[发明专利]一种同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法

说明书

本发明公开了一种同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法，本方法选取天然气中酸性气体组份吸收光谱重合的光谱波段，通过化学计量学算法实现酸性气体组分的同时测量，解决了传统的激光吸收光谱技术往往选取没有干扰的吸收波段只能测量一种气体的问题，也解决了使用多台分析仪表占地面积更大而且增加了分析仪表的投入和维护成本的问题。

技术领域

本发明涉及气体分析领域，具体涉及一种基于激光技术同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法。

背景技术

天然气中除了可燃烷烃组分外，往往还含有微量硫化氢(H₂S)和二氧化碳(CO₂)等酸性气体。其中，H₂S作为一种有毒腐蚀性气体，可能与管道中的水结合成酸，腐蚀管道，导致设备损坏或气体泄露，严重时可能导致人员伤亡；而CO₂除了与H₂O结合成碳酸，对管道产生腐蚀作用外，还会降低天然气的发热量，影响气体燃烧价值。因此，《天然气》国家标准对天然气中的H₂S和CO₂含量有明确规定，要求一、二类天然气中H₂S含量分别低于6mg/m³和20mg/m³，CO₂含量分别低于2％和3％。

目前，在天然气净化过程分析和加压运输过程中，根据H₂S和CO₂的物理和化学特性，需要配备独立的H₂S分析仪和CO₂分析仪进行气体浓度测量。通常情况下，测H₂S一般采用醋酸铅试纸法和紫外法。醋酸铅试纸法存在耗材，而且纸带易受污染，且故障率较高。而紫外法使用的光源寿命短、价格高，且存在滤光轮等转动部件，损耗率高，设备维护量大。而分析CO₂含量通常使用红外技术进行测量。然而，红外技术使用广谱光源，覆盖的波段较广，容易覆盖其他组分吸收光谱，导致测量易受背景气体干扰，而且红外采用差分算法，分析精度不高。

此外，检测H₂S和CO₂的气体浓度还可以使用激光吸收光谱技术进行测量，根据待测组分的特征吸收光谱，选取窄线宽的半导体激光光源，即可不受干扰地对目标组分进行快速测量，测量精度可以达到10^-6(ppm)甚至是10^-9(ppb)级别。虽然使用激光技术分析H₂S和CO₂技术原理保持一致，但往往为了避免干扰，在选取H₂S和CO₂的吸收波段时相隔较远，因此，同一个激光器波段无法覆盖到两种组分的测量，迫使天然气净化厂及门站中往往需要购置两台甚至多台分析仪，不仅占地面积更大，而且增加了分析仪表的投入和维护成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法，本方法选取天然气中酸性气体吸收光谱重合的光谱波段，通过化学计量学算法实现酸性气体组分的同时测量，解决了传统的激光吸收光谱技术往往选取没有干扰的吸收波段只能测量一种气体的问题，也解决了使用多台分析仪表占地面积更大而且增加了分析仪表的投入和维护成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法，采用了如下所述的技术方案：

一种同时分析天然气中酸性组分含量的激光检测方法，其包括以下步骤：