獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡介
2021年CAIA獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)：激光拉曼光譜天然氣分析技術(shù)研究與應(yīng)用
完成單位：西南油氣田分公司天然氣研究院天然氣分析測試研究所、四方光電股份有限公司、浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院、中國計(jì)量科學(xué)研究院環(huán)境計(jì)量中心
完成人：朱華東、周理、王宏莉、孫曉艷、蔡黎、吳海、戴連奎、羅勤、熊友輝、李永振
成果簡介：本項(xiàng)目針對激光拉曼天然氣分析信號弱和組分間相互干擾等問題開展技術(shù)攻關(guān)，取得了3項(xiàng)技術(shù)成果：（1）研制了激光拉曼天然氣分析儀，實(shí)現(xiàn)了硫化氫在線檢測，測量范圍0.01%-100%，重復(fù)性RSD＜1%；（2）研制了車載移動式激光拉曼天然氣分析儀；（3）開發(fā)了新型硫化物標(biāo)準(zhǔn)氣瓶，研制了不確定度優(yōu)于2%（k=2）、有效期1年的天然氣硫化物國家氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。取得已授權(quán)發(fā)明專利9件、實(shí)用新型專利1件，獲國家軟件著作權(quán)2件，制訂ISO國際標(biāo)準(zhǔn)1件、國家標(biāo)準(zhǔn)1件、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1件，研制國家一級氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1件、國家二級氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)9件，發(fā)表論文10篇。成果已在中國石油、中國石化、中國海油、延長石油、四方光電等單位成功應(yīng)用。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：（1）研制了高效收集拉曼光譜信號的背向散射發(fā)生及收集裝置，采用透鏡耦合替代常用的光纖耦合和高精度拉曼譜圖分析模塊研發(fā)的激光拉曼天然氣分析儀，解決了拉曼信號弱的難點(diǎn)，建立了天然氣中硫化氫和主要烴類組分激光拉曼光譜同步快速檢測新方法，硫化氫檢測范圍10×10-6-100%；（2）研制了基于高壓樣品池、并采用動態(tài)背景光譜校正算法、自適應(yīng)光譜校正、譜圖拆分技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了天然氣各組分完全分離，提高了拉曼信號強(qiáng)度和檢測精密度水平，建立了激光拉曼天然氣移動快速檢測技術(shù)；（3）研發(fā)基于有機(jī)高分子硅涂層配方和工藝技術(shù)天然氣硫化物標(biāo)準(zhǔn)氣瓶，采用高準(zhǔn)確度氣體直接稱量技術(shù)，研制了不確定度優(yōu)于2%（k=2）、有效期1年的天然氣硫化物國家氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
社會經(jīng)濟(jì)效益：激光拉曼天然氣分析技術(shù)推動了天然氣組成分析標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)步，豐富了天然氣組成分析技術(shù)手段，打破了天然氣組成分析領(lǐng)域色譜法一家獨(dú)大的技局面，有利于促進(jìn)天然氣氣質(zhì)分析相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。采用激光拉曼天然氣分析技術(shù)對原料天然氣中硫化氫的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，進(jìn)一步提高了油氣田企業(yè)的數(shù)字化和智能化水平，提高了含硫天然氣生產(chǎn)效益和品質(zhì)，保障了民生用氣安全，促進(jìn)了天然氣檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)檢測能力提升和相關(guān)設(shè)備產(chǎn)商分析儀器設(shè)備升級改造，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。
應(yīng)用前景：未來隨著拉曼光譜儀國產(chǎn)化推進(jìn)和天然氣分析應(yīng)用推廣，本成果形成的激光拉曼天然氣分析儀發(fā)揮其維護(hù)運(yùn)行成本低、分析速度快、非接觸無損檢測的優(yōu)勢，將逐步搶占?xì)庀嗌V法的市場份額，推動天然氣分析測試技術(shù)進(jìn)步。本項(xiàng)目制定的ISO 23978：2020《天然氣 上游領(lǐng)域 用激光拉曼光譜測定組成》將被國外包括美國、俄羅斯、荷蘭、挪威、沙特等天然氣主產(chǎn)區(qū)國家采用，預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)在海外企業(yè)將得到越來越多的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
