[发明专利]天然气中硫化氢气体硫同位素在线分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气中硫化氢气体硫同位素在线分析方法，属于硫稳定同位素分析技术领域。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明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，本发明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：

(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℃，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℃，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ISODAT2.0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。

在本发明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。

根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明提供的上述分析方法可以包括以下具体步骤：

(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)、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ISODAT2.0，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℃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℃并升温至该温度，连续注入氧时间设定为15s；