作便捷，运行可靠性高，成本低，环保、安全。2、本专利技术在线自动采样系统在天然气水合物开采现场可实现对管路中的天然气水合物分解气体进行在线自动采样，远程采样、主动取气、余气回送、全封闭操作、全自动控制，可在气体压力低和气体压力剧烈波动的条件下稳定地工作，克服了现有炼厂气气相色谱仪需要待测气体具有充分的气体压力的条件门槛问题，以及现有便携式气相色谱仪和便携式气相色谱-质谱仪对于流量、压力过高或过低的气体不能采样的条件限制问题，以及余气就地排放带来安全隐患的问题。3、本专利技术在线自动采样系统具有冷阱脱水和净化管脱杂质的自动净化功能，可有效去除气体中的水分、硫化氢、高沸点成分等杂质和干扰物质，有效保证气相色谱分析质量，保护气相色谱仪。4、本专利技术在线自动采样系统可远程隔场运行，适用于对健康与安全要求苛刻、环境条件复杂的现场监测与测试，可广泛适用于油气领域的油气勘探、开采、集输、加工中的气体在线分析，以及环保等领域的气体监测。5、本专利技术在线自动采样系统可与各种气相色谱仪连接使用，可适用于更广范围成分的检测，可通过采用合适的气相色谱仪获得监测范围更广、检测灵敏度更高、检测数据质量更高的效果。6、本专利技术在线自动采样系统基于标准混合气体标定通过归一化法进行数据处理来实施定量分析，这使得系统结构大大简化，省去了对采集气体样品进行精确温压控制的部件，节约了成本，方便了使用。附图说明图1是本专利技术在线自动采样系统维持待测气源气体在线连通性的一种气路示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：它包括第一、第二多路阀；进气口经由第一输气泵与第一多路阀连接，出气口与第一多路阀连接；第一多路阀与第二多路阀之间连接有三个输入气路和一个输出气路，第一输入气路为第一多路阀直接与第二多路阀连接，第二输入气路为第一多路阀经由冷阱、第二气路开关与第二多路阀连接，冷阱下方设有冷凝水收集池，第三输入气路为第一多路阀经由净化管、第二气路开关与第二多路阀连接，净化管内放置有脱硫剂或干燥剂，输出气路为第二多路阀经由第二输气泵与第一多路阀连接；载样环的两端连接在第二多路阀上；气相色谱仪、载气气源与第二多路阀连接，气相色谱仪的启动受气相色谱分析启动触发器控制；其中：待测气源气体进入进气口，依次经由第一输气泵、第一多路阀、第一多路阀与第二多路阀之间的三个输入气路、第二多路阀、载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀后从出气口返回待测气源，以保持气体的在线输送；在线输送中的气体被封闭在第二输气泵、第一多路阀、第二多路阀、载样环之间形成的环路中，以实现气体样品的采集，其中，第一多路阀与第二多路阀之间经由三个输入气路及输出气路连通；采集的气体样品依次经由载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀、冷阱、净化管、第一多路阀、第二多路阀后返回载样环，在封闭环路中反复循环来完成脱水与净化；载样环内脱水与净化后的气体样品经由第二多路阀送入气相色谱仪，完成气体样品的进样，同时气相色谱分析启动触发器启动气相色谱仪来进行色谱分析与数据采集。...

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：它包括第一、第二多路阀；进气口经由第一输气泵与第一多路阀连接，出气口与第一多路阀连接；第一多路阀与第二多路阀之间连接有三个输入气路和一个输出气路，第一输入气路为第一多路阀直接与第二多路阀连接，第二输入气路为第一多路阀经由冷阱、第二气路开关与第二多路阀连接，冷阱下方设有冷凝水收集池，第三输入气路为第一多路阀经由净化管、第二气路开关与第二多路阀连接，净化管内放置有脱硫剂或干燥剂，输出气路为第二多路阀经由第二输气泵与第一多路阀连接；载样环的两端连接在第二多路阀上；气相色谱仪、载气气源与第二多路阀连接，气相色谱仪的启动受气相色谱分析启动触发器控制；其中：待测气源气体进入进气口，依次经由第一输气泵、第一多路阀、第一多路阀与第二多路阀之间的三个输入气路、第二多路阀、载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀后从出气口返回待测气源，以保持气体的在线输送；在线输送中的气体被封闭在第二输气泵、第一多路阀、第二多路阀、载样环之间形成的环路中，以实现气体样品的采集，其中，第一多路阀与第二多路阀之间经由三个输入气路及输出气路连通；采集的气体样品依次经由载样环、第二多路阀、第二输气泵、第一多路阀、冷阱、净化管、第一多路阀、第二多路阀后返回载样环，在封闭环路中反复循环来完成脱水与净化；载样环内脱水与净化后的气体样品经由第二多路阀送入气相色谱仪，完成气体样品的进样，同时气相色谱分析启动触发器启动气相色谱仪来进行色谱分析与数据采集。2.如权利要求1所述的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：待测气源气体的在线输送还具有以下两种连接气路：第一种连接气路为：待测气源气体进入所述进气口后，依次经由所述第一输气泵、所述第一多路阀后从所述出气口返回待测气源；第二种连接气路为：待测气源气体进入所述进气口后，依次经由所述第一输气泵、所述第一多路阀、所述第二多路阀、所述第二输气泵、所述第一多路阀后从所述出气口返回待测气源。3.如权利要求1所述的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：在气体样品进样时，若采用气相色谱仪进样口插入联机方式，则所述载样环内脱水与净化后的气体样品在载气气源提供的驱动力下，通过所述第二多路阀送入所述气相色谱仪的进样口，其中：载气气源通过减压阀、所述第二多路阀、所述载样环、所述第二多路阀与所述气相色谱仪的进样口连通。4.如权利要求1所述的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，其特征在于：在气体样品进样时，若采用气相色谱仪载气气路串联联机方式，则所述载样环内脱水与净化后的气体样品在所述气相色谱仪自身载气提供的驱动力下，通过所述第二多路阀送入所述气相色谱仪的色谱柱前的气体入口，其中：所述载样环通过所述第二多路阀直接串联接入所述气相色谱仪的载气气路中，载气气源向所述气相色谱仪提供载气。5.如权利要求3或4所述的天然气水合物分解气体气相色谱分析在线自动采样系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪双清，黄春华，沈斌，曾普胜，
申请(专利权)人：国家地质实验测试中心，
类型：发明
国别省市：北京,11