Medição do ponto de orvalho de hidrocarbonetos em gás natural pobre

Por que medir o ponto de orvalho de hidrocarbonetos?

O ponto de orvalho de hidrocarbonetos (HCDP) é uma medição vital no gás natural para garantir a qualidade do gás e condições operacionais seguras e para manter a eficiência dos sistemas de processamento e distribuição.

Às vezes chamado de "queda de líquido de hidrocarboneto", o HCDP indica a temperatura na qual o gás natural passa da fase totalmente gasosa para a fase mista quando os condensados de hidrocarbonetos começam a se formar. Esse parâmetro é influenciado tanto pela pressão quanto pela composição, de modo que proporções maiores de hidrocarbonetos mais pesados na mistura de gás aumentarão o HCDP. Cada composição de gás tem sua própria relação exclusiva de temperatura e pressão de HCDP, que pode ser representada como uma curva de linha de orvalho em um envelope de fase (veja abaixo). O cricondentherm é o HCDP mais alto para essa composição encontrado na pressão x. Quando o processamento de gás natural mantém o cricondentherm abaixo da temperatura mínima de operação do gasoduto, o fluxo de gás estará livre de todo o conteúdo de HC líquido, independentemente de quaisquer alterações de pressão.

Figura 1: Envelope típico da fase do gás natural

Se for permitido que esses componentes de hidrocarbonetos mais pesados se condensem em líquidos em qualquer ponto do processo, eles podem criar vários problemas: 

Todos os itens acima podem ter enormes implicações financeiras, desde paradas de produção/distribuição até falhas de equipamentos.

O que é gás natural magro?

O gás natural é descrito como pobre quando é composto principalmente de metano ou etano e não contém as concentrações normais de hidrocarbonetos mais pesados que são encontrados no gás natural rico. Por esse motivo, ele tem um valor calorífico mais baixo e um HCDP significativamente menor.

Um HCDP baixo reduz o risco de formação de líquidos de hidrocarbonetos no sistema, mas o HCDP pode aumentar durante as condições de falha do processo, portanto, a medição ainda é um requisito importante.

Figura 2: Envelope típico da fase de gás natural magro

Por que é difícil fazer uma medição de HCDP em gás natural pobre?

O principal instrumento para medir o HCDP é o espelho resfriado. O dispositivo funciona reduzindo a temperatura do espelho até que os líquidos de hidrocarbonetos comecem a se formar nele. O HCDP é determinado visualmente por um operador qualificado ou por um sistema óptico automatizado, como o PST-Michell Condumax II.

A medição de um HCDP muito baixo apresenta um desafio único: fazer com que a temperatura do espelho seja baixa o suficiente. Quando o instrumento atinge sua capacidade máxima de resfriamento sem que haja formação de condensação de hidrocarbonetos no espelho, torna-se impossível obter uma medição.

A solução PST

O Condumax II tem uma depressão máxima da temperatura do espelho de cerca de 55°C, mas há uma opção de medição. É importante monitorar o HCDP caso o processo entre em uma condição de falha e hidrocarbonetos mais pesados apareçam na composição, de modo que o Condumax II pode ser usado apenas como um alarme.

Em condições normais, quando a fase de medição for iniciada, a temperatura do espelho será reduzida até a temperatura mínima de resfriamento sem que o ponto de disparo seja atingido. A mensagem "HCdp below cooling limit" será exibida, indicando que o gás está em sua condição normal. Ao definir um limite mínimo de resfriamento para a temperatura do espelho, a bomba de calor Peltier não estará trabalhando em sua capacidade máxima durante cada ciclo de medição, aumentando assim sua vida útil.

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Autor: James Coveney, Engenheiro de suporte técnico