Medición precisa de la humedad del gas natural

A pesar del impulso a las energías renovables, el gas natural sigue siendo un combustible urgentemente necesario para las aplicaciones industriales y de generación de energía y para el suministro privado en los próximos años. Para reducir la proporción de combustibles fósiles, se está intensificando la inyección de hidrógeno y biometano en las redes de distribución. en las redes de distribución. Para compensar la fluctuación de la demanda, las empresas energéticas almacenan gas natural en yacimientos de petróleo y gas agotados o en cavernas de sal, entre otros lugares. Sin embargo, esto lo satura de humedad y hay que secarlo antes de que sea apto para alimentar las redes.

Contenido de humedad en el gas natural

Un contenido excesivamente alto de humedad en el gas natural, cuando se introduce en los gasoductos de transporte aguas abajo, favorece la formación de hidratos, lo que puede provocar la obstrucción del tuberías y dañar los compresores. Además, debe cumplirse la especificación contractual sobre el contenido máximo de humedad, impuesta por el operador de la red de transporte. El control exacto de la concentración de humedad mediante una medición precisa es, por tanto, esencial para un funcionamiento seguro y eficaz.  

Si, por ejemplo, la medición arroja un valor inexacto demasiado alto, puede significar que se lleven a cabo procesos de deshidratación innecesarios o, lo que es peor, una parada. Por otro lado, una infravaloración de la medición conduce a una deshidratación insuficiente, con las consecuencias ya mencionadas para la tubería y los compresores. Las empresas energéticas disponen de varias tecnologías para medir la humedad. Entre ellas se encuentran los sensores de impedancia y capacitivos, los espejos refrigerados, los analizadores de microbalanza de cristal de cuarzo (QBA) y los analizadores de microbalanza de cristal de cuarzo (QBA). de cristal de cuarzo (QCM) y espectrómetros de absorción láser de diodo sintonizable (TDLAS), cada uno con sus ventajas e inconvenientes en términos de precisión, velocidad y coste.  

Contaminación por glicol

El método más común y rentable para eliminar el agua del gas natural es utilizar glicol como desecante líquido en un proceso de absorción o contactor de glicol. Este método está bien establecido, pero también conlleva riesgos, ya que el glicol puede salir por la parte superior de la columna junto con la corriente seca de gas natural, debido a velocidades de gas excesivamente altas. El glicol, sin embargo, tiene una constante dieléctrica elevada, por lo que será detectado por cualquier sensor de humedad situado aguas abajo con sensores capacitivos de óxido metálico/impedancia, lo que provocará que el glicol salga de la columna. capacitivos de óxido metálico/impedancia, provocando lecturas inexactas. 

En comparación, los espectrómetros de absorción láser de diodo sintonizable (TDLAS) funcionan independientemente de la contaminación por glicol. Con este método de medición sin contacto, la concentración o densidad del gas o de los componentes del gas a examinar se determina a partir de una absorción medida. Los analizadores TDLAS existentes, por tanto, parecen a primera vista ofrecer una buena solución para determinar el contenido de humedad. Sin embargo, el gas natural es una mezcla gaseosa de una amplia gama de hidrocarburos, desde alifáticos ligeros de cadena corta (compuestos no aromáticos) hasta moléculas pesadas de cadena larga, de cadena larga. Estas composiciones tan diferentes del gas natural no sólo pueden distorsionar las mediciones sino que también afectan a los límites de detección y a la precisión.

Normalmente, se intenta amortiguar los efectos de estas interacciones calibrando el analizador para la composición del gas utilizado. Sin embargo Sin embargo, esto no siempre funciona de la forma deseada con los componentes del gas natural, que a menudo fluctúan mucho, y, por lo tanto, da lugar a errores que quedan fuera de las especificaciones de rendimiento de los fabricantes. de los fabricantes. Por ejemplo, un límite de rendimiento TDLAS especificado de ±4 ppm sugiere una denominada banda de confianza de unos 2 °C de punto de rocío. Siendo realistas esta desviación podría ser de hasta 20 ppmV y podría producirse en cualquier punto de medición en el que cambie la composición del gas natural. Ejemplos típicos son gasoductos de larga distancia alimentados por varias fuentes de gas, y posiblemente también aguas abajo de una inyección de gas combustible, como ocurre con el biometano. El impacto global es enorme, ya que el error error aumenta la banda de confianza hasta unos 14 °C en el punto de rocío.

Medir la humedad con una precisión de 1ppmv

La solución al problema la promete un analizador de nueva generación que, además de ser impermeable a las impurezas, compensa automáticamente las variaciones en la composición del gas mediante algoritmos especiales de espectroscopia. El OptiPEAK TDL600 de Michell es capaz de determinar el contenido de humedad en el gas natural con una precisión de 1ppmV (<100 ppmV ) – even in the presence of acidic components such as carbon dioxide and hydrogen sulfide, as well as varying hydrogen levels. The non-contact technology requires minimal maintenance, even in demanding applications such as changing methane concentrations or sour gas. The analyzer is also fully certified for hazardous areas and offers class-leading measurement performance, stability, and detection sensitivity.

La alta precisión es especialmente importante porque no sólo está aumentando la alimentación de biometano, sino que también se está incrementando la alimentación de hidrógeno para reducir la proporción de combustibles fósiles en el suministro de gas natural. combustibles fósiles en el suministro de gas natural. En las redes de transporte de los países de la UE está previsto un aumento de la inyección de H2 de hasta el 20 %, que se producirá por electrólisis del agua procedente de los excedentes de energía solar y eólica. agua a partir del excedente de energía solar y eólica. Se ha demostrado que el aumento de los niveles de hidrógeno no afecta a la precisión de las mediciones de Michell's OptiPEAK TDL600 Así lo confirman las pruebas independientes realizadas por DBI Gas- und Umwelttechnik en Leipzig, Alemania. Incluso la adición de 10 mol % de H2 al gas natural no tuvo ningún efecto negativo en la precisión y el rendimiento general de medición del analizador. 

Conclusión

El Michell's OptiPEAK TDL600 permite determinar el contenido de humedad en composiciones reales de gas natural con una precisión de ±1ppm_V, mucho más exacta que la de analizadores TDLAS comparables. De este modo se evitan tanto los costes de proceso innecesarios debidos a un secado excesivo como las paradas por mediciones demasiado pesimistas.  

Autor: Rolf Kolass