Спецвыпуск 4.2023

Научная статья

УДК 54.084
(UDK 54.084)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

МЕТРОЛОГИЯ

СОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЯНЫХ ПАРОВ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ. СОСТОЯНИЕ ДЕЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

(SORPTION METHODS FOR WATER VAPOR CONTENT DETERMINATION IN NATURAL GAS. CURRENT SITUATION AND DEVELOPMENT PROSPECTS)

В статье представлен обзор современных отечественных гигрометров, реализующих сорбционные методы определения содержания водяных паров в природном газе. Установлено, что широкое распространение в российской газовой промышленности получили кулонометрические и диэлькометрические гигрометры.
Приведены основные технические и метрологические характеристики данных устройств, показаны их достоинства и недостатки. Выявлена потребность в изменении алгоритмов обработки результатов измерений и коррекции метрологических характеристик сорбционных гигрометров с целью обеспечения представления результатов измерений в единицах молярной доли и массовой концентрации водяных паров в природном газе. Это необходимо для обеспечения корректной передачи указанных единиц влажности рабочим средствам измерений от Государственного первичного эталона в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений влажности газов, а также контроля соответствия качества компримированного природного газа установленным требованиям без дополнительного снижения точности, связанного с необходимостью проведения дополнительных расчетов.
Предложено провести исследования, направленные на изучение возможности использования на объектах российской газовой промышленности гигрометров, реализующих новый перспективный метод диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии с применением перестраиваемого лазера для определения содержания водяных паров в природном газе.

The article provides an overview of modern Russian hygrometers using sorption methods for water vapor content determination in natural gas. It has been specified that coulometric and dielcometric hygrometers are widely used in the Russian gas industry.
The article provides their main technical and metrological specifications, as well as their major advantages and disadvantages.
We have identified the need to change the algorithms for processing measurement results and correcting the metrological properties of sorption hygrometers to provide the measurement results in molar fraction and mass concentration units of water vapor in natural gas. This is required to ensure the correct transfer of the specified humidity units to the operating measuring instruments from the State Primary Standard as per the State Verification Schedule for Gas Humidity Measuring Instruments, as well as to control the compliance of the compressed natural gas quality with the specified requirements without additional accuracy reduction due to the need for additional calculations.
It is proposed to perform a research aimed to study the possible use of hygrometers using a new promising method of diode laser absorption spectroscopy with a tunable laser to determine the water vapor content of in natural gas at Russian gas industry facilities.

ВОДЯНОЙ ПАР, СОДЕРЖАНИЕ, МОЛЯРНАЯ ДОЛЯ, МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ, ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, СОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ, КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД, ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД, ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

WATER VAPOR, CONTENT, MOLAR FRACTION, MASS CONCENTRATION, NATURAL GAS, SORPTION METHOD OF MEASUREMENT, COULOMETRIC METHOD, DIELCOMETRIC METHOD, PIEZOELECTRIC METHOD

А.А. Макинский, к.х.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия), A_Makinsky@vniigaz.gazprom.ru

Б.Д. Донских, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», B_Donskikh@vniigaz.gazprom.ru

Т.В. Максимова, к.х.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», T_Maximova@vniigaz.gazprom.ru

С.А. Степанов, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», S_Stepanov@vniigaz.gazprom.ru

С.В. Замахин, ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, Роcсия), S.Zamakhin@adm.gazprom.ru

В.В. Васильев, к.т.н., ПАО «Газпром», V.V.Vasilyev@adm.gazprom.ru

A.A. Makinsky, PhD in Chemistry, Gazprom VNIIGAZ LLC (Saint Petersburg, Russia), A_Makinsky@vniigaz.gazprom.ru

B.D. Donskikh, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC, B_Donskikh@vniigaz.gazprom.ru

T.V. Maximova, PhD in Chemistry, Gazprom VNIIGAZ LLC, T_Maximova@vniigaz.gazprom.ru

S.A. Stepanov, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC, S_Stepanov@vniigaz.gazprom.ru

S.V. Zamakhin, PJSC Gazprom (Saint Petersburg, Russia), S.Zamakhin@adm.gazprom.ru

V.V. Vasilyev, PhD in Engineering, PJSC Gazprom, V.V.Vasilyev@adm.gazprom.ru

ТР ЕАЭС 046/2018. О безопасности газа горючего природного, подготовленного к транспортированию и (или) использованию // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/551516260 (дата обращения: 26.11.2023).

ГОСТ 34807–2021. Газ природный. Методы расчета температуры точки росы по воде и массовой концентрации водяных паров // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200182185 (дата обращения: 26.11.2023).

ГОСТ 34711–2021. Газ природный. Определение массовой концентрации водяных паров // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200178827 (дата обращения: 26.11.2023).

Peng D.-Y., Robinson D.B. A new two-constant equation of state // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 1976. Vol. 15, No. 1. P. 59–64. DOI: 10.1021/i160057a011.

Patel N.C. The calculation of thermodynamic properties and phase equilibria using a new cubic equation of state: PhD thesis. Loughborough, UK: Loughborough University of Technology, 1980. 457 p.

ГОСТ 8.547–2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений влажности газов // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200080179 (дата обращения: 26.11.2023).

Российская Федерация. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений влажности газов и температуры конденсации углеводородов: приказ Федер. агентства по технич. регулированию и метрологии от 15.12.2021 № 2885 // ГАРАНТ: информ.-правовое обеспечение. URL: https://base.garant.ru/403258636/ (дата обращения: 26.11.2023). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей.

ГОСТ 31369–2021. Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200181106 (дата обращения: 26.11.2023).

Тамура К., Такаматсу Ю., Нанко Т. и др. Газоанализаторы в промышленности // Деловой журнал Neftegaz.ru. 2012. № 9. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/tekhnologii/655647-gazoanalizatory-v-promyshlennosti/ (дата обращения: 26.11.2023).

Васильев Д., Коняев М., Ким А., Абрамов Л. Лазерная диодная спектроскопия. Бесконтактная система измерения концентрации паров
этилового спирта в выдохе человека // Фотоника. 2016. № 1 (55). С. 70–83. URL: https://www.photonics.su/files/article_pdf/5/article_5100_93.pdf (дата обращения: 26.11.2023).

EAEU. TR EAEU 046/2018 (technical regulation). On safety of combustible natural gas prepared for transportation and (or) use. Available from: https://docs.cntd.ru/document/551516260 [Accessed: 26 November 2023]. (In Russian)

Euro-Asian Council for Standardization, Metrology and Certification (EASC). GOST 34807–2021 (state standard). Natural gas. Water dew point and water content calculation methods. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200182185 [Accessed: 26 November 2023]. (In Russian)

EASC. GOST 34711–2021. Natural gas. Determination of water vapors mass concentration. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200178827 [Accessed: 26 November 2023]. (In Russian)

Peng D-Y, Robinson DB. A new two-constant equation of state. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 1976; 15(1): 59–64. https://doi.org/10.1021/i160057a011.

Patel NC. The calculation of thermodynamic properties and phase equilibria using a new cubic equation of state. PhD thesis. Loughborough University of Technology; 1980.

EASC. GOST 8.547–2009. State system for ensuring the uniformity of measurements. State verification schedule for means measuring humidity of gases. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200080179 [Accessed: 26 November 2023]. (In Russian)

Federal Agency for Technical Regulation and Metrology. Order No. 2885 dated 15 December 2021. On approval of the State Verification Schedule for Gas Humidity and Hydrocarbon Condensation Temperature Instrumentation. Available from: https://base.garant.ru/403258636/ [Accessed: 26 November 2023]. (Accessible for registered users; in Russian)

EASC. GOST 31369–2021. Natural gas. Calculation of calorific values, mass volume, relative density and Wobbe indices from the composition. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200181106 [Accessed: 26 November 2023]. (In Russian)

Tamura K, Takamatsu Yu, Nanko T, Matsuo J, Berdnikova L, Nekrasov O. Gas analyzers in industry. Business Magazine “Neftegaz.RU” [Delovoy zhurnal Neftegaz.RU]. 2012; (9). https://magazine.neftegaz.ru/articles/tekhnologii/655647-gazoanalizatory-v-promyshlennosti/. (In Russian)

Vasiliev D, Konyaev M, Kim A, Abramov L. Application of the methods of laser diode spectroscopy for practical implementation of contactless measurement system of concentration of ethyl alcohol vapors in human breath. Photonics Russia [Fotonika]. 2016; 55(1): 70–83. https://www.photonics.su/files/article_pdf/5/article_5100_93.pdf. (In Russian)
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57