Bewährte Praktiken für die Messung des Taupunkts in Ferngas

Schutz von Pipelines und Gasenergiesystemen

Die Unvorhersehbarkeit und Komplexität des Klimawandels wirkt sich weltweit aus und hat Auswirkungen auf den Einzelnen, die Wirtschaft und die Regierung. 

Die Umstellung auf ein dekarbonisiertes Energiesystem ist beispielsweise schon seit einiger Zeit im Gange. Langfristige Planungen und strukturierte Einführungsprogramme sind bereits vorhanden, haben jedoch durch die jüngsten extremen saisonalen Temperaturen in Verbindung mit der anhaltenden Gas- und Ölversorgungskrise, die durch den Einmarsch Russlands in der Ukraine verursacht wurde, neuen Auftrieb erhalten. 

Eine Folge davon ist die zunehmende Fragmentierung der Versorgungsquellen für Erdgasnetze. Wir beobachten eine zunehmende Nutzung von Biomethan, Wasserstoff, Flüssigerdgas (LNG) und Schiefergas in Verbindung mit dem Erdgas aus langjährigen On- und Offshore-Gasfeldern. 

Spezifikationen für Ferngas

Die zunehmende Angebotsvielfalt macht deutlich, wie wichtig eine genaue Überwachung und Kontrolle der Produkte ist, die in die Fernleitungsnetze eingespeist werden, sowie die Anwendung einheitlicher und international vereinbarter Kriterien.  Da diese Kriterien sowohl für die Qualitätskontrolle als auch für die Verwaltung der Gebührenmechanismen verwendet werden, werden sie in Nordamerika häufig als "Tarifspezifikationen" bezeichnet, wobei die Kriterien im Allgemeinen von den Pipeline-Betreibern festgelegt werden. Im Vergleich dazu gibt es in Europa eine gemeinsame "eichpflichtige Spezifikation", die in den Standards EASEE-gas Common Business Practice 2005-001/01 festgelegt ist. 

In jedem Fall definieren die verschiedenen Spezifikationen die maximalen Konzentrationen von Gasen, Flüssigkeiten und chemischen Elementen wie Schwefelwasserstoff, Schwefel, Sauerstoff, Wasserstoff und Wasser, die in Gasen, die in das Fernleitungsnetz eingespeist werden, zulässig sind.  Messungen der Gasqualität werden in der Regel an den Einspeisepunkten des Netzes, an grenzüberschreitenden Punkten (in Europa) und an den Mischungsstufen vorgenommen, wobei entweder feste Überwachungsgeräte oder, wie es in Kanada und den Vereinigten Staaten häufiger der Fall ist, tragbare Instrumente verwendet werden. 

Erreichen des Gas- und Flüssigkeitsgleichgewichts

Kohlenwasserstoff- und Wassertaupunkt sind zwei der wichtigsten Messkriterien für die Qualität von Ferngas. Diese Faktoren sind wichtig, um das Risiko von Flüssigkeitsausfällen bei der Verteilung und Nutzung zu vermeiden.  Es besteht die Gefahr, dass sich Kohlenwasserstoffkondensate an Tiefpunkten in Rohrleitungen ansammeln, was einen Nährboden für mikrobielle Korrosion bilden kann. Ein weiteres Risiko ist das Vorhandensein nachgeschalteter Flüssigkeiten, die den Wirkungsgrad von Gasturbinengeneratoren beeinträchtigen und zu Schäden an Turbinenschaufeln, Vorzündungen und erhöhten NOx-Emissionen führen können.  In ähnlicher Weise kann ein erhöhter Feuchtigkeitsgehalt in Fernleitungsgasen zur Bildung fester kristalliner Hydrate und zu beschleunigter Korrosion in Stahlrohren und Systemkomponenten führen. 

Die Messkriterien für den Kohlenwasserstoff-Taupunkt basieren in der Regel auf der Cricondentherm-Bedingung. Dies ist die maximale Temperatur, bei der eine bestimmte Gaszusammensetzung in zwei Zuständen gleichzeitig existieren kann - in der Flüssig- und der Dampfphase. Die Temperatur des Kohlenwasserstoff-Taupunkts variiert mit dem Gasdruck in Form einer retrograden Kurve, wodurch eine Phasenhülle entsteht, die den Bereich umgibt, in dem sich Gas und Flüssigkeit im Gleichgewicht befinden; dies ist in der nachstehenden Grafik zu sehen, die anzeigt, wo das Gas auf einer Seite der Kohlenwasserstoff-Taupunktkurve (bei höherer Temperatur) zu 100 % als Dampf und auf der Außenseite der Kohlenwasserstoff-Blasenlinie zu 100 % als Flüssigkeit (bei niedrigerer Temperatur) vorliegt. 

Der Wasserdampfgehalt in der Gaszusammensetzung bestimmt die Wassertaupunkttemperatur, die mit dem Druck ansteigt, und die maximale Temperatur der wässrigen Kondensation tritt bei der vollsten Betriebsbedingung der Pipeline auf. 

Obwohl die harmonisierte Spezifikation in Europa vorschreibt, dass der Kohlenwasserstofftaupunkt bei einem Druck von bis zu 70 bar unter -2 °C liegen muss, wird in der Praxis üblicherweise der Cricondentherm-Punkt bei 27 bar gemessen. Im Vergleich dazu schreiben die kanadischen Anforderungen die Messung des Kohlenwasserstofftaupunkts bei maximalem Pipelinedruck oder bei einem definierten Druck oberhalb des Cricondentherm-Zustands vor, obwohl dies nicht unbedingt der Ort ist, an dem der höchste Kohlenwasserstofftaupunkt auftritt. 

Weitere Unterschiede in der Herangehensweise finden sich bei den Kriterien für den Wassertaupunkt: Die europäische Spezifikation verlangt Messungen bei -8 °C bei maximalem Pipeline-Betriebsdruck, während in Nordamerika üblicherweise der maximale Feuchtigkeitsgehalt und nicht der Taupunkt als geeignete Referenz verwendet wird. 

Eine neue Generation von Taupunktmessgeräten

Damit Taupunktmessungen präzise, konsistent und wiederholbar sind, bedarf es der neuesten Generation fortschrittlicher Analysegeräte.  Zum Beispiel unser Condumax II und das kürzlich eingeführte CDP301 bieten eine Auswahl an fest installierten oder tragbaren Geräten.  

Condumax II Die Chilled Mirror-Technologie hat sich in Erdgasanlagen auf der ganzen Welt bewährt, während die CDP301 ideal für den Einsatz in Nordamerika ist.  Dank seiner robusten, kompakten Größe und der Tatsache, dass keine Kühlgasflaschen benötigt werden, kann es leicht zum Einsatzort transportiert und von ungeschultem Personal gemessen werden. Eine integrierte Kamera und eine Aufzeichnungseinheit ermöglichen außerdem die Analyse der Messwerte durch Spezialisten außerhalb des Standorts.  

Mit fast 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung innovativer Präzisionsinstrumente sind wir die Anwendungsexperten für Taupunktmessungen für alle Erdgasanwendungen. Wenn Sie Ihre Anforderungen besprechen möchten, wenden Sie sich bitte an kontaktieren Sie unser Team noch heute.

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