Qu'est-ce que le Point de rosée des hydrocarbures - et comment est-il mesuré ?

Constituants du gaz naturel

Le traitement initial sèche le gaz pour éliminer l'eau liquide et réduire la concentration de vapeur d'eau. Un traitement ultérieur élimine le CO2 et le H2S avant que la séparation à température réduite n'extraie les condensats entraînés et ne réduise la concentration d'hydrocarbures non méthaniques tels que les liquides de gaz naturel (LGN) - éthane, propane, butane, iso-butane et essence naturelle. Le résultat est un mélange de gaz avec une forte proportion de méthane, mais qui contient encore des quantités variables d'éthane, de propane et de butane.

Le terme « gaz naturel » décrit donc un mélange gazeux qui contient une large gamme d'hydrocarbures, depuis les aliphatiques légers à chaîne courte (composés non aromatiques) jusqu'aux molécules lourdes à chaîne longue.

Comment le point de rosée des hydrocarbures est-il défini par l'industrie ?

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Le point de rosée des hydrocarbures (HCDP) indique la température à laquelle les composants lourds des hydrocarbures commencent à se condenser hors de la phase gazeuse lorsque le gaz est refroidi à pression constante. Il est parfois appelé « chute de liquide d'hydrocarbure ».

Par conséquent, un PDHC plus élevé indique normalement une plus grande proportion d'hydrocarbures lourds. Il s'agit d'un paramètre important pour les exploitants de gazoducs : si le gaz naturel contient une forte proportion d'hydrocarbures lourds, le risque de formation de condensats liquides dans le gazoduc est plus élevé.

Les hydrocarbures lourds sont des composés organiques volatils.

Le PDCH est défini comme la série de points de pression et de température correspondants auxquels les hydrocarbures se condensent en liquide à partir d'un mélange de gaz naturel. Il est généralement représenté sur un diagramme de phase (voir ci-dessous) en fonction de la pression et de la température du gaz, pour un gaz naturel de composition donnée. La ligne du point de rosée sépare la région biphasée gaz-liquide et la région monophasée gaz. Deux températures de point de rosée sont possibles à une pression donnée et deux pressions de point de rosée sont possibles à une température donnée.

Ce phénomène d'enveloppe de phase est à l'origine d'un comportement connu sous le nom de condensation rétrograde. Le mot « rétrograde » signifie aller vers l'arrière et ce phénomène a été baptisé ainsi parce qu'il est en contradiction avec le comportement de phase des composants purs, qui se condensent avec l'augmentation de la pression et/ou la diminution de la température. La pression maximale à laquelle les liquides peuvent se former est appelée cricondenbar, et la température maximale à laquelle les liquides peuvent se former est appelée cricondentherm. Il convient de noter que, compte tenu de la forme de l'enveloppe de phase, la mesure du point de rosée des hydrocarbures et du liquide potentiel des hydrocarbures est généralement effectuée à une pression comprise entre 25 et 30 bars (idéalement 27 bars), où la chute des liquides se produit aux températures les plus élevées. Lorsque des condensats se forment à partir d'un mélange de gaz, la distribution des hydrocarbures change de sorte que la phase liquide s'enrichit des composants les plus lourds tandis que la phase gazeuse s'appauvrit de ces mêmes composants. Lorsque le gaz est refroidi en dessous de sa température de point de rosée d'origine, l'ensemble de la courbe du point de rosée se déplace vers le bas pour la phase gazeuse restante qui est maintenant appauvrie en composants plus lourds. La température du gaz refroidi devient le nouveau PCS du flux gazeux.

Difficultés de mesure du point de rosée des hydrocarbures

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Le point de rosée des hydrocarbures (HCDP) n'est pas un paramètre facile à mesurer. La composition du gaz, les contaminants et les additifs, les hautes pressions et la présence de composés corrosifs varient d'un gazoduc à l'autre et influent tous sur les résultats des mesures.

Les gazoducs ont été conçus pour être utilisés dans le cadre d'un projet de recherche.

Le PCDH est très sensible aux composants spécifiques du flux gazeux et est fortement influencé par la concentration des hydrocarbures les plus lourds, en particulier les C6+. La présence d'hydrocarbures plus lourds augmente le PCDH et le fait de ne pas les inclure dans le calcul du PCDH entraîne une sous-estimation du PCDH. Par conséquent, une détermination précise du PCDH nécessite une évaluation de la distribution des composants individuels dans la fraction C6+ (au moins C9, mais peut-être plus).

Comment mesurer le point de rosée des hydrocarbures

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Il existe un certain nombre de méthodes acceptées pour mesurer le point de rosée des hydrocarbures, qui ont été développées au fil du temps.

Analyseurs optiques en ligne du point de rosée des hydrocarbures
Ces analyseurs utilisent un capteur à miroir refroidi pour déterminer la température du point de rosée des hydrocarbures de l'échantillon de gaz de manière précise et automatique. Leur principal avantage est la Répétabilité fiable des mesures - contrairement à l'analyseur de rosée manuel décrit ci-dessous, les mesures sont complètement objectives et automatiques. Il n'est pas nécessaire de faire appel à des opérateurs spécialisés et les coûts d'exploitation globaux sont faibles, même si l'investissement en capital est important.

L'analyseur de point de rosée Condumax CD603 de Michell Instruments utilise la technique du point sombre - qui est une variante du capteur de point de rosée à miroir refroidi - pour fournir des mesures continues et précises du PDHC. Des mesures du point de rosée de l'eau sont également disponibles avec le même analyseur, en utilisant le capteur d'humidité à oxyde métallique céramique de Michell.

Miroir refroidi manuel pour tester le point de rosée des hydrocarbures
Destinés à effectuer des contrôles ponctuels de la qualité du gaz naturel dans les gazoducs et à vérifier les mesures d'autres analyseurs de point de rosée d'hydrocarbures, les testeurs de point de rosée d'hydrocarbures sont des instruments portables conçus pour être utilisés facilement par un ingénieur isolé sur le terrain.

En plus de leur portabilité, le principal avantage des testeurs manuels de point de rosée est leur faible investissement en capital. Toutefois, ils ne sont recommandés que comme outil d'entretien & Service ou pour effectuer des contrôles ponctuels là où aucun analyseur en ligne n'est installé.

Malgré leur commodité, ils présentent plusieurs inconvénients, notamment des coûts de fonctionnement élevés. Bien que l'instrument lui-même soit simple, son utilisation demande beaucoup de travail et requiert un personnel hautement qualifié. Les mesures elles-mêmes sont subjectives car elles dépendent du jugement de l'opérateur. Quelle que soit l'expérience et la formation des opérateurs, la précision des mesures varie d'un individu à l'autre dans une certaine mesure. En raison de ces facteurs, les oscilloscopes manuels à miroir refroidi ne conviennent que pour des contrôles ponctuels périodiques de la qualité du gaz.

Les oscilloscopes manuels à miroir refroidi ne conviennent que pour des contrôles ponctuels périodiques de la qualité du gaz.

The original technique for measuring hydrocarbon dew point was to use a chilled mirror dew scope. This is a manual method which requires a skilled operator to view the formation of condensate on a chilled mirror and use their judgement to determine the dew-point temperature.

Vidéo haute résolution pour des mesures fiables et répétables
L'évolution récente des nouveaux modèles de test de point de rosée portable a permis de pallier bon nombre des inconvénients et des limites des instruments plus anciens.

Les tests de point de rosée sont des outils de mesure de la température.

Le testeur de point de rosée Condumax CDP301 de Miroir refroidi Instrument utilise la technique fondamentale du miroir refroidi mais réduit la dépendance au jugement d'un opérateur pour enregistrer avec précision la température du point de rosée. Le CDP301 utilise une vidéo haute définition pour afficher la formation de condensat sur un écran, ce qui permet aux utilisateurs de déterminer facilement la température exacte du point de rosée en cliquant sur un bouton. La vidéo est également enregistrée pour fournir un enregistrement précis de toutes les mesures en vue d'une analyse ultérieure. Le CDP301 est également capable de mesurer le point de rosée de l'eau à l'aide du même capteur à miroir refroidi.

Chromatographe en phase gazeuse (GC) pour une analyse approfondie de la composition des gaz
Utilisé à bon escient, un chromatographe en phase gazeuse permet aux utilisateurs d'approfondir l'analyse de la composition exacte de leur gaz naturel. Cette méthode permet de déterminer les concentrations de chaque élément d'hydrocarbure (jusqu'au C12 dans la plupart des cas). Un chromatographe en phase gazeuse tel que le LDetek MultiDetek2-EX permet aux utilisateurs de :

• Combiner un certain nombre de paramètres de qualité et de tarification du gaz en un seul analyseur
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• identifier les éléments contribuant à un niveau élevé du point de rosée pour en déterminer la raison/source
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• fournir une courbe théorique de l'enveloppe de phase.

Toutefois, un GC n'est pas une solution idéale pour surveiller le processus car il utilise des valeurs calculées pour déterminer le point de rosée des hydrocarbures. Un analyseur de point de rosée d'hydrocarbures en ligne - tel que le Condumax II - est la méthode la plus efficace et la plus rentable pour surveiller le processus et détecter les conditions de perturbation du processus, avec un GC secondaire utilisé pour fournir des données d'analyse supplémentaires.

Conclusion : Qu'est-ce que le point de rosée des hydrocarbures et pourquoi il est important

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Comprendre ce qu'est le point de rosée, et plus précisément le point de rosée des hydrocarbures, est crucial pour maintenir l'efficacité et la Sécurité des systèmes de gaz naturel. Le point de rosée des hydrocarbures mesure la température à laquelle les hydrocarbures les plus lourds se condensent hors de la phase gazeuse, ce qui peut entraîner des problèmes de fonctionnement tels que des blocages et des dommages aux équipements. Une surveillance et un contrôle précis du point de rosée des hydrocarbures permettent d'éviter ces problèmes et de garantir un fonctionnement fluide et fiable des gazoducs. L'utilisation de technologies de mesure avancées permet de déterminer avec précision le point de rosée des hydrocarbures, ce qui est essentiel pour optimiser la qualité du gaz et sauvegarder l'infrastructure.

La technologie de Mesure permet de déterminer avec précision le point de rosée des hydrocarbures, ce qui est essentiel pour optimiser la qualité du gaz et sauvegarder l'infrastructure.

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