蒋 洪西南石油大学1内容提要天然气专业标准体系及机构制定气质指标的目标与要求ISO13686-1998天然气质量指标GB 17820-1999天然气国外天然气气质指标分析 国内天然气气质标准分析与修订天然气气质分析测试天然气物性计算及测定2一、天然气专业标准体系及机构国际标准化组织（ISO）于1988年成立了 天然气技术委员会（ISO/TC 193），从事 天然气及天然气替代品（气体燃料）从生 产到输配至最终用户的各个侧面的术语、 质量规范、测量方法、取样、试验和分析 的标准化；ISO/TC 193自成立以来共制定、修订40多 项ISO标准、技术规范和技术报告。 3一、天然气专业标准体系及机构为加快天然气工业标准化技术与国际接轨的步伐 ，1998年在石油工业标准化技术委员会（CPSC ）内成立了天然气标准化委员会（NGSC）。 1999年3月为促进天然气工业的发展，满足天然 气工业快速发展对标准化日益增长的要求，国家 批准成立了全国天然气标准化委员会（SAC/TC 2444）。该委员会是一个全国性的标准化组织，其主要职 责是根据国家标准化法律、法规和有关政策，在 天然气专业领域内，从事天然气及天然气代用品 从生产（井口）到用户全过程的术语、质量、测 量方法、取样、试验和分析方法的标准化。 4一、天然气专业标准体系及机构通 用 基 础 标 准井口天然气类标准管输天然气类标准压缩天然气类标准液化天然气类标准天然气代用品类标准煤层气类标准5二、制定气质指标的目标与要求充分发挥环境效益 天然气中硫化氢、总硫、二氧化碳 及其它组分如汞、放射性气体都会对环境 造成不利影响。保证生产和输配系统的长期稳定运行 天然气中硫化氢及其它硫化物、二 氧化碳等杂质组分均为金属材料的腐蚀性 介质。在经营上达到最佳的成本与效益 满足用户的需要和期望，企业获得 最大效益。6三、ISO13686-1998天然气质量指标国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/TC 193）于1998年发布了国际标准ISO 13686天 然气质量指标，对管输天然气所涉及的控制 参数（组分与性质）做出了原则规定，列出了 描述管输天然气质量应予考虑的典型指标和相 应的试验方法，但未规定这些参数的具体数值 或范围。ISO13686:1998是世界各国制定天然气质量指 标的指导性准则。7三、ISO13686-1998天然气质量指标ISO国际标准主要指标天 然 气 组 成 大量 组分 甲烷、乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷 、C6+、氮气、二氧化碳 少量 组分 氢气、不饱和烃、氧、一氧化碳、氦 微量 组分硫化氢、硫醇、羰基硫、总硫、水分 物理性质发热量、沃泊指标、相对密度、 压缩因子、露点其它性质在交接点不存在液相烃类；固体 颗粒含量、其它气体不影响输送 和利用 8三、ISO13686-1998天然气质量指标 ISO 13686所规定的控制指标分三类：一类是与经 济利益密切相关指标如组成和发热量；一类是与 安全、环境、卫生密切相关指标如硫化氢、总硫 等；一类是涉及管道安全运行指标如水、液态烃 和固体颗粒等。此国际标准反映了从经济利益、 安全卫生和环境保护三个方面的因素来综合考虑 天然气质量指标的基本原则。 由于各国所产天然气的组成相差甚大，即使同一 国家不同地区所产天然气组成的差异也较大，而 且天然气的用途不同对气质的要求也不同，因此 ，各国应根据本国的实际情况都制定自已的天然 气标准。9四、GB 17820-1999天然气我国于1999年在修订SY 7514-88的基础上 发布了GB 17820-1999天然气。该标准在行业标准SY 7514-1988天然气 基础上，总结了近10年的实践经验，参 考ISO 13686-1998天然气 质量指标和 国外有关天然气的管输规范，按总硫和硫 化氢含量对天然气进行分类，提出了天然 气的技术要求，以保证输气管道的安全运 行和天然气的安全使用，有利于提高环境 质量，适应我国天然气工业的发展需要。10项 目一类二类三类高热值(MJ/m3)31.4总硫(以硫）(mg/m3)100200460硫化氢(mg/m3)620460 二氧化碳(V/V%)3.0-水露点()在交接点处，比最低环境温度低5 。在天然气交换点的压力和温度条件下，天然气中应不存 液态烃；天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和 利用 。四、GB 17820-1999天然气11四、GB 17820-1999天然气中石油Q/Y30-2002规定的长输管道气质技术指标12四、GB 17820-1999天然气天然气高位发热量的计算应按GB/T 11062执行， 其所依据的天然气组成的测定应按GB/T 13610执 行； 天然气中总硫含量的测定应按GB/T 11061执行； 天然气中硫化氢含量的测定应按GB/T 11060.1执 行； 天然气中二氧化碳含量的测定应按GB/T 13610执 行； 天然气水露点的测定应按GB/T 17283执行； 天然气的取样按GB/T 13609执行，取样点应在合 同规定的天然气交接点。13五、国外天然气气质指标分析国外主要发达国家（如美国、俄罗斯、德 国、英国、法国等）的天然气质量指标与 国际标准ISO13686 的总体技术是一致，制 定天然气质量指标遵循的原则及其相应的 试验方法基本相同，主要不同点是部分指 标的具体数值有差别。ISO 13686 在其附录中比较详细地介绍美 国、德国、英国、法国等国家制定天然气 质量指标时所遵循的原则、具体数值及其 相应的试验方法。14五、国外天然气气质指标分析若干发达国家的管输天然气气质指标 15五、国外天然气气质指标分析欧洲气体能量交换合理化协会（EASEE-gas）气质指标 16五、国外天然气气质指标分析俄罗斯国家天然气的气质标准（OCT 5542-87） 17五、国外天然气气质指标分析全苏（部颁）气质标准OCT 51.40-1993规定的技术要求18六、国内气质标准分析与建议比较GB 17820-1999与俄罗斯和欧洲气体能 量交换合理化协会（EASEE-gas）提出的 气质指标，GB 17820-1999缺乏对硫醇、烃 露点、粉尘、机械杂质、氧、沃泊指数和 臭味强度的定量控制要求，虽然提出要对 天然气中液烃和粉尘含量进行控制，但只 是定性的要求，没有可操作性。 对加臭的界面也规定得较为含糊，易引发 纠纷。对水露点，由于没有对环境温度做 出明确的定义和规定，在标准应用中很难 对水露点是否合格做出令人信服的判定。 19六、国内气质标准分析与建议在GB 17820-1999天然气规定的五项技术 指标中，只有高位发热量是与经济利益直接 相关的，标准规定天然气的发热量应大于 31.4 MJ/m3。我国目前尚未采用能量计量， 此项指标的重要性难以体现，规定也比较宽 松，在天然气商贸中未能充分反映出按质论 价的基本原则； 随着天然气燃烧利用的数量和比例急剧增加 ，对天然气互换性的研究及其标准化也应尽 快提上议事日程，作为燃气互换性的关键指 标沃泊指数的值，是基于安全因素考虑的 。不遵守该指标的燃气设备可能存在安全隐 患。 发热量20六、国内气质标准分析与建议 改变燃气分类和沃泊指数的范围，可能会对 效率、设备及传输和分配网络的容量产生影 响，从而带来家用和工业用电气设备分类管 理、维修习惯和频率、气体镇流或者混合的 改变。 GB/T 13611-1992城市燃气分类中已经明 确对燃气（包括作为燃料的天然气）按沃泊 指数进行了分类，提出了互换性的要求。由 于GB 17820是商品天然气的产品标准，不仅 作为燃料使用，也作为化工原料，故建议仅 在资料附录中列出该规范中的燃气分类表和 互换性要求，方便GB 17820使用，不在正文 中给出要求，以保证标准的广泛适用性。发热量21六、国内气质标准分析与建议 总硫概念包括了一系列有机硫化合物， 天然气中可能存在的有硫氧碳(COS） 、低级硫醇、甲硫醚和二硫化碳等。当 天然气作为工业或民用燃料使用时，此 指标是由所含有机硫化合物燃烧后生成 的二氧化硫量对环境与人体的危害程度 确定的。 近期研究表明，硫醇对金属腐蚀有一定 影响，这也是俄罗斯和欧洲等对天然气 中硫醇含量做出规定的原因之一。 总硫含量指标 22六、国内气质标准分析与建议 俄罗斯国家标准规定天然气中硫醇含量超过 36mg/m3时应由单独的管道供气。加拿大阿 尔伯达省的商品天然气允许总硫含量不超过 115mg/m3，输往美国天然气总硫含量则必须 降至23mg/m3。欧洲气体能量交换合理化协 会（EASEE-gas）规定总硫含量应低于 30mg/m3。 GB 17820-1999没有对硫醇含量进行规定，对 其的控制主要通过规定总硫含量来实现。从 近几年的检测数据来看，商品天然气中的总 硫含量已经大大低于标准中一类气、二类气 和三类气规定的指标，建议结合国外的指标 要求和检验数据的统计情况，适当降低该项 指标。总硫含量指标23六、国内气质标准分析与建议 规定天然气中硫化氢含量在于控制对人 体的危害以及对输配系统的腐蚀。大量 研究表明，湿天然气中硫化氢含量不大 于6mg/m3时，对金属材料无腐蚀作用 ；含量不大于20mg/m3时，则对钢材无 明显腐蚀或其腐蚀程度在工程所能接受 的范围内。 但从目前发达国家通过长输管道输送的 天然气中硫化氢含量指标看，几乎都采 用不大于6 mg/m37 mg/m3的指标。 硫化氢含量指标24六、国内气质标准分析与建议 对内腐蚀相当严重的我国输配系统而言GB 17820规定的三类商品气硫化氢含量指标中， 只有一类气的指标适合输配系统；二类气的 指标作为民用和工业用气是适合的，但对输 配系统而言则硫化氢含量偏高；至于三类气 的硫化氢含量指标则大大偏高。 随着天然气气质管理的加强和从满足HSE管 理的需要出发，目前在各油气田已经不允许 三类气进入输配系统作为商品天然气销售， 因此取消三类气指标可以使我国标准进一步 与国际先进水平接轨 。硫化氢含量指标25六、国内气质标准分析与建议 作为杂质组分，天然气中的二氧化碳对大气 的温室效应和管道腐蚀都有影响，故在大多 数国家的气质标准中均有规定。发达国家一 般定为不大于2%（摩尔分数）。但在GB 17820-1999中天然气中二氧化碳含量定为不 大于3 %（摩尔分数）。 目前我国商品天然气均采用体积计量，二氧 化碳含量与净化厂的商品率（经济效益）直 接挂钩。但实施能量计量后，二氧化碳含量 过高只会徒然降低管道的输送能力，并增加 输气的动力消耗，提高输配系统的操作成本 ，故其含量不宜定得太高，建议规定天然气 中二氧化碳含量为不大于2 %。二氧化碳含量指标26六、国内气质标准分析与建议 国外对天然气中水分含量指标的规定一般采用两种 不同的方式：即水分含量的绝对值或管输条件下的 水露点。GB 17820-1999采用后者，此方式比较直观 ，目前国外普遍采用，且指标也比较先进。 GB 17820对水露点指标的规定较为模糊，没有明确 指出环境温度的准确定义和指标，增加了执行的难 度。俄罗斯供国内使用的行业标准（OCT 54.04）中 ，按不同地区和季节规定了4种不同的指标，且指标 间的差别达到23，合理地解决了气质要求与生产 成本之间的矛盾。但是我国各地区地理、气候等条 件差别悬殊，要明确划分出不同的寒带和温带地区 界限是非常困难的，因此建议在标准中明确环境温 度的定义，保证在管输中不析出水 水含量与水露点指标27六、国内气质标准分析与建议 天然气烃露点和烃含量是天然气管输操 作中的重要指标，管输气中冷凝物的出 现会使过滤器及测量和控制仪器出现故 障，形成安全操作方面的隐患。 GB 17820-1999中明确规定：“在天然气 交接点的压力和温度下条件下，天然气 中