用于可压缩流体的压差分子光谱分析的系统和方法与流程

文档序号:11814366阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光谱系统,其用于测量可压缩流体样品中的化学组成和/或痕量杂质,所述系统包含:

电磁辐射源,其用于产生电磁辐射(例如,光);

光学器件,其用于将所述产生的电磁辐射(例如,经滤波或未经滤波的)引导到含有可压缩流体样品(例如,气体或可压缩液体)的样品池;

光检测器阵列,其用于从含有所述流体样品的所述样品池接收电磁辐射并且用于产生指示与所述流体样品相关的光谱信息(例如,光谱)的电信号;

压力调制系统,其用于改变所述样品池中的所述流体样品的压力,由此改变样品密度;和

处理器和存储器,所述存储器具有存储于其上的指令,其中所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器鉴定和/或分析不同样品压力下(例如,但在相同样品组成下)所获得的至少两个吸收光谱,由此鉴定所述样品的差分吸收光谱,(例如,并且进行光谱分解和化合物形态分析,由此鉴定所述样品的一或多种成分,和/或鉴定所述样品的所述一或多种成分中的一或多种的浓度)。

2.根据权利要求1所述的光谱系统,其中所述压力调制系统包含:

阀组合件,其具有第一输入端、第二输入端和输出端,所述阀组合件经配置以根据所述阀组合件的可选配置可选择地允许(i)在所述第一输入端与所述输出端之间和(ii)在所述第二输入端与所述输出端之间流动;和

止回阀,其连接在所述第一输入端与所述第二输入端之间,以允许设置所述样品池中的所述流体样品的测量压力。

3.根据权利要求2所述的光谱系统,其中所述阀组合件包含三通阀(例如,电磁阀)(例如,或等效物,如两个或两个以上二通阀)。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的光谱系统,其中所述样品池是流动池,允许所述样品在测量期间流动穿过其(例如,允许连续、半连续或间歇地监测流动样品的化学组成和/或痕量杂质检测,例如在工业气体管线中)。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的光谱系统,其中所述压力调制系统允许将所述样品池中的所述流体样品的测量压力设置在第一压力下和在第二压力下,同时在整个测量中维持一致的流动速率。

6.一种用于在不需要‘零’参考物(例如,其中所述‘零’参考物具有与可压缩流体样品相比不同的组成)的情况下,测量所述样品中的化学组成和/或痕量杂质的方法,所述方法包含:

从光谱系统获得含有样品流体(例如,气体或可压缩液体)的样品池的第一光谱,其中所述样品流体在所述样品池中处于第一压力;

从所述光谱系统获得含有所述样品流体的所述样品池的第二光谱,其中所述样品流体在所述样品池中处于第二压力,其中所述第一压力不同于所述第二压力;

使用所述第一光谱和所述第二光谱确定所述样品的差分吸收光谱;和

使用所述差分吸收光谱鉴定所述样品的一或多种成分,和/或鉴定所述样品的所述一或多种成分中的一或多种的浓度。

7.根据权利要求6所述的方法,其中所述样品池是流动池,并且所述样品从可压缩流体管线抽取(例如,其中可压缩流体连续、半连续和/或间歇地流过所述流体管线)。

8.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是天然气管线流,并且其中所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:CH4、C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10、C5H12和CO2

9.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是LNG管线,并且其中所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:

CH4、C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10和C5H12

10.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是LPG管线,并且其中所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10和C5H12

11.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是酸和/或酸气管线,并且 其中所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:H2S、CH4、C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10、C5H12、CO2、NH3和H2O。

12.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是生物甲烷、合成气和/或废气管线,并且其中所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:CO、CO2、CH4、H2S和H2O。

13.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是烯烃管线,并且所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含一或多种选自由以下组成的群组的成员:CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6、i-C4H10、n-C4H10、烷烃、炔烃、烯烃、CO、CO2、H2S、H2和O2

14.根据权利要求7所述的方法,其中所述可压缩流体管线是火把烟囱气管线,并且所鉴定的所述样品的所述一或多种成分包含C1-C6烷烃。

15.根据权利要求6到14中任一权利要求所述的方法,其中所述第一压力是0psig。

16.根据权利要求6到15中任一权利要求所述的方法,其中所述第一压力和所述第二压力相差不小于5psig。

17.根据权利要求16所述的方法,其中所述第一压力和所述第二压力相差不小于10psig。

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