Gas naturale lean: comprensione e misurazione del punto di rugiada degli idrocarburi

Rubinetto del gas con sistema di tubazioni presso una stazione di gas naturale

Perché misurare il dew-point degli idrocarburi?

Il punto di rugiada degli idrocarburi (HCDP) è una misura fondamentale nel gas naturale per garantire la qualità del gas e condizioni operative sicure e per mantenere l'efficienza dei sistemi di trattamento e distribuzione.

Talvolta indicato come "hydrocarbon liquid drop-out", l'HCDP indica la temperatura alla quale il gas naturale passa dalla fase completamente gassosa alla fase mista, quando iniziano a formarsi condensati di idrocarburi. Questo parametro è influenzato sia dalla pressione che dalla composizione, per cui proporzioni più elevate di idrocarburi più pesanti nella miscela di gas aumenteranno l'HCDP. Ogni composizione di gas ha una propria relazione di temperatura e pressione HCDP, che può essere rappresentata come una curva di rugiada su un inviluppo di fase (vedi sotto). Il cricondentherm è l'HCDP più alto per quella composizione trovato alla pressione x. Quando il trattamento del gas naturale mantiene il cricondentherm al di sotto della temperatura minima di esercizio del gasdotto, il flusso di gas sarà privo di tutti i contenuti liquidi di HC, indipendentemente da qualsiasi variazione di pressione.

Tipico involucro di fase del gas naturale

figure 1: Involucro di fase tipico del gas naturale

Se questi componenti idrocarburici più pesanti possono condensare in liquidi in qualsiasi punto del processo, possono creare diversi problemi: 

Corrosione delle condutture e dei sistemi di distribuzione, poiché i liquidi diventano un terreno fertile per la corrosione batterica.  

Danni ai compressori e ai sistemi di distribuzione

Danni alle pale del compressore a causa dell'impatto ad alta velocità.

Danni ai bruciatori e alle pale delle turbine a gas, poiché i condensati di HC causano una fiamma più calda e più lunga.

Rischio che il gas non soddisfi la qualità prevista dal contratto, il che può comportare un "shut-in".

Tutto ciò può avere enormi implicazioni finanziarie, dai tempi di fermo della produzione/distribuzione ai guasti alle apparecchiature.

Cos'è il gas naturale magro?

Il gas naturale viene definito magro quando è composto principalmente da metano o etano e non contiene le normali concentrazioni di idrocarburi più pesanti che si trovano nel gas naturale ricco. Per questo motivo, ha un potere calorifico inferiore e un HCDP significativamente più basso.

Un HCDP basso riduce il rischio di formazione di liquidi idrocarburici nel sistema, ma l'HCDP può aumentare durante le condizioni di errore del processo, quindi la misurazione è ancora un requisito importante.

Tipico involucro di fase del gas naturale magro

figure 2: Involucro tipico della fase magra del gas naturale

Perché la misurazione dell'HCDP è difficile nel gas naturale magro?

Lo strumento principale per la misurazione dell'HCDP è lo specchio refrigerato. Il dispositivo funziona riducendo la temperatura dello specchio fino a quando su di esso iniziano a formarsi liquidi idrocarburici. L'HCDP viene determinato visivamente da un operatore esperto o da un'ottica automatizzata come il PST-Michell Condumax II.

La misurazione di un HCDP molto basso presenta una sfida unica: abbassare la temperatura dello specchio. Quando lo strumento raggiunge la sua massima capacità di raffreddamento senza che si formi alcuna condensazione di idrocarburi sullo specchio, diventa impossibile ottenere una misura.

La soluzione PST

Il Condumax II ha una depressione massima della temperatura dello specchio di circa 55°C, ma esiste un'opzione di misurazione. È importante monitorare l'HCDP nel caso in cui il processo entri in una condizione di errore e nella composizione compaiano idrocarburi più pesanti, quindi il Condumax II può essere utilizzato solo come allarme.

In condizioni normali, quando viene avviata la fase di misurazione, la temperatura dello specchio viene portata alla temperatura minima di raffreddamento senza che venga raggiunto il punto di intervento. Verrà visualizzato il messaggio "HCdp sotto il limite di raffreddamento", che indica che il gas è in condizioni normali. Impostando un limite minimo di raffreddamento sulla temperatura dello specchio, la pompa di calore Peltier non lavorerà al massimo della sua capacità durante ogni ciclo di misurazione, prolungando così la sua durata.

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