中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

天然气水合物气体组成分析的样品前处理技术

贺行良, 刘昌岭, 王江涛, 孟庆国. 天然气水合物气体组成分析的样品前处理技术[J]. 岩矿测试, 2013, 32(2): 284-289.
引用本文: 贺行良, 刘昌岭, 王江涛, 孟庆国. 天然气水合物气体组成分析的样品前处理技术[J]. 岩矿测试, 2013, 32(2): 284-289.
Xing-liang HE, Chang-ling LIU, Jiang-tao WANG, Qing-guo MENG. Sample Pre-treatment Technologies for Gas Composition Analysis of Natural Gas Hydrates[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(2): 284-289.
Citation: Xing-liang HE, Chang-ling LIU, Jiang-tao WANG, Qing-guo MENG. Sample Pre-treatment Technologies for Gas Composition Analysis of Natural Gas Hydrates[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(2): 284-289.

天然气水合物气体组成分析的样品前处理技术

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目(41072037)
详细信息
    作者简介: 贺行良,博士研究生,助理研究员,主要从事海洋有机地球化学研究。E-mail: qdhxl2008@126.com
  • 中图分类号: TE122

Sample Pre-treatment Technologies for Gas Composition Analysis of Natural Gas Hydrates

  • 天然气水合物仅在相对低的温度和高压条件下稳定存在,一旦脱离其稳定条件就将分解成气体和水而不复存在,因此水合物样品的储存与制备等相关前处理过程对其气体组成的准确测定十分重要。本文实验研究了天然气水合物在常压条件下的最佳储存温度、最佳分解方法、分解气的最佳收集与储存方式,以及非水合物气体的排除等样品前处理技术。结果表明:天然气水合物在常压下低于-100℃储存为妥;样品在进行分解脱气时,“顶空法”和“注射器法”适用性较广,“排水法”不适用于含CO2的水合物样品,且样品分解前最好于-80℃放置片刻以去除表面吸附的非水合物气体。水合物分解气体的储存应尽量避免使用铝塑气袋,建议采用丁基橡胶塞密封的玻璃顶空瓶,并于5天内完成气体组成测定为佳。
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  • 图 1  不同温度下松散粉末状水合物的形态

    Figure 1. 

    图 2  不同温度下块状水合物的形态

    Figure 2. 

    图 3  分解气的组成随储存时间的变化

    Figure 3. 

    表 1  松散粉末状水合物在不同温度下的分解情况

    Table 1.  The decomposition of loose powdered gas hydrate at different temperature

    储存时间 储存温度
    4℃ -2℃ -15℃ -25℃ -50℃ -100℃
    3 h 液体 半湿颗粒 较干粉末 较干粉末 松散干粉末 松散干粉末
    1天 液体 大块冰团 略湿粉末 略湿粉末 松散干粉末 松散干粉末
    5天 液体 大块冰团 大块冰颗粒 略湿小颗粒 松散干粉末 松散干粉末
    10天 液体 大块冰团 大块冰颗粒 略湿小颗粒 松散干粉末 松散干粉末
    瓶内气压 < 0.1 MPa < 0.1 MPa < 0.1 MPa 约0.1 MPa > 0.1 MPa > 0.1 MPa
    分解情况 完全分解 大量分解 少量分解 较少分解 未见明显分解 未见明显分解
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    表 2  块状水合物在不同温度下的分解情况

    Table 2.  he decomposition of massive gas hydrate at different temperature

    储存时间 储存温度
    -20℃ -10℃ -5℃ 0℃
    3天 块状,
    表面有裂纹
    表面略微熔解,
    裂纹逐渐消失
    - 表面有大量
    气泡、液滴
    6天 - - 表面略微熔解,
    裂纹基本消失
    -
    釜内压力 -0.08 MPa -0.08 MPa -0.06 MPa 0.58 MPa
    分解情况 未见明显分解 未见明显分解 未见明显分解 显著分解
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    表 3  不同分解方式所得水合物的气体组成

    Table 3.  Molecular compositions of hydrates-bound gases obtained from different decomposition methods

    分析项目 不同样品分解方法测定的气体组成 wB/%
    排水法 真空顶空法 注射器法
    C1 69.97 68.78 68.44
    C2 11.89 11.55 11.85
    C3 16.49 14.97 14.74
    n-C4 0.95 0.90 0.92
    n-C5 0.05 0.05 0.07
    CO2 0.64 3.74 3.98
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出版历程
收稿日期:  2012-07-15
录用日期:  2012-10-31

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