ICS75.060 CCSE24 中华人民共和国国家标准 GB/T43503—2023 天然气 氧气含量的测定 电化学法 Naturalgas—Determinationofoxygen—Electrochemicalmethod 2023-12-28发布 2024-04-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 原理 1 ……………………………………………………………………………………………………… 5 试剂与材料 1 ……………………………………………………………………………………………… 6 仪器 2 ……………………………………………………………………………………………………… 6.1 氧气含量测定系统 2 ………………………………………………………………………………… 6.2 前处理单元 2 ………………………………………………………………………………………… 6.3 氧分析仪 2 …………………………………………………………………………………………… 7 取样 2 ……………………………………………………………………………………………………… 8 测定步骤 2 ………………………………………………………………………………………………… 8.1 准备 2 ………………………………………………………………………………………………… 8.2 校准 3 ………………………………………………………………………………………………… 8.3 测定 3 ………………………………………………………………………………………………… 9 数据处理 3 ………………………………………………………………………………………………… 10 精密度 3 …………………………………………………………………………………………………… 10.1 重复性 3 ……………………………………………………………………………………………… 10.2 再现性 3 ……………………………………………………………………………………………… 11 测定报告 4 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 测定报告示例 5 ………………………………………………………………………… 参考文献 6 ………………………………………………………………………………………………………GB/T43503—2023 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国天然气标准化技术委员会(SAC/TC244)提出并归口。 本文件起草单位:中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院、中国测试技术研 究院化学研究所、中国计量科学研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司输气管理处、 西南石油大学、中国石油化工股份有限公司天然气榆济管道分公司。 本文件主要起草人:王伟杰、邓凡锋、曾文平、张培壮、蔡黎、周理、王雁冰、潘义、詹徽、李晓红、张佩颖、 冯兵、杜爽、赵玉龙。 ⅠGB/T43503—2023 天然气 氧气含量的测定 电化学法 1 范围 本文件描述了采用电化学法测定天然气中氧气含量的原理、试剂与材料、仪器、取样、测定步骤、数 据处理、精密度及测定报告。 本文件适用于天然气中氧气含量的在线和离线测定,测定范围为0.0001%~1.0%(体积分数)。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T13609 天然气取样导则 GB/T20604 天然气 词汇 3 术语和定义 GB/T20604界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电化学式传感器 electrochemicaltransducer/sensor 利用被测量的电化学反应,将其变化转换成电位变化、电流变化或者电导率变化的传感器。 [来源:GB/T7665—2005,3.1.26] 4 原理 在一定压力和流速条件下,天然气样品气中的氧分子扩散到电化学式传感器的氧电极上进行电化 学反应,产生一个与氧气含量成正比的电信号。通过对比待测样品和已知氧气含量的标气样品的电信 号输出,即可得到待测样品的氧含量。对于铅做阳极的电化学反应式如下: O2+2H2O+4e-→4OH- (阴极反应) 2Pb+4OH-→2PbO+2H2O+4e- (阳极反应) 2Pb+O2→2PbO (总反应式) 5 试剂与材料 5.1 氧气标准物质:宜采用甲烷中含氧气体标准物质。 5.2 氮气:纯度(体积分数)不低于99.999%。 5.3 碱吸收液:采用可吸收硫化氢的化学试剂配制,如采用工业纯的氢氧化钠制备10%(质量分数)的 氢氧化钠溶液。 5.4 取样材料:离线测定时应采用不锈钢钢瓶进行取样。 1GB/T43503—2023 6 仪器 6.1 氧气含量测定系统 氧气含量测定系统主要由前处理单元和氧分析仪构成,如图1所示。 图1 氧气含量测定系统结构示意图 6.2 前处理单元 6.2.1 过滤器:根据待测样品气体类型,选择颗粒物过滤器或膜过滤器,过滤孔径不宜大于1μm,进入 氧分析仪的样品应不含液体及颗粒物。 6.2.2 压力控制器:采用金属膜式减压阀,可选压力控制范围0MPa~2.5MPa,准确度等级不低于 2.5级。 6.3 氧分析仪 6.3.1 氧分析仪主要由流量控制器、电化学式传感器、电路元件、数据显示单元及数据存储单元构成。 当采用在线氧分析仪无流量控制器时,应外置流量控制器对进样流速进行控制。 6.3.2 流量控制器:可选流量范围0L/min~2L/min的转子流量计,准确度等级不低于4级。 6.3.3 电化学式传感器:采用能够对氧有响应且适用于天然气分析的电化学式传感器,对氧的检出限 (体积分数)应低于0.0001%。 6.3.4 应按检定规程定期进行检定/校准。 7 取样 7.1 应按照GB/T13609的要求进行取样,避免氧的渗透。 7.2 取样、进样管路及连接件的材质应为不锈钢材质。 8 测定步骤 8.1 准备 将氮气(5.2)与压力控制器(6.2.2)连接,然后进入氧分析仪(6.3),按照仪器的操作要求,调节进样 压力和流速,进样压力一般不超过0.1MPa,进样流速一般为0.5L/min~2L/min。对进样管路的连接 处进行检漏。吹扫进样管路至少2min后,进入仪器测定状态。观察仪器氧含量(体积分数)读数在 10×10-6以下时,可开始样品分析。 2GB/T43503—2023 8.2 校准 8.2.1 方法 首先对待测样品进行初步测定,然后选择与待测样品浓度范围相近的氧气标准物质(5.1),按照仪 器操作要求进行单点校准。也可选择含待测样品浓度范围的3个或4个不同浓度的氧气标准物质 (5.1)进行函数拟合得到校准曲线。应根据氧气含量变化、用户的需求及仪器的使用状况对仪器进行 校准。 8.2.2 步骤 按照仪器的操作要求,将氧气标准物质(5.1)与氧气分析仪连接,调节进样压力以及流速,进样压力 一般不超过0.1MPa,进样流速一般为0.5L/min~2L/min,吹扫进样管路及仪器应至少2min。氧气 标准物质进入氧气分析仪,调整仪器进入测定状态,待显示数据稳定后,按照仪器的操作要求完成校准。 8.3 测定 将待测样品与前处理单元进行连接,按照仪器操作要求调节进样压力及流速,进样压力一般不超过 0.1MPa,进样流速一般为0.5L/min~2L/min,样品经碱吸收液(5.3)吸收后排出。吹扫进样管路及仪 器至少2min。调整仪器进入测定状态,当仪器显示数据稳定后,每隔30s读数1次,连续读取3次,测 定数据结果应符合重复性(10.1)要求,否则应重新测定。 9 数据处理 若连续3次测定结果满足重复性要求,则取最后2次结果的平均值,作为测定结果。其有效位数与 所用氧气标准物质的有效位数一致。 10 精密度 10.1 重复性 在重复性条件下获得的2次独立测定结果的绝对差值在95%置信水平下不应超过表1所规定的 重复性限。 10.2 再现性 在再现性条件下获得的2次独立测定结果的绝对差值在95%置信水平下不应超过表1所规定的 再现性限。 表1 精密度 氧含量(体积分数)x的范围 重复性限(体积分数) 再现性限(体积分数) 1×10-6≤x<10×10-60.06×10-60.55×10-6 10×10-6≤x<100×10-60.19×10-61.16×10-6 100×10-6≤x<0.1% 1.62×10-67.76×10-6 0.1%≤x≤1.0% 0.001% 0.009% 3GB/T43503—2023