[发明专利]一种天然气的汞同位素测试方法及其装置

说明书

本发明提供了一种天然气的汞同位素测试方法及其装置。所述方法包括如下步骤：(1)初次富集：使用酸性高锰酸钾水溶液对天然气进行三级串联吸收，并收集步骤(1)的全部的吸收了天然气的酸性高锰酸钾溶液；(2)汞提纯富集：使用氯化亚锡溶液将步骤(1)吸收的汞还原为汞蒸气，然后利用酸性高锰酸钾水溶液对汞蒸气进行提纯富集；(3)对步骤(2)富集了汞蒸气的酸性高锰酸钾溶液检测，以测定其中的总汞含量；(4)对步骤(2)富集了汞蒸气的酸性高锰酸钾溶液检测，以测定其中汞稳定同位素的组成含量。

技术领域

本发明涉及天然气开采相关领域，具体的说，本发明涉及一种天然气的汞同位素测试方法及其装置。

背景技术

天然气中汞蒸气含量作为一项天然气成因鉴别指标早在1974年由前苏联科学家Н.А.οзроьа研究了大量油气田后提出：石油、天然气中含汞十分普遍且具有较高的汞含量，通常高于大气中汞含量(大气中汞的背景值为1.5-2.0ng/m³)2个甚至几个数量级以上。煤型气中的汞含量一般比油型气的汞含量高，但是二者之间有交叉，无法用汞蒸气含量准确识别。汞同位素信息的精确获得，可望解决这项难题。目前天然气中汞的采集方法有两类：一是氧化汞法，二是汞齐法。氧化汞法又分为液体氧化法和固体氧化法。液体氧化法是先将天然气通过装有高锰酸钾、硝酸或逆王水的吸收瓶，天然气中的汞就会吸收在上述试剂里，回收吸收液并运回实验室后用氯化亚锡还原吸收液中的二价汞离子为汞蒸气，以高纯氮气为载气用金捕汞管捕获后，用测汞仪测定；固体氧化法是让天然气通过装有碘硅胶或活性炭的管来吸收天然气中的汞，运回实验室用热解法把汞释放至金捕汞管后用测汞仪分析汞含量。汞齐法是将天然气通过装有金/铂丝、银屑或镀金石英砂等的石英管形成汞齐而被富集起来。国家标准采用的天然气汞含量测定采样法为碘化学吸附取样法和金－铂合金汞齐化取样法。而汞稳定同位素的分析进样只能是液体，且液体进样的汞浓度需要高于1.0ng/ml才能用MC-ICP-MS精准检测出汞的稳定同位素组成。目前的液体氧化法对低汞含量的天然气由于富集时间较短，吸收液中汞浓度难于分析汞稳定同位素，固体氧化法和汞齐法不适合汞的稳定同位素的分析。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种天然气的汞同位素测试方法。

本发明针对不同类型的天然气汞和汞稳定同位素组成分析的初次三级串联的酸性高锰酸钾吸收富集汞的分离吸收富集装置能完全吸收天然气中的汞，二次汞提纯富集吸收装置消除了天然气中其它基质对汞稳定同位素分析的干扰和影响，通过不同类型天然气汞同位素的分析，建立识别天然气成因的新方法，可以快速准确确定天然气的成因与来源，为油气勘探提供了新方法技术。

本发明的另一目的在于提供一种天然气的汞同位素检测装置。

为达上述目的，一方面，本发明还提供了一种天然气的汞同位素检测装置，所述检测装置包括汞同位素的富集吸收系统1和二次提纯富集系统2，其中：

所述富集吸收系统1包括用管路顺序连接的置空撞击瓶14，内置酸性高锰酸钾水溶液的第一吸收瓶11、第二吸收瓶12、第三吸收瓶13，以及内置硅胶的硅胶撞击瓶15；

所述二次提纯富集系统2包括用管路顺序连接的氮气瓶23，内置吸收了汞同位素的高锰酸钾吸收液收集瓶21，以及内置酸性高锰酸钾水溶液的二次富集吸收瓶22，所述二次提纯富集系统2还包括氯化亚锡储瓶24，所述氯化亚锡储瓶24经由蠕动泵25、并通过管路与氮气瓶和高锰酸钾吸收液收集瓶21之间的管路连接。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述置空撞击瓶14、第一吸收瓶11、第二吸收瓶12、第三吸收瓶13、硅胶撞击瓶15、高锰酸钾吸收液收集瓶21以及二次富集吸收瓶22均为硼硅玻璃瓶，并分别在各自的顶部设置一个气体入口和一个气体出口，气体入口通过设置在瓶内的玻璃管与瓶内空间连通，所述玻璃管延伸至瓶下部。