Способ определения концентрации газа в жидкости



Способ определения концентрации газа в жидкости
Способ определения концентрации газа в жидкости
Способ определения концентрации газа в жидкости

 


Владельцы патента RU 2488092:

Денисламов Ильдар Зафирович (RU)
Рабартдинов Загит Раифович (RU)

Способ предусматривает определение концентрации газа в жидкости методом дегазации пробы жидкости и замера количества выделенного газа химическим индикатором. К существующей схеме анализа добавлена газосборная камера, в которую собирается газовоздушная смесь (ГВС), полученная в процессе экстракции искомого газа. В дегазированной пробе жидкости определяется остаточное количество газа, а на анализ из камеры с ГВС отбирается значительно меньшая часть газовоздушной смеси. Концентрация газа в пробе жидкости определяется по формуле на основании всего выделенного из пробы жидкости газа с учетом доли объема ГВС, взятой на физико-химический анализ. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения концентрации газа в жидкости и снижение стоимости анализа за счет экономии индикаторных трубок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способам измерения количественного содержания растворенного газа в нефтепромысловой жидкости и может быть использовано при поиске, добыче, подготовке и транспортировке нефти и воды.

Известен общемировой способ определения содержания растворенного в жидкости газа, заключающийся в экстракции газа из жидкости путем барботажа и измерении количества выделенного газа с помощью индикаторной трубки (справочник по Drader-Tube/CMS: Справочное руководство по измерениям при анализе почвы, воды и воздуха, а также технических газов, 12-е издание, п.2.14, стр.42. - Любек, 2003. - 294 с.). Данная методика рассчитана на помещение в калиброванную экстракционную бутыль пробы воды значительного объема - до 200 мл, поэтому при повышенной концентрации газа в жидкости потребуется для анализа большое количество измерительных трубок. Вторым недостатком является то, что в измерительные трубки поступает газовоздушная смесь (ГВС) порциями одного объема (рабочий объем насоса), но содержание искомого газа в каждой порции является величиной непостоянной. Максимальное содержание газа в первой порции ГВС ведет к тому, что при установленной скорости прокачивания ГВС через трубку искомый газ проходит через измерительную трубку, не полностью прореагировав с химическим веществом трубки. Это ведет к завышению содержания газа в пробе жидкости.

Аналогичным недостатком обладает методика, основанная на различных вариантах применения устройства для определения концентрации газа в жидкости по патенту РФ на изобретение №2181882 (опубл. 27.04.2002, бюл. №12). В отличие от метода экстракции фирмы Drader с помощью последнего устройства возможно на анализ отбирать пробу жидкости малого объема - до 1 мл, разбавлять этот объем инертной жидкостью (вода, керосин) до необходимого объема (7÷40 мл) и также экстрагировать из него искомый газ. Многочисленные исследования проб нефти с повышенным содержанием сероводорода (до 1000 мг/л и более) с помощью устройства по патенту №2181882 показали, что содержание H2S в потоке ГВС в начале экстракции столь велико, что стандартная индикаторная трубка H2S - 0,0066 окрашивается неравномерно и укоренным темпом. Это ведет к определенному завышению концентрации газа в жидкости. К тому же на проведение анализа требуемся несколько дорогостоящих индикаторных трубок.

Технической задачей изобретения является повышение точности анализов методом экстракции газа из пробы жидкости при одновременном удешевлении одного анализа. Эта задача решается по известному способу определения концентрации газа в жидкости путем экстракции газа из жидкости и пропуске газовоздушной смеси (ГВС) через индикаторную трубку тем, что предварительно ГВС собирают в газоотборную камеру, определяют остаточное количество газа в пробе жидкости, также определяют количество газа в значительно меньшей части ГВС в газоотборной камере, а концентрацию газа в жидкости определяют по формуле:

С = К V ж ( n о с т + n а н V Г В С V а н ) , ( 1 )

где С - концентрация газа в жидкости;

К - комплексная постоянная, зависит от свойств газа и температуры среды;

nост - остаточное количество газа в пробе жидкости после экстракции газа;

VГВС - объем газовоздушной смеси в газоотборной камере;

Vан - объем ГВС из газоотборной камеры, взятой на анализ (Vан<<VГВС);

nан - количество газа в объеме Vан.

На анализ из газоотборной камеры отбирается такой объем Vан, который бы обеспечил представительность анализа, в частности, по колориметрической оценке показание с индикаторной трубки должно сниматься во второй его половине.

На фиг.1; 2 и 3 дана последовательность осуществления предложенного способа согласно сущности изобретения.

На фиг.1 изображен процесс извлечения (экстракции) газа из пробы жидкости и сбора полученной ГВС в пробоотборную камеру. На чертеже: 1 - дегазационная камера с пробой жидкости; 2 - запорные краны; 3 - насос со встроенным счетчиком ГВС; 4 - газоотборная камера приемлемой конструкции.

На фиг.2 изображена проверка наличия остаточного содержания газа в пробе жидкости после его длительной дегазации с помощью индикаторной трубки 5.

На фиг.3 показан процесс отбора из камеры 4 объемом VГВС на анализ через трубку 5 значительно меньшего объема ГВС - Vан.

Способ определения концентрации газа в жидкости реализуется следующими процессами.

1. В дегазационную камеру 1 отбирают пробу жидкости объемом Vж.

2. С помощью насоса 3 по его встроенному счетчику в предварительно пустую газоотборную камеру 4 закачивают газовоздушную смесь объема VГВС. Ранее в заявке отмечалось, что первые порции ГВС содержат высокую концентрацию искомого газа, а последние порции - его не содержат. В камере 4 образуется газовоздушная смесь из воздуха и искомого газа с одной и постоянной во всех точках камеры концентрацией. На этом известном законе состояния идеальных и реальных газов и построена новизна и сущность изобретения: на химический (колориметрический) анализ достаточно отобрать меньшую и известную часть ( V а н V Г В С ) всего объема газовоздушной смеси.

3. Определяют остаточное количество газа nост в пробе жидкости, например, с помощью индикаторной трубки 5 (фиг.2) путем дальнейшего продолжения экстракции газа до полной дегазации жидкости по искомому газу. Как правило, после разбавления пробы жидкости с высокой концентрацией искомого газа и дегазации полученного раствора пробы объемом 7÷10 мл с помощью инертного газа (воздуха) объемом 1000 мл (1 литр) в исследуемой пробе полностью отсутствует искомый газ, в частности сероводород, т.е. nост=0. Такая процедура необходима для того, чтобы убедиться в том, что весь газ из пробы жидкости из дегазационной камеры 1 переведен в газоотборную камеру 4.

4. Насосом 3 на анализ, например, через индикаторную трубку 5, из камеры 4 отбирают значительно меньшую часть VГВС, но такой величины, чтобы полученный результат был представительным, в частности по индикаторной трубке оценка колориметрического показания nан должна производиться во второй половинке трубки.

5. Для определения всего количества искомого газа в камере 4 необходимо nан умножить на VГВС/Vан (правило пропорций).

6. Величину концентрации газа в жидкости определяют по формуле (1).

Сущность технического решения заключается в следующем. В газоотборную камеру 4 поступает ГВС с различной концентрацией искомого газа, но после заполнения камеры 4 ГВС по составу становится однородной. Важным является то, что концентрация искомого газа, в составе ГВС в камере 4 становится значительно ниже, чем в первой порции ГВС, взятой на анализ, в частности через индикаторную трубку, по существующей методике.

По изобретению достигается двойной положительный эффект. Во-первых, повышается точность анализа, в частности, в индикаторной трубке наблюдается качественное и полное окрашивание вещества в трубке за счет снижения концентрации искомого газа в ГВС. Во-вторых, на один анализ пробы потребуется всего две индикаторные трубки: первая для оценки показателя nост, вторая - для определения nАН. При анализе такой пробы по существующей методике (работа с устройством по патенту РФ №2181882) необходимо весь объем ГВС пропустить через индикаторные трубки. В зависимости от концентрации газа в жидкости трубок потребуется до 10 и более. Для сравнения оценим содержание сероводорода в нефти существующим способом и предложенным по заявке.

Исходные данные:

1. Содержание H2S в пробе нефти по ГОСТ Р 50802 - 740 мг/л (822 ррm).

2. Объем пробы нефти Vж - 1,0 мл.

3. Насос для дегазации - аспиратор АМ-5.

4. Объем пропуска ГВС за 1 качок АМ-5-100 мл.

5. Температура пробы и среды Тп=293 К (20°С).

6. Комплексная постоянная К=1,41.

K = M V а T o T п ,

где М - мольный вес H2S; М=34 г/моль;

Va - объем 1 моль газа при T0=2730К (00С); Va=22,4 литра.

На анализ по существующему способу потрачено 9 индикаторных трубок H2S - 0,0066: 8 полных до отметки 66 и девятая до отметки 42. Общее показание n=8×66+42=570 г.

C = K n V ж = 1,41 570 г 1 м л = 804 г / м л

На анализ по предложенному способу потрачено 2 индикаторные трубки H2S - 0,0066: по первой noст=0, по второй nан=50 г, причем VГВС=1000 мл; Vан - 100 мл (1 качек АМ-5). По формуле (1) имеем:

C = 1,41 1 м л ( 0 + 50 г 1000 м л 100 м л ) = 705 г / м л

Относительные расхождения (погрешность анализа) между существующим способом и ГОСТ Р 50802 8,6% ( 100 % 804 740 740 ) .

Относительные расхождения между предложенным способом и ГОСТ Р 50802 равно 4,7% 100 % 740 705 740

Для удобства сравнения полученные результаты сведем в таблицу:

Параметр Существующий способ по патенту №2181882 Предложенный способ
1 Концентрация H2S в пробе нефти (мг/л), (за истину принят результат по ГОСТ Р 50802: С=740 мг/л) 804 705
2 Количество индикаторных трубок на один анализ, штук 9 2
3 Стоимость одного анализа, руб. (цена одной трубки - 25 руб.) 225 50
4 Время на один анализ, мин 12 12
5 Погрешность анализа (относительные расхождения с результатом по ГОСТ Р 50802) 8,6 4,7

Проведенные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ оценки H2S в пробе жидкости с высоким его содержанием решает поставленную техническую задачу - повышается точность анализа при одновременном удешевлении одного анализа. Отметим, что повышение точности анализа достигнуто за счет снижения концентрации сероводорода в объеме НВС, взятого на анализ. Это ведет к качественной реакции химического вещества в индикаторной трубке, а именно - трубка окрашивается равномерно и полностью.

Удешевление анализа обеспечивается тем, что собственно через индикаторную трубку пропускается только фиксированная часть газовоздушной смеси, полученной при экстракции искомого газа из пробы жидкости.

1. Способ определения концентрации газа в жидкости, заключающийся в экстракции газа из пробы жидкости и пропуске полученной газовоздушной смеси через индикаторную трубку, отличающийся тем, что газовоздушную смесь объемом - VГВС собирают в газоотборную камеру, определяют остаточное количество газа в пробе жидкости - nост, также определяют количество газа в значительно меньшей части ГВС в газоотборной камере - Vан, а концентрацию газа в жидкости определяют по формуле:
C = K V ж ( n о с т + n а н V г в с V а н ) ,
где С - концентрация газа в жидкости;
К - комплексная постоянная;
Vж - объем пробы жидкости;
nост - остаточное количество газа в пробе после барботажа;
VГВС - объем газовоздушной смеси (ГВС) в газоотборной камере;
Vан - объем ГВС из газооотборной камеры, взятый на анализ;
nан - количество газа в анализируемом объеме Vан.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на анализ из газооотборной камеры берут такой объем ГВС - Vан, который обеспечит представительность анализа по показателю nан, в частности показание по индикаторной трубке по колориметрической оценке должно сниматься во второй его половине.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лабораторной измерительной технике, более конкретно - к приборам и методам контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, и может использоваться в пищевой промышленности.

Изобретение относится к области испытания материалов в условиях вакуума применительно к определению скорости обезгаживания испытуемых материалов. .

Изобретение относится к проведению геохимической разведки перспективных месторождений, например, нефтегазового сырья и может быть использовано для определения газонасыщенности грунта и донных осадков.

Изобретение относится к аналитической химии, точнее к методам количественного определения водорода. .

Изобретение относится к установкам для исследования нефти и может применяться, в частности, в установках для исследования свойств нефти и газа в пластовых условиях.

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно к способам изготовления мощных электровакуумных приборов (ЭВП). .

Изобретение относится к устройствам для измерения объема в установках для исследования нефти и газа в пластовых условиях и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли на месторождениях с развитым режимом растворенного газа.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к аналитическим приборам, предназначенным для обнаружения микроконцентраций веществ, и может быть использовано для обнаружения паров взрывчатых веществ (ВВ) на документах, например паспортах, билетах и т.п.

Изобретение относится к методам анализа состава раствора и может быть использовано для определения взаимных растворимости жидкости и сжатых газов. .

Изобретение относится к устройствам для определения количества газов в жидкости, которые, в частности, используются при прямых геохимических методах поисков нефти и газа. Устройство содержит мерный сосуд (1), дополнительный сосуд (2), газоанализатор (3), фильтр (4), каплесборник (5), пневмоклапаны (6, 7), источник газа-носителя и присоединенные к перечисленным технологическим элементам трубопроводы. Мерный сосуд (1) соединен с каплесборником (5), присоединенным через фильтр (4) с газоанализатором (3). В режиме работы «без дополнительного объема» газоанализатор (3) присоединен через пневмоклапаны (6, 7) с мерным сосудом (1). В режиме работы «с дополнительным объемом» газоанализатор (3) присоединен через пневмоклапаны (6, 7) с дополнительным сосудом (2) с источником газа-носителя, соединенным с мерным сосудом (1). Техническим результатом является повышение оперативности, представительности и точности определения газа в жидкости, а также упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к методам определения свойств микросфер и может быть использовано для измерения газосодержания в индивидуальных микросферах, изучения динамики истечения газа из микросфер и определения разброса давления в партии микросфер. Способ определения давления газа в индивидуальных микросферах заключается в измерении внутреннего диаметра микросферы, помещении ее в вязкую прозрачную среду с последующим разрушением и улавливанием выделившегося газа. Разрушение микросферы осуществляют между двумя прозрачными пластинами, а определение давления производят по отношению объема образовавшегося газового пузырька к внутреннему объему микросферы. Улавливание выделившегося газа производится в вязкой жидкости между прозрачными пластинами, которые устанавливают параллельно, и разрушение микросферы осуществляют между параллельно установленными пластинами. При этом величина зазора между пластинами обеспечивается строго вертикальным перемещением, по крайней мере, одной прозрачной пластины. Заявленное устройство для определения давления газа в индивидуальных микросферах содержит две прозрачные пластины. Причем на нижней пластине расположена капля вязкой прозрачной среды для помещения в нее микросферы. При этом пластины установлены с возможностью вертикального перемещения, по крайней мере, одной из них до обеспечения фиксированного зазора высотой меньше диаметра микросферы. Для обеспечения фиксированного зазора устройство может содержать упоры, расположенные между пластинами, при этом высота упоров меньше диаметра микросферы. Средства для перемещения прозрачных пластин могут быть выполнены в виде установленных на оправе одной из пластин не менее 3-х вертикальных направляющих с пружинами, а в оправе другой пластины выполнены отверстия для движения по направляющим, при этом каждая направляющая снабжена гайкой. В другом варианте устройства внешняя поверхность оправы нижней пластины выполнена цилиндрической и является направляющей для вертикального перемещения верхней пластины. Между оправами установлен пружинный элемент, а перемещение пластины происходит с помощью резьбового соединения. Техническим результатом является определение точного значения давления газа в индивидуальных микросферах при их разрушении одноосным сжатием, определение динамики истечения газа из микросфер в партии, а также определение разброса давления в партии микросфер. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 табл., 4 пр.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения химического коэффициента обмена и химического коэффициента диффузии кислорода в оксидных материалах со смешанной электронной и кислород-ионной проводимостью. Способ включает использование значения давления кислорода над оксидом в замкнутом газовом контуре постоянного объема в качестве параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества кислорода в оксиде. Для этого исследуемый образец помещают в реактор, вакуум-плотно соединенный с газовым контуром, изолированным от атмосферы, откачивают газовый контур на высокий вакуум, а для скачкообразного изменения величины давления кислорода над образцом перекрывают вакуум-плотное соединение реактора с газовым контуром, напускают в него или откачивают из него кислород высокой чистоты до значения давления, отличающегося от равновесного, после чего открывают вакуум-плотное соединение реактора с газовым контуром и регистрируют изменение значения давления кислорода над образцом во времени, и расчет химического коэффициента обмена и химического коэффициента диффузии кислорода производят на основании зависимости относительного изменения давления кислорода над оксидом от времени, полученной после смены величины давления кислорода. Техническим результатом является создание возможности мгновенной смены давления кислорода, расширение рабочего диапазона температур для образцов с высокими значениями коэффициентов химического обмена и диффузии, сокращение расхода кислорода по сравнению с проточными системами, достижение высокой точности измерений давления в системе для оксидов с низкими значениями коэффициентов химического обмена и диффузии. 2 ил.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения концентрации протонов в протон-проводящих оксидных материалах в атмосфере сухого водорода. Способ определения концентрации протонов в протон-проводящих оксидах заключается в том, что образец оксида помещают в реактор, соединенный с газовым контуром, сушат при нагреве до температуры 900÷1000°C. Затем меняют газовую фазу на атмосферу, содержащую водород, регистрируют изменение во времени значения параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества протонов в оксиде, достигая состояния равновесия оксида с газовой фазой, и на основании полученного равновесного значения параметра оксида производят расчет концентрации протонов в протон-проводящем оксиде как количества вещества водорода в оксиде, отнесенного к одному молю оксида. При этом в качестве параметра оксида, напрямую связанного с изменением количества протонов в протон-проводящем оксиде, используют значение давления водорода над оксидом в замкнутом газовом контуре постоянного объема, для этого образец помещают в реактор, вакуумплотно соединенный с газовым контуром, изолированным от атмосферы. Далее откачивают газовый контур с реактором на высокий вакуум и сушат образец, выдерживая его при температуре осушки до установления остаточного давления не более 10-7 Па. Затем перекрывают вакуумплотное соединение реактора с газовым контуром, напускают в контур водород высокой чистоты до заданного давления, открывают вакуумплотное соединение реактора с газовым контуром и после мгновенного установления общего давления водорода в системе «реактор-газовый контур» регистрируют изменение значения давления водорода над образцом во времени, достигая состояния равновесия оксида с газовой фазой, и на основании разницы давления водорода, установившегося сразу после открытия вакуумплотного соединения, и полученного равновесного значения давления водорода над образцом производят расчет концентрации протонов в протон-проводящем оксиде. Техническим результатом является повышение степени осушки исследуемых образцов, повышение точности измерения концентрации протонов в атмосфере сухого водорода, а также сокращение расхода водорода. 2 ил.
Наверх