Medição de oxigênio em gás natural

Como identificar a contaminação por oxigênio no gás natural

O oxigênio tem muitas propriedades.  Ele é vital para sustentar a vida, essencial para o meio ambiente, apoia a combustão e atua como catalisador em muitas reações e processos industriais e biológicos.  No entanto, quando se trata de processamento e transporte de gás natural, o oxigênio é considerado um contaminante indesejado e potencialmente perigoso. 

O oxigênio pode entrar no trem de gás natural em vários estágios.  Mais frequentemente, o oxigênio entra nos dutos e sistemas de distribuição por meio de vazamentos em tubos, válvulas e outros equipamentos.  É importante observar que, mesmo que a pressão do gás do gasoduto seja significativamente maior do que a do ambiente externo, o oxigênio ainda entrará por meio de um vazamento na tubulação.  Isso se deve às diferentes pressões de vapor entre o gás na tubulação e o ar ao redor.  Por exemplo, o gás da tubulação pressurizado a 1.000 psig pode ter um teor de oxigênio inferior a 200 ppmV; este último terá uma pressão de vapor de 10,5 mmHg.  Em comparação, a pressão de vapor do oxigênio no ar é de cerca de 157 mmHg.  Isso representa uma relação de pressão diferencial de quase 15:1, o que, mesmo com uma pressão de gás de escape de 1.000 psig, é suficiente para fazer com que o oxigênio retorne ao tubo. 

O oxigênio também pode ser atraído para a rede de processamento e transmissão de gás natural por equipamentos defeituosos, devido à purga incorreta após os sistemas terem sido desligados para manutenção ou processos de extração a vácuo.  Esses últimos estão sendo cada vez mais usados para extrair o máximo possível de gás natural de reservatórios esgotados, mas também podem atrair oxigênio excessivo por meio de pontos de vazamento existentes ou entradas de compressores. 

A presença de oxigênio no gás natural pode criar uma série de problemas: 

Medição de oxigênio no gás natural: melhores práticas

Claramente, dado o impacto potencial que a contaminação por oxigênio pode ter sobre a segurança, a qualidade e o custo operacional dos sistemas de gás natural, o uso de instrumentos de monitoramento de oxigênio altamente precisos e confiáveis é fundamental. 

Há várias tecnologias usadas para detectar e medir as concentrações de oxigênio no gás natural.  Entre elas estão a cromatografia gasosa, os sensores coulométricos, as células de oxigênio paramétricas, a extinção de fluorescência e as células de combustível galvânicas.  Embora cada um tenha suas vantagens e desvantagens, uma das melhores soluções é usar um sensor especializado baseado em uma célula eletroquímica galvânica que é então conectada a um monitor de processo avançado. Por exemplo, a combinação do nosso transmissor de oxigênio intrinsecamente seguro Minox-i, com o nosso mais recente monitor de processo multicanal, permite que concentrações de oxigênio de até 1 ppmV no gás natural sejam facilmente detectadas com tempos de resposta rápidos e níveis excepcionalmente altos de repetibilidade. 

O Minox-i usa uma célula eletroquímica galvânica estável e de longa vida útil.  Ela é construída com quatro camadas: uma membrana permeável ao gás, um ânodo fabricado com alta concentração de ouro, um eletrólito e um cátodo à base de chumbo.  O conjunto completo está contido com componentes eletrônicos integrados em um invólucro compacto de aço inoxidável. 

O sensor funciona passando uma amostra de gás sobre o ânodo de ouro de alta concentração, onde o oxigênio reage para formar íons hidroxila. Em seguida, esses íons se difundem pela membrana eletrolítica até o cátodo, onde se oxidam e se transformam em óxido de chumbo.  Essa reação produz uma tensão, que é diretamente proporcional à concentração de oxigênio na mistura de gases.  A tensão é então processada pelos componentes eletrônicos do sistema para fornecer um sinal de saída de 4...20 mA, que pode ser usado para calcular com precisão o nível de traços de oxigênio na amostra. 

Monitoramento de oxigênio em tempo real

O ideal é que o sinal de saída do Minox-i, bem como o de outros sensores de processo, seja alimentado a um monitor de processo dedicado, como o mais recente Monitor de Processo Multicanal (MCPM) da Michell Instruments.  Esse instrumento de seis canais apresenta uma grande tela LCD colorida sensível ao toque, o que o torna simples de configurar e usar, além de fornecer exibição em tempo real de vários parâmetros de processo.  

O novo MCPM permite a configuração de alarmes de processo padrão NAMUR 102, fornece registro completo de dados, além de opções de conexão abrangentes, incluindo RS485 e Ethernet para Modbus TCP/IP.  Ao usar a tecnologia descrita acima, os produtores de gás natural e os operadores de transporte têm acesso a dados vitais em tempo real que garantirão que os sistemas de processo e distribuição funcionem de forma segura, eficiente e lucrativa. 

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Fontes

Departamento de Energia dos EUA: Escritório de Informações Científicas e Técnicas

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