專利名稱：：用于吸收液體中溶解硫化氫的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于吸收液體中溶解硫化氫的方法和裝置，通過檢測吸收液中硫離子含量判斷液體中溶解硫化氫含量。
背景技術(shù)：
：硫化氫(H2S)是一種無色有劇毒、強(qiáng)酸性氣體。低濃度的硫化氫有臭雞蛋味，其相對密度為1.1895，較空氣重。不同濃度的硫化氫對人體有不同的危害。硫化氫與空氣混合，濃度達(dá)到4.3%_46%的范圍時(shí)，就形成一種爆炸混合物。工作溫度低于93t:時(shí)，硫化氫對金屬和密封件有強(qiáng)腐蝕性，容易產(chǎn)生稱為"氫脆"性破壞，造成井下管柱斷落，地面設(shè)備、管匯、儀表、井口裝置破裂而導(dǎo)致嚴(yán)重的井噴或著火事故發(fā)生。為此應(yīng)對硫化氫這種有毒氣體進(jìn)行有效及時(shí)準(zhǔn)確的檢測和分析，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行有針對性的室內(nèi)研究和評價(jià)。硫化氫氣體在油田存在時(shí)，分別溶解于液體(油，水和油水混合物)與氣體中，氣液之間達(dá)到溶解平衡；而對于不同的液體，硫化氫溶解度差別很大。目前硫化氫檢測方法主要是檢測氣體中的硫化氫，而對于液體中的硫化氫則缺乏有效快速的檢測技術(shù)。檢測氣相中的硫化氫技術(shù)包括<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>碘量法是經(jīng)典的化學(xué)分析方法，方法準(zhǔn)確可靠，測量范圍廣，采用不同的取樣量，可檢測低至lmg/tf高至100%的硫化氫，不需要貴重的儀器。其不足之處是對于低含量的硫化氫取樣時(shí)間較長，如對于mg/m3數(shù)量級(jí)的樣品，取樣時(shí)間長達(dá)12小時(shí)；另外由于手工操作，不利于分析數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)化采集與傳輸。該方法是天然氣中硫化氫首先與吸收溶液反應(yīng)后，檢測相關(guān)離子含量，最后計(jì)算轉(zhuǎn)化為氣相硫化氫含量。亞甲藍(lán)法是經(jīng)典的比色方法，適用于低含量硫化氫樣品的測定，測定范園023mg/m3，此方法適用于直接測定硫化氫濃度較穩(wěn)定的凈化天然氣。鉬藍(lán)法也是一種比色方法，與亞甲基藍(lán)法類似，適用于天然氣中硫化氫含量的控制分析，測定范圍025mg/m3。醋酸鉛反應(yīng)速率法是一種采用專門儀器檢測硫化氫的方法，在國外，主要用于在線檢測輸氣管道天然氣中硫化氫的含量.此方法已被美國列為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(ASTM)。我國也建立了兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了同國家先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。除上述也被編制為國家標(biāo)準(zhǔn)的分析方法之外，還有氣相色譜法，檢測管比色法等。氣相色譜法主要是對檢測器、標(biāo)準(zhǔn)氣體和取樣技術(shù)有較高的要求，火焰光度檢測器FPD主要用于mg/m3數(shù)量計(jì)的硫化氫及其它硫化物，熱導(dǎo)檢測器TCD可用于硫化氫體積分?jǐn)?shù)約大于O.05%的樣品。檢測管比長法是一種比較快速的檢測方法，其作用類似于pH試紙，主要用于對準(zhǔn)確度要求不高的場合，既有適用于低含量硫化氫的檢測管，也有高含量的檢測管。電位滴定法主要是將氣體中硫化氫轉(zhuǎn)化為硫離子，然后通過離子選擇性電極檢測硫離子含量。本專利就是采用硫離子選擇性電極對硫離子含量進(jìn)行檢測，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為硫化氫氣體含量。當(dāng)天然氣中含有液體，或者由于SRB繁殖導(dǎo)致流體中含有硫化氫，那么檢測液體中的硫化氫就非常必要。當(dāng)液體從高壓系統(tǒng)向低壓系統(tǒng)或者大氣排放時(shí)，液體中的硫化氫就會(huì)釋放出來，造成對環(huán)境和人員的傷害；另外，在開展室內(nèi)研究時(shí)，加入的硫化氫氣體必須是氣相硫化氫含量與液相硫化氫氣體之和，如果只以氣相硫化氫含量開展研究，那么研究過程中加入的硫化氫含量必然不足，造成試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。國內(nèi)外能夠吸收硫化氫氣體的裝置層出不窮，能夠檢測硫化氫氣體的設(shè)備也不勝枚舉，上面也對這些檢測方法特點(diǎn)進(jìn)行了描述，但這些裝置主要檢測氣體中的硫化氫。而管道中的污水，油田產(chǎn)出液及工業(yè)生產(chǎn)液中經(jīng)常含有一定濃度的溶解硫化氫，目前的硫化氫氣體吸收裝置無法對液體中的溶解硫化氫進(jìn)行準(zhǔn)確吸收，硫化氫氣體檢測儀器也無法快速檢測液體中溶解硫化氫的濃度。還沒有具體檢測液體中硫化氫方法的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，我們進(jìn)行了大量的攻關(guān)研究，提出了一種準(zhǔn)確檢測液體中溶解硫化氫含量的方法和裝置，該發(fā)明的設(shè)計(jì)原理是根據(jù)道爾頓分壓定律，通過向液相中鼓入惰性氣體(氮?dú)夂蜌鍤獾?，減少氣相硫化氫氣體的分壓，將液相硫化氫全部轉(zhuǎn)移到氣相中。本發(fā)明的收液體中溶解硫化氫的技術(shù)方案如下是將含有液相硫化氫液體加熱至5090°C，通入惰性氣體13小時(shí)，惰性氣體的流量為10ml/min100ml/min;置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測。氣體中的硫化氫檢測的方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)的氣體中的硫化氫檢測方法，也可以采用如下的方法。置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測的方法是將置換出的氣體進(jìn)入氣體吸收瓶中，在氣體吸收瓶中設(shè)置有硫化氫氣體吸收緩沖溶液，緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP040.12%;KC030.011%;KOH0.52%;三羥基甲胺00.05%;其余為水。本發(fā)明設(shè)計(jì)的吸收液體中溶解硫化氫的裝置，包括液體采集瓶11、氣體吸收瓶12、單向閥門組件、容量檢測、控制儀器和霍爾元件；其中液體采集瓶11與氣體吸收瓶12通過單向閥門組件串聯(lián)；在液體采集瓶11和氣體吸收瓶12內(nèi)分別設(shè)置有容量檢測、控制儀器和霍爾元件。本發(fā)明所述裝置的具體連接為液體樣品采集瓶11經(jīng)閥門1與流體管線2相連，容量檢測與控制儀器插口15置于液體樣品采集瓶11頂部中心位置，閥門1、流體管線2、容量檢測與控制儀器插口15以及氣體出口5連結(jié)起來；在液體采集瓶設(shè)置有氮?dú)馊肟?4與容量控制桿16，氮?dú)馊肟?4與容量控制桿16反向布置；液體采集瓶11的氣體出口5與硫化氫體吸收瓶12通過單向閥門組件17相連，氣體吸收瓶上的容量檢測與控制儀器插口7置于液體樣品12頂部中心位置；在氣體吸收瓶12中設(shè)置有緩沖溶液。所述的氣體吸收瓶的位置低于樣品采集瓶。裝置的操作原理是液體樣品經(jīng)液體采集瓶入口閥門從液體采集瓶入口進(jìn)入液體樣品采集瓶，通過液體采集瓶中的霍爾元件檢測液體體積，并通過容量控制桿控制液體體積，從液體采集瓶氣體入口鼓入N2，氣體從液體采集瓶氣體出口出來后經(jīng)單向閥門組件、氣體吸收瓶入口管線進(jìn)入氣體吸收瓶，氣體吸收瓶中預(yù)先注入硫化氫吸收緩沖溶液，通過氣體吸收瓶中的霍爾元件檢測硫化氫吸收緩沖溶液體積，并通過容量控制桿控制硫化氫吸收緩沖溶液的體積，經(jīng)過吸收后的氣體從氣體吸收瓶氣體出口排出，通過檢驗(yàn)硫化氫吸收緩沖溶液中的硫離子含量測定液體樣品中含有硫化氫的濃度。硫化氫吸收緩沖溶液可以保證與硫化氫氣體快速完全的反應(yīng)，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生引起硫離子檢測誤差的沉淀或者氧化反應(yīng)發(fā)生。溶解于硫化氫吸收緩沖溶液中的硫離子通過離子選擇性電極的方法進(jìn)行檢測。檢測出硫離子的含量后，根據(jù)下面的公式計(jì)算液體中硫化氫的含量。KH2S=([S2—]液-[S2—]空白)*34*V吸/32/V液KH2S:為液體中氣相硫化氫含量，mg/L;5[S2—]*:為分析檢測的吸收液中硫離子含量，mg/L;[S2—]se:為空白緩沖吸收液中硫離子含量，mg/L;34:為硫化氫氣體分子量；32:為硫離子分子量；Vs:為樣品采集瓶中盛裝的液體體積。V*:為樣品瓶中盛裝的液體體積。本發(fā)明的有益效果是，可以準(zhǔn)確地吸收液體中的溶解硫化氫，精確計(jì)算液體中硫化氫的含量，為針對含硫化氫環(huán)境中耐蝕合金的選擇，以及不同合金在硫化氫環(huán)境下室內(nèi)耐蝕效果比對提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另外也可以為含硫化氫污水的處理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖1:本發(fā)明的裝置示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:將含有液相硫化氫液體加熱至50°C，通入氮?dú)?小時(shí)，氮?dú)獾牧髁繛?0ml/min;置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測。硫化氫氣體吸收緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP040.1%;KC030.8%;KOH2%;三羥基甲胺O.01%;其余為水。操作步驟如下將液體樣品采集瓶連接到某油田撇油罐液相出口，該裝置壓力接近于常壓，控制液相閥門，霍爾元件位置顯示，液體體積為1.OL，關(guān)閉所有閥門。將液體樣品采集瓶放入4(TC的恒溫水浴中，浸泡1個(gè)小時(shí)，將1L專用硫化氫吸收緩沖液注入氣體吸收瓶中，連接好硫化氫氣體接收瓶，向液體樣品采集瓶中均勻鼓入氮?dú)猓髁繌腛L緩慢增加至10mL/min，連續(xù)鼓入1小時(shí)。采用離子選擇性電極檢測吸收液中硫離子含量為0.60mg;采用相同的方式向硫化空白氫氣體吸收瓶的硫化氫吸收緩沖液中連續(xù)鼓入惰氣(氮?dú)?，檢測硫化氫氣體吸收瓶氣相出口硫化氫含量為Omg/L。結(jié)論某油田撇油罐水中硫化氫氣體含量為0.64mg/L;實(shí)施例2:將含有液相硫化氫液體加熱至9(TC，通入惰性氣體3小時(shí)，惰性氣體的流量為20ml/min;置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測。在氣體吸收瓶中設(shè)置有硫化氫氣體吸收緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP040.5%;KC030.01%;KOH0.1%;其余為水。操作步驟如下將液體樣品采集瓶連接到某油田二級(jí)分離器油相出口，該裝置壓力O.7MPa，溫度為9(TC，原油為重油?？刂埔合嚅y門，霍爾元件位置顯示，液體體積為1.3L，關(guān)閉所有閥門。將液體樣品采集瓶放入85t:的恒溫水浴中，浸泡2個(gè)小時(shí)，將1L專用硫化氫吸收緩沖液注入氣體吸收瓶中，連接好硫化氫氣體接收瓶，向液體樣品采集瓶中均勻鼓入氮?dú)猓髁繌?L緩慢增加至20mL/min，在10ml/min時(shí)停留1個(gè)小時(shí)，在20ml/min條件下連續(xù)鼓入2小時(shí)。采用離子選擇性電極檢測吸收液中硫離子含量為6.60mg;采用相同的方式向硫化空白氫氣體吸收瓶的硫化氫吸收緩沖液中連續(xù)鼓入惰氣(氮?dú)?，檢測硫化氫氣體吸收瓶氣相出口硫化氫含量為Omg/L。結(jié)論某油田二級(jí)分離器油相中硫化氫氣體含量為5.4mg/L。實(shí)施例3:將含有硫化氫的液體加熱至80°C，通入惰性氣體2小時(shí)，惰性氣體的流量為60m1/min;置換出的氣體進(jìn)行硫化氫檢測。在氣體吸收瓶中設(shè)置有硫化氫氣體吸收緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP042%;KC030.5%;KOH1.5%;三羥基甲胺O.03%;其余為水。操作步驟如下將液體樣品采集瓶連接到某油田FPSO排液泵出口，該裝置壓力200kPa，溫度為70°C，流體為含油污水。控制液相閥門，霍爾元件位置顯示，液體體積為1.1L，關(guān)閉所有閥門。將液體樣品采集瓶放入8(TC的恒溫水浴中，浸泡2個(gè)小時(shí)，將1L專用硫化氫吸收緩沖液注入氣體吸收瓶中，連接好硫化氫氣體接收瓶，向液體樣品采集瓶中均勻鼓入氮?dú)?，流量從OL緩慢增加至60mL/min，在30ml/min時(shí)停留1個(gè)小時(shí)，在20ml/min條件下連續(xù)鼓入1小時(shí)。采用離子選擇性電極檢測吸收液中硫離子含量為25.60mg;采用相同的方式向硫化空白氫氣體吸收瓶的硫化氫吸收緩沖液中連續(xù)鼓入惰氣(氮?dú)?，檢測硫化氫氣體吸收瓶氣相出口硫化氫含量為Omg/L。結(jié)論某油田二級(jí)分離器油相中硫化氫氣體含量為24.7mg/L。實(shí)施例4:采用如圖l所示的裝置在圖1中，閥門1與液體樣品采集瓶11流體管線2相連，容量檢測與控制儀器插口15置于液體樣品采集瓶11頂部中心位置，閥門1、流體管線2、容量檢測與控制儀器插口15以及氣體出口5連結(jié)起來，最好硫化氫吸收瓶12處于較低位置；氮?dú)馊肟?4與容量控制桿16反向布置，液體樣品采集瓶11氣體出口5與硫化氫體吸收瓶12通過單向閥門組件17相連，硫化氫氣體吸收瓶12上的容量檢測與控制儀器插口7置于液體樣品12頂部中心位置。氣體吸收瓶12中設(shè)置有一定量的緩沖溶液。操作方法是在圖1所示實(shí)施例中，液體樣品13經(jīng)閥門1從流體管線2進(jìn)入液體樣品采集瓶ll，通過霍爾元件3液體樣品采集瓶11內(nèi)檢測液體樣品13的體積，并通過容量控制桿16控制液體樣品13體積。自氮?dú)馊肟?4鼓入N2，從氣體出口5出來的氣體通過單向閥門組件17經(jīng)硫化氫吸收瓶12混合氣管線6進(jìn)入硫化氫氣體吸收瓶12，混合氣管線6接近瓶底位置，硫化氫氣體吸收瓶12中預(yù)先注入過量的特制硫化氫吸收緩沖溶液，通過硫化氫氣體吸收瓶12中的霍爾元件IO檢測硫化氫吸收緩沖溶液體積并與前期添加的溶液體積比對，并通過容量控制桿8控制鼓入氮?dú)獾牧魉?，?jīng)過吸收后的氮?dú)鈴奈矚馀欧趴?排出，通過已有方法檢驗(yàn)硫化氫吸收緩沖溶液中的硫離子含量即可判斷液體樣品13中是否含有溶解硫化氫以及所含溶解硫化氫氣體的濃度。如將液體樣品采集瓶連接到某油田生產(chǎn)分離器液相出口，根據(jù)霍爾元件位置顯示，液體體積為1.2L，關(guān)閉所有閥門。將液體樣品采集瓶放入80°C的恒溫水浴中，浸泡1個(gè)小時(shí)，將1L專用硫化氫吸收緩沖液注入氣體吸收瓶中，連接好硫化氫氣體接收瓶，向液體樣品采集瓶中均勻鼓入氮?dú)猓髁繌腛.5L緩慢增加至1L/min，連續(xù)鼓入1小時(shí)后，檢測硫化氫氣體吸收瓶氣相出口硫化氫含量為Omg/L，該步驟為空白試驗(yàn)。采用相同的方法置換硫化氫吸收緩沖溶液中硫化氫，離子選擇性電極檢測吸收液中硫離子含量為15.60mg;硫化氫氣體含量為16.58mg;結(jié)論某油田生產(chǎn)分離器液相溶解硫化氫氣體含量為13.82mg/L。實(shí)施例5:將含有硫化氫的液體加熱至80°C，通入惰性氣體2小時(shí)，惰性氣體的流量為60m1/min;進(jìn)行置換氣體中的硫化氫檢測。本例子中采用碘量法進(jìn)行硫化氫氣體的吸收。操作步驟如下將液體樣品采集瓶連接到某油田FPSO排液泵出口，該裝置壓力100kPa，溫度為60°C，流體為含油污水。控制液相閥門，霍爾元件位置顯示，液體體積為1.1L，關(guān)閉所有閥門。將液體樣品采集瓶放入80°C的恒溫水浴中，浸泡2個(gè)小時(shí)，將1L醋酸鋅溶液加入吸收瓶中，連接好硫化氫氣體接收瓶，向液體樣品采集瓶中均勻鼓入氮?dú)?，流量從OL/min緩慢增加至60mL/min，在30ml/min時(shí)停留1個(gè)小時(shí)，在20ml/min條件下連續(xù)鼓入1小時(shí)。然后取分析樣品，加入氧化劑和指示劑，用硫代硫酸鈉溶液滴定；用同樣的方法檢測空白溶液硫化氫含量。最后計(jì)算氣體中硫化氫含量為15mg。結(jié)論某油田二級(jí)分離器油相中硫化氫氣體含量為13.6mg/L。權(quán)利要求一種吸收液體中溶解硫化氫的方法，其特征是將含有液相硫化氫液體加熱至50～90℃，通入惰性氣體1～3小時(shí)，惰性氣體的流量為10ml/min～100ml/min；置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測的方法是將置換出的氣體進(jìn)入氣體吸收瓶中，在氣體吸收瓶中設(shè)置有硫化氫氣體吸收緩沖溶液，緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP040.12%;KC030.011%;KOH0.52%;三羥基甲胺00.05%;其余為水。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的緩沖溶液質(zhì)量百分含量是K2HP042%;KC031%;KOH2%;三羥基甲胺0.05%;其余為水。4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l的吸收液體中溶解硫化氫的方法的裝置，包括液體采集瓶(11)、氣體吸收瓶(12)、單向閥門組件、容量檢測、控制儀器和霍爾元件；其特征是液體采集瓶(11)與氣體吸收瓶(12)通過單向閥門組件串聯(lián)；在液體采集瓶(11)和氣體吸收瓶(12)內(nèi)分別設(shè)置有容量檢測、控制儀器和霍爾元件。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征是所述的液體樣品采集瓶(11)經(jīng)閥門(1)與流體管線(2)相連，容量檢測與控制儀器插口(15)置于液體樣品采集瓶(11)頂部中心位置，閥門(1)、流體管線(2)、容量檢測與控制儀器插口(15)以及氣體出口(5)連結(jié)起來；在液體采集瓶設(shè)置有氮?dú)馊肟?14)與容量控制桿(16)，氮?dú)馊肟?14)與容量控制桿(16)反向布置；液體采集瓶(11)的氣體出口(5)與硫化氫體吸收瓶(12)通過單向閥門組件(17)相連，氣體吸收瓶上的容量檢測與控制儀器插口(7)置于液體樣品(12)頂部中心位置；在氣體吸收瓶(12)中設(shè)置有緩沖溶液。6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是所述的氣體吸收瓶的位置低于樣品采集瓶。7.權(quán)利要求4、5或6的任意一項(xiàng)裝置，其特征是液體樣品經(jīng)液體采集瓶入口閥門從液體采集瓶入口進(jìn)入液體樣品采集瓶，通過液體采集瓶中的霍爾元件檢測液體體積，并通過容量控制桿控制液體體積，從液體采集瓶氣體入口鼓入N2，氣體從液體采集瓶氣體出口出來后經(jīng)單向閥門組件、氣體吸收瓶入口管線進(jìn)入氣體吸收瓶，氣體吸收瓶中預(yù)先注入硫化氫吸收緩沖溶液，通過氣體吸收瓶中的霍爾元件檢測硫化氫吸收緩沖溶液體積，并通過容量控制桿控制硫化氫吸收緩沖溶液的體積，經(jīng)過吸收后的氣體從氣體吸收瓶氣體出口排出，通過檢驗(yàn)硫化氫吸收緩沖溶液中的硫離子含量測定液體樣品中含有硫化氫的濃度。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于吸收液體中溶解硫化氫的方法和裝置，是將含有液相硫化氫液體加熱至50～90℃，通入惰性氣體1～3小時(shí)，惰性氣體的流量為10ml/min～100ml/min；置換出的氣體進(jìn)行氣體中的硫化氫檢測。吸收液體中溶解硫化氫的裝置，包括液體采集瓶、氣體吸收瓶、單向閥門組件、容量檢測、控制儀器和霍爾元件；液體采集瓶與氣體吸收瓶通過單向閥門組件串聯(lián)；在液體采集瓶和氣體吸收瓶內(nèi)分別設(shè)置有容量檢測、控制儀器和霍爾元件。本發(fā)明可以準(zhǔn)確地吸收液體中的溶解硫化氫，精確計(jì)算液體中硫化氫的含量，為針對含硫化氫環(huán)境中耐蝕合金的選擇，以及不同合金在硫化氫環(huán)境下室內(nèi)耐蝕效果比對提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另外也可以為含硫化氫污水的處理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。文檔編號(hào)G01N27/333GK101718741SQ20091022845公開日2010年6月2日申請日期2009年11月17日優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日發(fā)明者閆化云申請人:中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司