天然气中硫化氢的测定方法及影响因素分析

方新蓉 魏 莉

（四川省地质工程勘察院，四川 成都 610072）

0 引言

天然气作为清洁能源，已成为人们日常生活中的重要组成部分。但在天然气的开采过程中，天然气中往往含有杂质，其中硫杂质十分有害，尤其是硫化氢气体。硫化氢气体具有无色、恶臭（臭鸡蛋的味道）、剧毒（强烈的神经毒素）、化学性质不稳定（在空气中容易燃烧）等特性，其密度比空气大，属于酸性气体（1%水溶液pH值4.5），对人的粘膜具有强烈的刺激作用。如果人体吸入低浓度的硫化氢气体时，将对人的眼睛、呼吸系统、中枢神经造成影响；如果吸入浓度达到1 g／m3的硫化氢气体（相当于天然气中含0.006 3%的硫化氢）时，几秒钟内即可致人死亡。此外，硫化氢对环境的危害性也非常大，特别是对空气和水体的污染直接危害人类生产生活。因此，在天然气的勘探阶段、开采阶段、使用阶段，对于硫化氢及时进行监测分析成了至关重要的一项工作。由于不同的地质区域，天然气中硫化氢气体的含量不是相同的，也不是固定不变的，所以有必要结合实际情况对硫化氢气体的检测方法进行分析研究，从而选择最合适的硫化氢含量检测方法［1］。

1 检测天然气中硫化氢的常用方法

分析测试硫化氢含量的方法有很多，目前实验室中常用的测试方法主要有亚甲蓝法、碘量法和快速检测管测定法。

1.1 亚甲蓝法测定硫化氢含量

亚甲蓝法测定硫化氢含量是传统的检测方法，其方法原理是使用氢氧化镉—聚乙烯醇磷酸铵溶液吸收硫化氢，最终生成硫化镉胶状沉淀物，并让其沉淀在硫酸溶液中，S2-与对氨基二甲基苯胺和FeCl3作用，生成亚甲基蓝，颜色深度与硫离子浓度成正比，采用分光光度法进行比色测定［2］。但是，它的测定范围只有（0.1～23）mg／m3，所以此方法一般只适用于测定含量较低的硫化氢样品。

1.2 碘量法测定硫化氢含量

本方法测定硫化氢的范围为0～100%，所以测定的范围很大，是测定硫化氢的最好方法之一。碘量法测定硫化氢含量的原理是使用过量的乙酸锌溶液，与含有硫化氢气体的样品发生化学反应，从而产生硫化锌沉淀，再加入准确的、过量的碘溶液，使其氧化，剩余的碘则用标准溶液硫代硫酸钠进行滴定，测出硫化氢含量［3-4］。

1.3 快速检测管法

在天然气开采过程中，常常需要在单井进行硫化氢气体的测试工作，在现场检测大气中的硫化氢含量，因此，选择操作方法简单、速度快捷的硫化氢快速检测管法，成为了首选的分析方法。快速检测管法的原理是，利用气体分子扩散定律和化学吸收原理，将吸附醋酸铅（PbAc2）和氯化钡（BaCl2）的硅胶装入细玻璃管内，抽取100 mL含硫化氢的气体，在60 s内注入，形成褐色硫化铅（PbS），根据硅胶柱变色的长度测定硫化氢的体积分数。在气井现场，一般是在钻井液出口的槽面上，用注射器抽取气体样品，然后根据硅胶柱变色长度与标准尺进行比较，获得硫化氢的体积分数。

2 方法影响因素分析

天然气中硫化氢含量的检测分析，应重点关注现场采样、实验室样品分析。现场采样中，温度应控制在15～25℃；取样流速控制在1000 mL／min以下；一个气体的样品应达到30 L。实验室样品测试分析过程中，应严格调试仪器，按照各类方法的操作要求进行，避免其他影响因素造成检测数据差错。

2.1 亚甲蓝法影响因素

亚甲蓝法是传统的测定方法，对硫化氢质量浓度较低的净化天然气较为适合。甲蓝法实验室分析中的影响因素主要是：

1）在取样吸收时，如果出现了黄色沉淀，说明生成的硫化镉胶体已经饱和，聚乙烯醇磷酸铵的量不能阻止硫化镉被氧化成黄色沉淀，这样取得的样品就已经不合格了。

2）在配置溶液的过程中，让硫酸镉、氢氧化钠和聚乙烯醇磷酸能够充分混合均匀，则需要剧烈的震荡后用新煮沸并冷却的蒸馏水来稀释。不然这会造成测试结果的不准确。

3）在做标准曲线以及做样过程中，加显色剂需要快速加盖倒转均匀，但是一定要注意不能太重，以避免硫化物分解，影响最终标准曲线的线性关系。

2.2 碘量法影响因素

碘量法检测有诸多因素会影响其结果的准确性：

1）醋酸锌吸收液对酸碱度的要求较高，酸性会影响醋酸锌对硫化氢的吸收，使其测定的结果偏低。硫代硫酸钠的配制需要用新煮沸冷却的蒸馏水，以除去水中的CO2和O2，加适量的氢氧化钠（或碳酸钠）保持溶液呈弱酸性，抑制细菌生长。硫代硫酸钠很容易分解，所以应该在棕色瓶中避光保存，定期对其进行标定。

2）不同的取样方法对其结果都有影响，取样人员需在取样点的上游风向处，控制好通气的速度，这样可以更好的使硫化氢气体被吸收，否则会使检测结果偏小。

3）用硫代硫酸钠滴定样品时，淀粉的加入需要恰到好处，因为溶液中有大量的碘存在，碘容易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断，加晚了又会滴过终点。硫化物沉淀是否反应完全是试验结果准确的关键。滴定加药先后顺序，滴定前溶液的放置时间，是影响分析结果准确度的重要因素。

4）碘是易挥发的，刚开始滴定时不宜太快摇动，只能在临近终点的时候摇动速度需要加快，这样能使其充分反应，避免硫代硫酸钠过量，使检测数据偏小。

2.3 快速检测管法影响因素

快速检测管法虽然很方便快捷，但是影响因素也是有的。分析人员的操作和读数，以及检测管的质量和乳胶管的质量都会影响结果。由于单井现场的采样比较复杂，不同的采样方法都会影响采集硫化氢样品的稳定性。乳胶管的质量好坏直接影响密封性能。检测管保存放置时间都是影响结果的关键。

3 结论

综上所述，对于硫化氢含量的测定方法很多，且各有优势和缺点。因此，应根据天然气中高含硫的特点，结合现场检测的自然环境条件及实验室测试分析的具体要求，正确选择硫化氢气体的检测分析方法。在取样、密封样品、检测样品、分析测试数据等各个环节，必须严格执行有关规范和技术标准，从而确保检测成果的质量。

［1］维丽，董焕平.硫化氢浓度测定方法的比较和建议［J］.检验与测试技术，2010（1）：42-44.

［2］孙静，朱艳，亚甲基蓝分光光度法测定气态硫化氢方法研究［J］.环境科学与技术，2004，27（期）：52-54.

［3］韵弘.天然气中硫化氢含量的测定：碘量法影响分析结果的主要因素［J］. 天然气与石油，2007，25（1）：23-25.

［4］王莉莉.碘量法测定气体中H2S含量的探讨［J］.中氮肥，2006，5（3）：59-60.