#Produkttrends
Sauerstoffmessung in Erdgas
So identifizieren Sie Sauerstoffverunreinigungen in Erdgas
Sauerstoff hat viele Eigenschaften. Es ist lebenswichtig, wichtig für die Umwelt, unterstützt die Verbrennung und fungiert als Katalysator bei vielen industriellen und biologischen Reaktionen und Prozessen. Doch wenn es um die Verarbeitung und den Transport von Erdgas geht, gilt Sauerstoff als unerwünschter und potenziell gefährlicher Schadstoff.
Sauerstoff kann in verschiedenen Phasen in den Erdgaskreislauf gelangen. Am häufigsten gelangt Sauerstoff durch Lecks in Rohren, Ventilen und anderen Geräten in Rohrleitungen und Verteilungssysteme. Es ist zu beachten, dass selbst dann, wenn der Gasdruck in der Rohrleitung erheblich höher ist als der der äußeren Umgebung, Sauerstoff durch ein Leck in der Rohrleitung eindringt. Dies liegt an den unterschiedlichen Dampfdrücken zwischen dem Gas im Rohr und der Umgebungsluft. Beispielsweise kann Pipelinegas, das unter einem Druck von 1.000 psig steht, typischerweise einen Sauerstoffgehalt von weniger als 200 ppmV haben; Letzteres hat einen Dampfdruck von 10,5 mmHg. Im Vergleich dazu beträgt der Dampfdruck von Sauerstoff in der Luft etwa 157 mmHg. Dies entspricht einem Differenzdruckverhältnis von nahezu 15:1, was selbst bei einem austretenden Gasdruck von 1.000 psig ausreicht, um zu bewirken, dass Sauerstoff in das Rohr zurückströmt.
Sauerstoff kann auch durch fehlerhafte Geräte in das Erdgasverarbeitungs- und -übertragungsnetz gesaugt werden, weil die Systeme nach der Abschaltung wegen Wartungsarbeiten oder Vakuumextraktionsprozessen nicht richtig gespült werden. Letztere werden zunehmend genutzt, um möglichst viel Erdgas aus erschöpften Lagerstätten zu fördern, können aber auch überschüssigen Sauerstoff über vorhandene Leckstellen oder Kompressoreinlässe ansaugen.
Das Vorhandensein von Sauerstoff in Erdgas kann eine Reihe von Problemen verursachen:
Korrosion: Sauerstoff kann sich mit Feuchtigkeit verbinden und Metalloberflächen angreifen; Untersuchungen eines großen Gastransportunternehmens ergaben, dass gelöster Sauerstoff „einer der ätzenderen Schadstoffe im Erdgas“ ist.
Sicherheit: entweder dort, wo übermäßige Korrosion zu Gaslecks führt oder wenn sich Sauerstoff mit anderen Gasen verbindet, was die Explosionsgefahr erhöht.
Verringerung der Produktionseffizienz: Sauerstoff kann Zusatzstoffe wie Amine abbauen, die ihre Fähigkeit zur Entfernung von CO2 und H2S beeinträchtigen und die Eigenschaften einiger Mercaptane beeinträchtigen, was die Wirksamkeit dieser Geruchsstoffe verringert.
Vertragskonformität: Sauerstoffverunreinigungen können dazu führen, dass die Qualität von Erdgas die vertraglichen Spezifikationen überschreitet, was zu potenziellen Strafen für Übertragungs- und Versorgungsbetreiber führen kann.
Sauerstoffmessung in Erdgas: Best Practice
Angesichts der potenziellen Auswirkungen einer Sauerstoffverunreinigung auf die Sicherheit, Qualität und Betriebskosten von Erdgassystemen ist der Einsatz hochpräziser und zuverlässiger Sauerstoffüberwachungsinstrumente von entscheidender Bedeutung.
Es gibt eine Reihe von Technologien zur Erkennung und Messung der Sauerstoffkonzentration in Erdgas. Dazu gehören Gaschromatographie, coulometrische Sensoren, parametrische Sauerstoffzellen, Fluoreszenzlöschung und galvanische Brennstoffzellen. Auch wenn jede ihre Vor- und Nachteile hat, ist eine der besten Lösungen die Verwendung eines speziellen Sensors auf Basis einer galvanischen elektrochemischen Zelle, der dann an einen fortschrittlichen Prozessmonitor angeschlossen wird. Beispielsweise ermöglicht die Kombination unseres eigensicheren Sauerstofftransmitters Minox-i in Kombination mit unserem neuesten Mehrkanal-Prozessmonitor die einfache Erkennung von Sauerstoffkonzentrationen bis zu 1 ppmV in Erdgas mit schnellen Reaktionszeiten und außergewöhnlich hoher Wiederholbarkeit.
Der Minox-i verwendet eine stabile, langlebige galvanische elektrochemische Zelle. Dieses besteht aus vier Schichten: einer gasdurchlässigen Membran, einer mit einer hohen Goldkonzentration hergestellten Anode, einem Elektrolyten und einer bleibasierten Kathode. Die komplette Baugruppe ist mit der Bordelektronik in einem kompakten Edelstahlgehäuse untergebracht.
Der Sensor funktioniert, indem er eine Gasprobe über die hochkonzentrierte Goldanode leitet, wo Sauerstoff unter Bildung von Hydroxylionen reagiert. Diese diffundieren dann durch die Elektrolytmembran zur Kathode, wo sie zu Bleioxid oxidieren. Diese Reaktion erzeugt eine Spannung, die direkt proportional zur Sauerstoffkonzentration im Gasgemisch ist. Die Spannung wird dann von der Systemelektronik verarbeitet, um ein 4–20-mA-Ausgangssignal zu erzeugen, das zur genauen Berechnung des Spurengehalts an Sauerstoff in der Probe verwendet werden kann.
Sauerstoffüberwachung in Echtzeit
Das Ausgangssignal des Minox-i sowie das von anderen Prozesssensoren sollte idealerweise einem speziellen Prozessmonitor zugeführt werden, beispielsweise dem neuesten Multi-Channel Process Monitor (MCPM) von Michell Instruments. Dieses Sechs-Kanal-Gerät verfügt über ein großes Farb-Touchscreen-LCD, das die Konfiguration und Verwendung vereinfacht und eine Echtzeitanzeige mehrerer Prozessparameter ermöglicht.Sauerstoff hat viele Eigenschaften. Es ist lebenswichtig, wichtig für die Umwelt, unterstützt die Verbrennung und fungiert als Katalysator bei vielen industriellen und biologischen Reaktionen und Prozessen. Doch wenn es um die Verarbeitung und den Transport von Erdgas geht, gilt Sauerstoff als unerwünschter und potenziell gefährlicher Schadstoff.
Sauerstoff kann in verschiedenen Phasen in den Erdgaskreislauf gelangen. Am häufigsten gelangt Sauerstoff durch Lecks in Rohren, Ventilen und anderen Geräten in Rohrleitungen und Verteilungssysteme. Es ist zu beachten, dass selbst dann, wenn der Gasdruck in der Rohrleitung erheblich höher ist als der der äußeren Umgebung, Sauerstoff durch ein Leck in der Rohrleitung eindringt. Dies liegt an den unterschiedlichen Dampfdrücken zwischen dem Gas im Rohr und der Umgebungsluft. Beispielsweise kann Pipelinegas, das unter einem Druck von 1.000 psig steht, typischerweise einen Sauerstoffgehalt von weniger als 200 ppmV haben; Letzteres hat einen Dampfdruck von 10,5 mmHg. Im Vergleich dazu beträgt der Dampfdruck von Sauerstoff in der Luft etwa 157 mmHg. Dies entspricht einem Differenzdruckverhältnis von nahezu 15:1, was selbst bei einem austretenden Gasdruck von 1.000 psig ausreicht, um zu bewirken, dass Sauerstoff in das Rohr zurückströmt.
Sauerstoff kann auch durch fehlerhafte Geräte in das Erdgasverarbeitungs- und -übertragungsnetz gesaugt werden, weil die Systeme nach der Abschaltung wegen Wartungsarbeiten oder Vakuumextraktionsprozessen nicht richtig gespült werden. Letztere werden zunehmend genutzt, um möglichst viel Erdgas aus erschöpften Lagerstätten zu fördern, können aber auch überschüssigen Sauerstoff über vorhandene Leckstellen oder Kompressoreinlässe ansaugen.
Das Vorhandensein von Sauerstoff in Erdgas kann eine Reihe von Problemen verursachen:
Korrosion: Sauerstoff kann sich mit Feuchtigkeit verbinden und Metalloberflächen angreifen; Untersuchungen eines großen Gastransportunternehmens ergaben, dass gelöster Sauerstoff „einer der ätzenderen Schadstoffe im Erdgas“ ist.
Sicherheit: entweder dort, wo übermäßige Korrosion zu Gaslecks führt oder wenn sich Sauerstoff mit anderen Gasen verbindet, was die Explosionsgefahr erhöht.
Verringerung der Produktionseffizienz: Sauerstoff kann Zusatzstoffe wie Amine abbauen, die ihre Fähigkeit zur Entfernung von CO2 und H2S beeinträchtigen und die Eigenschaften einiger Mercaptane beeinträchtigen, was die Wirksamkeit dieser Geruchsstoffe verringert.
Vertragskonformität: Sauerstoffverunreinigungen können dazu führen, dass die Qualität von Erdgas die vertraglichen Spezifikationen überschreitet, was zu potenziellen Strafen für Übertragungs- und Versorgungsbetreiber führen kann.
Sauerstoffmessung in Erdgas: Best Practice
Angesichts der potenziellen Auswirkungen einer Sauerstoffverunreinigung auf die Sicherheit, Qualität und Betriebskosten von Erdgassystemen ist der Einsatz hochpräziser und zuverlässiger Sauerstoffüberwachungsinstrumente von entscheidender Bedeutung.
Es gibt eine Reihe von Technologien zur Erkennung und Messung der Sauerstoffkonzentration in Erdgas. Dazu gehören Gaschromatographie, coulometrische Sensoren, parametrische Sauerstoffzellen, Fluoreszenzlöschung und galvanische Brennstoffzellen. Auch wenn jede ihre Vor- und Nachteile hat, ist eine der besten Lösungen die Verwendung eines speziellen Sensors auf Basis einer galvanischen elektrochemischen Zelle, der dann an einen fortschrittlichen Prozessmonitor angeschlossen wird. Beispielsweise ermöglicht die Kombination unseres eigensicheren Sauerstofftransmitters Minox-i in Kombination mit unserem neuesten Mehrkanal-Prozessmonitor die einfache Erkennung von Sauerstoffkonzentrationen bis zu 1 ppmV in Erdgas mit schnellen Reaktionszeiten und außergewöhnlich hoher Wiederholbarkeit.
Der Minox-i verwendet eine stabile, langlebige galvanische elektrochemische Zelle. Dieses besteht aus vier Schichten: einer gasdurchlässigen Membran, einer mit einer hohen Goldkonzentration hergestellten Anode, einem Elektrolyten und einer bleibasierten Kathode. Die komplette Baugruppe ist mit der Bordelektronik in einem kompakten Edelstahlgehäuse untergebracht.
Der Sensor funktioniert, indem er eine Gasprobe über die hochkonzentrierte Goldanode leitet, wo Sauerstoff unter Bildung von Hydroxylionen reagiert. Diese diffundieren dann durch die Elektrolytmembran zur Kathode, wo sie zu Bleioxid oxidieren. Diese Reaktion erzeugt eine Spannung, die direkt proportional zur Sauerstoffkonzentration im Gasgemisch ist. Die Spannung wird dann von der Systemelektronik verarbeitet, um ein 4–20-mA-Ausgangssignal zu erzeugen, das zur genauen Berechnung des Spurengehalts an Sauerstoff in der Probe verwendet werden kann.
Sauerstoffüberwachung in Echtzeit
Das Ausgangssignal des Minox-i sowie das von anderen Prozesssensoren sollte idealerweise einem speziellen Prozessmonitor zugeführt werden, beispielsweise dem neuesten Multi-Channel Process Monitor (MCPM) von Michell Instruments. Dieses Sechs-Kanal-Gerät verfügt über ein großes Farb-Touchscreen-LCD, das die Konfiguration und Verwendung vereinfacht und eine Echtzeitanzeige mehrerer Prozessparameter ermöglicht.
Das neue MCPM ermöglicht die Einstellung von Prozessalarmen nach NAMUR 102-Standard, bietet eine vollständige Datenprotokollierung sowie umfassende Verbindungsoptionen, einschließlich RS485 und Ethernet für Modbus TCP/IP. Durch den Einsatz der oben beschriebenen Technologie haben Erdgasproduzenten und Transportbetreiber Zugriff auf wichtige Echtzeitdaten, die dafür sorgen, dass Prozess- und Verteilungssysteme sicher, effizient und profitabel funktionieren.
Wir sind die weltweit führenden Experten für spezialisierte Gas-, Feuchtigkeitsüberwachung und Taupunktmessung. Wir verfügen über eine umfangreiche Produktpalette, unterstützt durch einen unübertroffenen technischen Support und Kundensupport. Um mehr zu erfahren, sprechen Sie noch heute mit einem unserer Anwendungsspezialisten.
