[發明專利]火炬排放中甲烷轉化率定量分析氣體收集實驗裝置

有效

• 申請號: 201711163869.8
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108037236B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 房嬛;陳國俊;楊巍;楊爽;王威;張中寧;王作棟;呂成福;李樹同;杜麗;薛蓮花
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01N1/24;G01N30/06
• 代理公司: 北京博爾赫知識產權代理事務所(普通合伙) 16045
• 代理人: 于武江

本發明涉及一種火炬排放中甲烷轉化率定量分析氣體收集實驗裝置，該裝置包括采用架構設計的實驗臺架及固定在所述實驗臺架上的天然氣鋼瓶、高純氮鋼瓶、燃燒架、集氣罩和微量真空泵。所述天然氣鋼瓶通過氣體流量計Ⅰ與所述燃燒架相連；所述高純氮鋼瓶通過氣體流量計Ⅱ與所述燃燒架相連；所述燃燒架的噴口上方設有所述集氣罩，該集氣罩的頂部與所述微量真空泵的抽吸端相連；所述微量真空泵的出氣端接有排氣管和集氣袋，該集氣袋分別連有定容連通器、定量氣相色譜儀。本發明經模擬實驗甲烷回收率高，可有效收集火炬排放中甲烷氣體作為現場采集數據與理論計算數據的中間載體，避免了現場檢測過程中諸多的不確定因素可能造成的測量偏差。

技術領域

本發明涉及石油化工技術領域，尤其涉及火炬排放中甲烷轉化率定量分析氣體收集實驗裝置。

背景技術

石油、天然氣開采過程中存在很多碳排放環節。其中，排氣減壓是一個重要的環節。主要有三種情況：1）原油生產過程中，會有部分原油伴生氣產生，隨著現代化生產水平的不斷提高，大部分原油伴生氣都被當做資源，通過油氣管道回收，然而部分偏遠的、零星的生產井，由于種種原因無法鋪設管道，為了避免安全隱患，必須釋放減壓；2）天然氣勘探開發中，試井階段會有天然氣噴發；3）修井過程中放氣減壓。原始的生產過程中，這部分天然氣往往是采取直接放空的方式排往大氣中，后來多采用“火炬”的方式進行排放（火炬也稱點天燈，是將無法收集的天然氣燃燒后排放）。天然氣的主要成分是甲烷等烴類氣體，2010年3月，美國環保署（EPA）指出，甲烷使氣候變暖的溫室效應是二氧化碳的21倍，大氣中甲烷的濃度在過去的100多年已增大１倍多（張仁健，王明星，李晶，等．中國甲烷排放現狀［Ｊ］．氣候與環境研究，1994.（2）：194-201），在過去20年中以平均每年0.9%的驚人速度增長，遠遠高于二氧化碳濃度的增長值，因此相較于將天然氣直接排放至大氣，“火炬”可以將甲烷等烴類物質有效地轉化為二氧化碳，從而大大降低了排放氣體造成的環境污染及溫室效應，“火炬”替代“放空”成為減排的有效手段之一。

據美國IPCC估算火炬燃燒中甲烷的轉化率約為98%（IPCC第三次科學評估報告），從理論上而言，甲烷在空氣中燃燒的產物為二氧化碳和水，甲烷的轉化率應該等于100%，因此IPCC的這一估算結果并不能令人信服。

可是，由于火炬燃燒后的氣體很難被采集到，很難測算出燃燒后天然氣中的甲烷含量，根據資料調研，也沒有相應的解決方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種有效提高檢測準確率的火炬排放中甲烷轉化率定量分析氣體收集實驗裝置。

為解決上述問題，本發明所述的火炬排放中甲烷轉化率定量分析氣體收集實驗裝置，其特征在于：該裝置包括采用架構設計的實驗臺架及固定在所述實驗臺架上的天然氣鋼瓶、高純氮鋼瓶、燃燒架、集氣罩和微量真空泵；所述天然氣鋼瓶通過氣體流量計Ⅰ與所述燃燒架相連；所述高純氮鋼瓶通過氣體流量計Ⅱ與所述燃燒架相連；所述燃燒架的噴口上方設有所述集氣罩，該集氣罩的頂部與所述微量真空泵的抽吸端相連；所述微量真空泵的出氣端接有排氣管和集氣袋，該集氣袋分別連有定容連通器、定量氣相色譜儀。

所述天然氣鋼瓶和所述高純氮鋼瓶上均設有減壓閥，且并列設置在所述實驗臺架的右下方。

所述微量真空泵的出氣端通過三通轉換閥門與所述排氣管和所述集氣袋相接。

所述微量真空泵設置在所述實驗臺架的左上方。

所述氣體流量計Ⅰ和所述氣體流量計Ⅱ設置在所述實驗臺架的中下部。

所述排氣管和所述集氣袋設置在所述實驗臺架的中上部。

所述定容連通器和所述定量氣相色譜儀并列設置在所述實驗臺架的右上方。

所述天然氣鋼瓶與所述氣體流量計Ⅰ之間、所述高純氮鋼瓶與所述氣體流量計Ⅱ之間、所述氣體流量計Ⅰ和所述氣體流量計Ⅱ與所述燃燒架之間均通過金屬管線相連。