Mesurer l'humidité pour réduire les risques liés au fonctionnement et à la Sécurité dans le traitement du gaz acide
Le gaz acide est le terme appliqué au gaz naturel dans les gisements de gaz qui contient des niveaux élevés de sulfure d'hydrogène (H2S) - généralement supérieurs à 4 ppmv à température et pression normales - ou une combinaison de sulfure d'hydrogène et de dioxyde de carbone (CO2) ; le gaz avec une prédominance de CO2 est communément appelé "gaz acide". Lorsque cela est commercialement viable, les gaz acides peuvent être extraits et adoucis à l'aide d'un procédé tel que le traitement du gaz aux amines afin d'éliminer les contaminants indésirables et de produire un gaz doux ou de qualité gazoduc, utilisable comme combustible ou pour la production d'électricité.
Cependant, le gaz acide peut également constituer une matière première précieuse pour la production d'acide sulfurique et de soufre élémentaire ; ces substances sont largement utilisées dans la fabrication d'engrais, de détergents, de colorants et d'autres composés chimiques.
Quelle que soit l'application, il est essentiel pour l'efficacité, la qualité et la Sécurité du processus que la teneur en humidité du gaz acide soit mesurée avec précision.
Pourquoi l'humidité crée un risque dans le traitement des gaz acides
La présence d'humidité dans le gaz acide peut poser plusieurs problèmes. Elle peut réagir avec le sulfure d'hydrogène pour produire de l'acide sulfurique, qui est très corrosif. De même, le dioxyde de carbone se condensant avec la vapeur d'eau sur les surfaces métalliques formera un environnement corrosif. Dans chaque cas, la corrosion endommagera les pipelines, les équipements et les infrastructures, ce qui peut entraîner des fuites de gaz, des défaillances et des risques pour la sécurité.
Le dioxyde de carbone en présence d'humidité à certaines températures et pressions peut également contribuer à la formation d'hydrates ou de composés cristallins solides. Ceux-ci peuvent potentiellement restreindre ou bloquer la tuyauterie, les vannes ou d'autres systèmes de traitement.
L'humidité dans le gaz acide traité, ou le gaz doux, posera les mêmes problèmes que ceux décrits ci-dessus. Il convient toutefois de noter que la quantité d'humidité nécessaire pour atteindre la pression de vapeur d'eau à saturation dans les gaz riches en sulfure d'hydrogène et en dioxyde de carbone est considérablement plus élevée que celle de l'humidité dans le méthane ou un gaz naturel non corrosif à la même température. Sommaire, le point de rosée de l'eau mesuré dans un gaz acide, quel que soit le principe de mesure appliqué, sera nettement inférieur à celui d'un gaz doux ayant la même teneur en humidité.
La teneur en humidité du gaz non corrosif peut être affectée par les procédés de traitement utilisés. Par exemple, le traitement aux amines pour absorber sélectivement les gaz acides utilise des solvants aqueux tels que la DEA (diéthanolamine), la MDA (monoéthanolamine) et la MDEA (méthyldiéthanolamine). Ces solvants peuvent également absorber une partie de l'humidité présente dans le flux gazeux, ce qui, même après régénération, peut nuire à l'efficacité à long terme des solvants.
La réduction de la teneur en humidité du gaz traité à un niveau prédéterminé est également essentielle pour garantir que le gaz répond aux spécifications de qualité et de transfert de garde, tandis qu'une surveillance efficace des niveaux d'humidité tout au long du réseau de traitement, de transport et de distribution du gaz acide et du gaz non corrosif est un facteur clé pour permettre aux transformateurs et aux opérateurs de transport d'optimiser l'efficacité de la production et de contrôler les coûts.
Comment mesurer la teneur en humidité dans le traitement du gaz acide
Pour mesurer la teneur en humidité du gaz sulfureux, différents instruments sont employés, tels que les analyseurs d'humidité, les analyseurs de point de rosée et les hygromètres. Ces appareils utilisent différents principes, tels que l'absorption, la condensation ou les propriétés électriques, pour déterminer la quantité d'humidité présente dans le gaz.
L'un des instruments les plus utilisés est basé sur la spectroscopie d'absorption par laser à diode accordable (TDLAS), comme le Michell OptiPEAK TDL600..
En termes simples, cela fonctionne en utilisant un laser infrarouge accordé aux caractéristiques d'absorption du gaz mesuré. Ce laser est focalisé à travers un échantillon de gaz, où l'interaction entre les photons de lumière et les molécules de gaz et d'humidité fait que ces dernières absorbent la lumière à des couleurs spécifiques, ou lignes d'absorption. L'intensité de la lumière qui traverse le gaz est alors mesurée par un photodétecteur. En balayant la longueur d'onde du laser sur une gamme de longueurs d'onde spécifiques, il est possible de créer un spectre d'absorption, qui montre les caractéristiques des espèces de gaz ciblées, ce qui permet de les identifier et de les quantifier. Tout cela peut être réalisé rapidement et avec une grande précision.
Pour plus d'informations sur le TDLAS, consultez notre série de blogs en deux parties qui donne une introduction utile à cette technologie.
L'un des défis de l'utilisation du TDLAS lors de la mesure du volume de molécules d'eau dans un échantillon de gaz sulfureux est l'incertitude associée aux spectres du sulfure d'hydrogène dans la région du proche infrarouge, ce qui rend les mesures précises difficiles à réaliser. En outre, si les concentrations de dioxyde de carbone sont relativement élevées (généralement entre 3 et 15 %), les spectres d'absorption du gaz et de l'eau se chevauchent partiellement, le dioxyde de carbone exerçant un effet de pression qui supprime la hauteur du pic d'absorption et élargit la largeur du pic.
Dans les deux cas, la solution consiste à appliquer des algorithmes logiciels avancés qui compensent automatiquement les effets de chaque gaz, afin de produire des résultats cohérents et précis.
L'un des avantages du TDLAS est qu'il s'agit d'une technologie sans contact. Dans certaines applications de traitement des gaz acides, cependant, nos capteurs céramiques à oxyde métallique, tels que ceux utilisés dans les analyseurs d'humidité Michelin Promet EExD pour le traitement des gaz acides, constituent une option efficace.
Ces appareils ne sont pas affectés par la sensibilité croisée avec le sulfure d'hydrogène ou le dioxyde de carbone et sont capables de fournir des résultats extrêmement précis et cohérents, en particulier dans les zones dangereuses. Bien que l'interface du capteur soit affectée au fil du temps par le contact avec les gaz acides, ce problème peut être facilement surmonté en augmentant la fréquence de réétalonnage - ce qui est encore plus facile en utilisant notre programme d'échange de capteurs..
Le terme "gaz acide" provient de l'odeur d'œuf pourri qui caractérise le sulfure d'hydrogène à faible concentration dans l'air. En comparaison, le gaz doux, dont la concentration en composés sulfurés a été réduite au minimum ou totalement éliminée, n'a pas cette odeur aigre.
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