GB/T 43503-2023 天然气 氧气含量的测定 电化学法

　　ICS 75. 060 CCS E 24

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43503—2023

　　天然气 氧气含量的测定 电化学法

　　Naturalgas—Determination ofoxygen—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

　　GB/T 43503—2023

　　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/T 43503—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 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 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43503—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. 000 1% ~ 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/T 13609 天然气取样导则

　　GB/T 20604 天然气 词汇

　　3 术语和定义

　　GB/T 20604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/T 7665—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 +2H2 O+4e- → 4OH- (阴极反应)

　　2Pb+4OH- → 2PbO+2H2 O+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 。

　　1

　　GB/T 43503—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 1 μm ,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 0 MPa~ 2. 5 MPa,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 0 L/min~ 2 L/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. 000 1% 。

　　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/T 13609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. 1 MPa,进样流速一般为 0. 5 L/min~ 2 L/min。对进样管路的连接处进行检漏 。 吹扫进样 管 路 至 少 2 min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 。

　　2

　　GB/T 43503—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. 1 MPa,进样流速一般为 0. 5 L/min~ 2 L/min, 吹扫进样管路及仪器应至少 2 min。 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. 1 MPa,进样流速一般为 0. 5 L/min~ 2 L/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 2 min。调整仪器进入测定状态 , 当仪器显示数据稳定后 ,每隔 30 s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- 6

　　0. 06× 10- 6

　　0. 55× 10- 6

　　10×10-6≤x<100× 10- 6

　　0. 19× 10- 6

　　1. 16× 10- 6

　　100×10-6≤x<0. 1%

　　1. 62× 10- 6

　　7. 76× 10- 6

　　0. 1%≤x≤1. 0%

　　0. 001%

　　0. 009%

　　3

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　　11 测定报告

　　测定报告可参考附录 A,至少应包括下列内容 :

　　a) 样品信息 ,包括样品名称 、样品编号 、取样地点 、取样日期 ;

　　b) 测定依据 ,包括本文件编号 ;

　　c) 测定方式 ,现场测定 、实验室测定或在线测定 ;

　　d) 仪器信息 ,包括仪器名称 、仪器型号及编号 、仪器的检定或校准信息 ;

　　e) 测定结果 ;

　　f) 测定中观察到的任何异常现象的细节及说明 ;

　　g) 分析人员及分析时间 。

　　4

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　　附 录 A (资料性)

　　测定报告示例

　　测定报告示例见表 A. 1。

　　表 A. 1 测定报告示例

　　样品名称

　　样品编号

　　取样地点

　　取样 日期

　　测定依据

　　测定方式

　　仪器名称

　　仪器型号及编号

　　仪器检定/校准单位

　　仪器检定/校准有效期

　　氧含量测定结果(体积分数 , %)

　　含量

　　备注 :天然气标准参比条件 :101. 325 kPa,20 ℃

　　其他异常情况说明 :

　　分析人员

　　分析时间

　　5

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 6285—2016 气体中微量氧的测定 电化学法

　　[2] GB/T 7665—2005 传感器通用术语

　　[3] ASTM D7607 Standard Test Method for Analysis of Oxygen in Gaseous Fuels (Electro- chemicalSensor Method)

　　6