天然气中硫化氢气体硫同位素在线分析方法技术

本发明专利技术涉及一种天然气中硫化氢气体硫同位素在线分析方法。该方法包括以下步骤：采集天然气样品；将元素分析仪的氧化炉升温至1020℃；将色谱柱箱温度升温至50℃；将参比气导入稳定同位素比质谱仪中，调整质荷比为66的峰中心磁场，并保存该磁场值；将装有天然气样品的钢瓶连接好取样阀后放入通风柜中，打开通风柜电源；用气密性进样针取天然气样品；将天然气样品注入进样口中；天然气样品随载气流入高温氧化管中，被氧化为CO2、H2O、SO2气体，混合气体被载气带着流经脱水管将水分脱除；脱除水分后的混合气体流经气相色谱柱后被分离开，依次通过连续流接口进入稳定同位素比质谱仪测定硫同位素组成并生成谱图，得到测定结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于硫稳定同位素分析

技术介绍
硫同位素分析是研究天然气中硫化氢成因的主要技术手段，对于研究硫化氢的形成具有十分重要的意义。 测定天然气中硫化氢硫同位素时，一般是在现场用化学方法将硫化氢转化为硫化物(常用醋酸锌溶液与硫化氢反应生成硫化锌)，而后在室内将硫化物直接与氧化剂(例如氧化铜)在高温加氧的真空条件下反应生成二氧化硫(SO2)，再用稳定同位素比质谱仪测定二氧化硫的硫同位素组成。这种常规方法因其需要两步化学反应过程，反应转化过程中易造成硫同位素分馏是其最大的弊端。除此之外，操作繁杂、现场处理及化学转化易形成人为误差、效率低下也是这种方法的缺点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种天然气中硫化氢硫同位素的在线分析方法，该方法具有操作简便、分析快捷、分析精度高的特点。为达到上述目的，本专利技术提供了一种天然气中硫化氢硫同位素在线分析方法，其是通过建立了通讯联系的元素分析仪与稳定同位素比质谱仪对天然气样品中的硫化氢的硫同位素进行在线分析的方法，其包括以下步骤(I)、利用钢瓶采集气田井口的天然气样品，当钢瓶中气体压力大于2MPa时完成采样；(2)、建立元素分析仪与稳定同位素比质谱仪间的联系(主要是通讯联系);(3)、将元素分析仪氧化炉升温至1020°C，载气流速控制为80ml/min，氧气流速控制为15ml/min,所述载气为氦气；(4)、将元素分析仪的色谱柱箱温度升温至50°C，连续注入氧时间为15s ；(5)、打开参比气钢瓶的阀门，将参比气导入稳定同位素比质谱仪中，调整质荷比(M/Z)为66的峰中心磁场(调整磁场的目的是使质荷比66的峰与质荷比64的峰套在一起并且两个峰中心一致)，并保存该磁场值(这个磁场值是指磁场强度值，调用该磁场强度值用于检测SO2质荷比66与质荷比64的两个峰并测定34S的同位素值)，所述参比气为SO2 ；(6)、打开IS0DAT2. 0软件的数据采集窗口，将Method设为SO2. met (这个设定只是针对同位素质谱仪，是一个分析方法文件，该方法内包含有测定SO2硫同位素所需的各种质谱参数，包括磁场强度值、参比气导入时间、进参比气次数等，该操作可以按照常规的方式进行)，输入待分析的天然气样品的样品信息(例如盆地、井号、井段、层位等)；(7)、将装有天然气样品的钢瓶放入通风柜中；(8)、在通风状态下，用带有开关阀的气密性进样针取0.5ml_5ml的天然气样品，取完后关闭进样针的开关阀；(9)、启动元素分析仪，5s后将进样针中的天然气样品注入元素分析仪中；(10)、天然气样品随载气流入装有氧化剂并注有氧气的高温氧化管中，瞬间被氧化为C02、H2O, SO2气体，混合气体被载气带着流经脱水管将混合气体中的水分脱除；(11)、脱除水分后的C02、SO2的混合气体流经气相色谱柱后被分离开，依次通过连续流接口进入稳定同位素比质谱仪测定硫同位素组成并生成谱图，得到硫同位素的最终测定结果。在本专利技术提供的上述分析方法中，在采样时，可以借助常用的井口采用装置采集气田井口天然气样品。对于数据的采集，可以借助元素分析仪、稳定同位素比质谱仪附带的计算机等设备完成。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，本专利技术提供的上述分析方法可以包括以下具体步骤(I)、利用钢瓶采集气田井口的天然气样品，当钢瓶中气体压力大于2MPa时完成采样；(2)、启动元素分析-稳定同位素比质谱联用仪(将元素分析仪与稳定同位素比质谱仪连接在一起得到的)的仪器控制与数据采集软件IS0DAT2. 0，调用ConFlo程序建立元素分析仪与稳定同位素比质谱仪间的通讯联系；(3)、将元素分析仪氧化炉的温度设定为1020°C并升温至该温度，调节载气流速为80ml/min,氧气流速为15ml/min,所述载气为氦气；(4)、将元素分析仪的色谱柱箱温度设定为50°C并升温至该温度，连续注入氧时间设定为15s ；(5)、打开参比气钢瓶的阀门，将参比气导入稳定同位素比质谱仪中，通过IS0DAT2. 0软件中的仪器控制窗口调整质荷比为66的峰中心磁场，并保存该磁场值，所述参比气为SO2 ；(6)、打开IS0DAT2. 0软件的数据采集窗口，将Method设为SO2. met，输入待分析的天然气样品的信息；(7)、将装有天然气样品的钢瓶连接好取样阀后放入通风柜中，打开通风柜电源；(8)、用带有开关阀的气密性进样针取0. 5ml-5ml的天然气样品，取完后关闭进样针的开关阀；(9)、启动元素分析仪并同时启动稳定同位素质谱仪的数据采集程序，5s后将进样针中的天然气样品注入元素分析仪的进样口中；(10)、天然气样品随载气流入装有氧化剂并注有氧气的高温氧化管中，瞬间被氧化为C02、H2O, SO2气体，混合气体被载气带着流经脱水管将混合气体中的水分脱除；(11)、脱除水分后的C02、SO2的混合气体流经气相色谱柱后被分离开，依次通过连续流接口进入稳定同位素比质谱仪测定硫同位素组成并生成谱图，给出硫同位素的最终测定结果。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，本专利技术所采用的钢瓶为容积为IL的带有防硫化氢腐蚀涂层的高压钢瓶。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，本专利技术所采用的氧化剂为WO3颗粒，其在高温氧化管中的装填高度为80mm±5mm。本专利技术还提供了一种天然气中硫化氢硫同位素在线分析用装置，其可以用于本专利技术提供的上述分析方法。本专利技术提供的上述天然气中硫化氢硫同位素在线分析用装置包括元素分析仪、稳定同位素比质谱仪和连续流接口，其中，元素分析仪包括氧化炉、脱水管和气相色谱柱，并设有一进样口，该进样口上设有一样品入口、氧气入口和第一载气入口(三个口相互连通)；氧化炉中设有一高温氧化管，该高温氧化管的一端与进样口连接，高温氧化管的另一端与脱水管的一端连接，脱水管的另一端与气相色谱柱的一端连接，气相色谱柱的另一端与连续流接口的一端连接，连续流接口的另一端与稳定同位素比质谱仪连接，连续流接口处还设有第二载气入口和参比气入口。连续流接口是连接元素分析仪与同位素比质谱仪的常用装置。 在本专利技术提供的上述装置中，元素分析仪用于对硫化氢进行氧化和产物分离，稳定同位素比质谱仪用于分析测定经过元素分析仪分离之后的SO2气体中的硫同位素；氧化炉用于对通过进样口进入的高温氧化管的烃类气体和硫化氢气体进行加热，使其瞬间被氧化为C02、H20、S02，脱水管则用于脱除氧化得到的H2O,气相色谱柱用于将CO2和SO2分离，连续流接口用于将分离后的SO2气体随氦气流送入同位素比质谱仪，同时也用于将SO2参比气送入同位素比质谱仪。根据本专利技术的具体实施方案，优选地，上述分析方法可以按照以下步骤进行(I)、含有硫化氢天然气样品的井口采样利用容积为IL的带有防硫化氢腐蚀涂层的高压钢瓶和井口取样装置采集气田井口天然气样品，当钢瓶中气体压力大于2MP时关闭钢瓶阀门，采样完成；(2)、启动元素分析-稳定同位素比质谱联用仪的仪器控制与数据采集软件IS0DAT2. 0，调用“ConFlo”程序，建立元素分析仪与稳定同位素比质谱仪间的通讯联系；(3)、将元素分析仪氧化炉的温度设定为1020°C并升温至该温度，调节载气(He)流速为80ml/min,氧气流速为15ml/min ；(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气中硫化氢硫同位素在线分析方法，其包括以下步骤：(1)、利用钢瓶采集气田井口的天然气样品，当钢瓶中气体压力大于2MPa时完成采样；(2)、建立元素分析仪与稳定同位素比质谱仪之间的联系；(3)、将元素分析仪的氧化炉升温至1020℃，载气流速控制为80mL/min，氧气流速控制为15mL/min，所述载气为氦气；(4)、将元素分析仪的色谱柱箱升温至50℃，连续注氧时间为15s；(5)、将参比气导入稳定同位素比质谱仪中，调整质荷比为66的峰中心磁场，并保存该磁场值，所述参比气为SO2；(6)、打开ISODAT2.0软件的数据采集窗口，将Method设为SO2.met，输入待分析的天然气样品的样品信息；(7)、将装有天然气样品的钢瓶放入通风柜中；(8)、在通风状态下，用带有开关阀的气密性进样针取0.5ml？5ml的天然气样品，取完后关闭进样针的开关阀；(9)、启动元素分析仪，5s后将进样针中的天然气样品注入元素分析仪中；(10)、天然气样品随载气流入装有氧化剂并注有氧气的高温氧化管中，瞬间被氧化为CO2、H2O、SO2气体，混合气体被载气带着流经脱水管将混合气体中的水分脱除；(11)、脱除水分后的CO2、SO2的混合气体流经气相色谱柱后被分离开，依次通过连续流接口进入稳定同位素比质谱仪测定硫同位素组成并生成谱图，得到硫同位素的最终测定结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志生，李谨，张英，王东良，孙庆伍，王晓波，李剑，马成华，王义凤，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：