天然氣中氧的測量

如何識別天然氣中氧污染

氧有很多特性。它對維持生命很重要，是環境必不可少的因素，支持燃燒，在很多工業、生物反應和過程中起催化劑作用。然而，對于處理和輸送天然氣來說，氧被認為是一種不需要的潛在危險污染物。

氧氣可以在不同階段進入天然氣過程中。最常見的情況是，氧氣會通過管道、閥門和其他設備中的泄漏進入管道和配送系統。值得注意的是，即使管道氣體壓力明顯高于外部環境的壓力，氧氣仍然會通過管道中的泄漏進入。這是由于管道中的氣體和周圍空氣之間的蒸汽壓力不同。例如，加壓至1000 psig的管道氣體中的氧含量通常低于200 ppmV；后者的蒸汽壓為10.5mmHg。相比之下，空氣中氧的蒸汽壓約為157mmHg。這表示壓差比接近15:1，即使在1000psig有逸出的氣體壓力下，也足以使氧氣流回管道。

由于系統因維護或真空提取過程而關閉后不正確的吹掃，氧也可能被故障設備吸入天然氣處理和輸送網絡。真空提取越來越多地被用于從枯竭的儲層中提取盡可能多的天然氣，但也可能通過現有的泄漏點或壓縮機進氣口吸入過量的氧氣。

天然氣中氧氣的存在會產生許多問題：

天然氣中的氧氣測量：典型實踐

顯然，考慮到氧氣污染可能對天然氣系統的安全、質量和運營成本產生的潛在影響，使用高度準確和可靠的氧監測儀至關重要。

有許多技術用于檢測和測量天然氣中的氧濃度。這些技術包括氣相色譜儀、庫侖傳感器、氧電池、熒光猝滅和電化學。盡管每種技術都有其優缺點，其中比較好的解決方案之一是使用基于電化學原電池的專用傳感器，然后將其連接到高級過程監測器。例如，Minox-i本安氧變送器 與多通道過程監測儀相結合，可以快速響應和高重復性地輕松檢測天然氣中低至1ppmV的氧濃度。

Minox-i使用穩定、長壽命的電化學原電池。它由四層組成：透氣膜、高濃度金制成的陽極、電解質和鉛基陰極。整個組件與電路板電子元件一起置于緊湊的不銹鋼外殼。

該傳感器的工作原理是將樣氣通過高濃度金陽極，氧氣在陽極反應形成氫氧根離子。然后，這些物質通過電解質膜擴散到陰極，在那里氧化成為氧化鉛。這種反應產生的電壓與氣體混合物中的氧濃度成正比。然后，系統電子元件對電壓進行處理，產生4…20mA的輸出信號，其可用于精確地計算樣氣中的微量氧水平。

實時氧監測

Minox-i的輸出信號以及其他過程傳感器的輸出信號理想情況下應反饋到專用的過程監測儀，如密析爾多通道過程監測儀（MCPM）。這種六通道儀器具有一個大的彩色觸摸屏LCD，使其易于配置和使用，并提供多個過程參數的實時顯示。

Michell MCPM允許設置NAMUR 102標準過程報警，提供完整的數據記錄，以及全面的連接選項，包括RS485和用于Modbus TCP/IP的以太網。

通過使用上述技術，天然氣廠商和運輸商可以訪問重要的實時數據，以確保過程和配送系統安全、高效。