El analizador de hidrocarburos Precisive® hydrocarbon analyzer es el primer sistema de medición completamente óptico que provee especiación en tiempo real de los componentes de los hidrocarburos. Cerca de 2000 unidades han sido instaladas hasta la fecha para la medición de alcanos gaseosos de C1 a C5 en plantas industriales de gas natural y de procesamiento de hidrocarburos. En esta nota técnica, exponemos el desempeño del Analizador de Gas Precisive 5 para las mediciones de Poder Calorífico e Indice de Wobbe en el gas natural.

Desafío

Existen variaciones de composición en los gases combustibles incluso en el Gas Natural, las cuales pueden ser perjudiciales para equipos de energía como hornos, turbinas motores de combustión interna, plantas de energía de celdas de combustibles y calderas. Es importante medir en tiempo real ciertos parámetros como el poder calorífico y el índice de Wobbe, para asegurar una operación óptima y segura. En algunos casos, se requiere la información de la composición real. Existen hasta el momento dos tecnologías de medición establecidas, denominadas cromatografía de gases (GC) y análisis de oxígeno residual. Para aplicaciones que requieren mediciones en tiempo real (en segundos), un analizador de oxígeno residual es la única opción dado que un cromatógrafo de gases requiere varios minutos para cada actualización de análisis. Sin embargo, la limitación con un analizador de oxígeno residual es que no provee la composición especiada (en hidrocarburos componentes). Como resultados, los usuarios que requieren tanto la información de la composición como las mediciones en tiempo real están obligados a usar ambos sistemas en tándem. Es una decisión de capital, pero también requiere tener en cuenta las conexiones de tuberías, el acondicionamiento de las muestras, los métodos de calibración, la provisión de gas portador y gases combustibles para los equipos, los gabinetes para área peligrosa y las intervenciones de servicio técnico.

La solución en tiempo real Precisive

Basada en la tecnología de filtros sintonizables - Precisive TFSTM – es capaz de mediciones de alta exactitud de la composición de gas combustible cada 5 segundos. El Analizador de Gas Precisive puede calcular el poder calorífico, el índice Wobbe y otras propiedades del gas en tiempo real. Este analizador compacto independiente y completamente óptico provee datos en tiempo real a través de interfaces digitales Modbus.

Calibración de por vida

Cada Analizador de Gas Precisive está calibrado en fábrica con mezclas de calibración certificadas preparadas con un método gravimétrico trazable al NIST (National Institute of Standards and Technology) de los Estados Unidos. Estas mezclas certificadas son similares a las mezclas usadas para calibrar cromatógrafos de gases para aplicaciones de medición de gas natural, las que generalmente consisten en los componentes hidrocarburos de C1 a C5. La plataforma TFS de Precisive se basa en principios básicos en lugar de métodos relativos , lo que brinda una estabilidad de largo plazo a la calibración del Analizador de Gas Precisive. De hecho, está garantizada la calibración permanente del analizador a lo largo de toda su vida.

Ensayos de exactitud probados con composiciones de gas natural, Gas Natural Licuado (LNG) y Gas de Gasoductos

Los ensayos se realizaron en un laboratorio independiente en Europa, utilizando un total de ocho mezclas de referencia consistentes en cinco muestras reales de Gas Natural y tres mezclas sintéticas. Las mezclas de referencia fueron analizadas independientemente con los métodos de laboratorio estándar de la industria

El principal objetivo de este ensayo es caracterizar la exactitud del analizador en relación con las mezclas de referencia medidas independientemente. Tenga en cuenta que el analizador se calibró en la fábrica de Precisive en Woburn, MA, USA y no fue recalibrado o reajustado antes del ensayo. La siguiente tabla resume los resultados:

Synthetic mixtures consisting of C1 – C4, N2, and CO2

El error del Poder Calorífico Superior (PCS) para los gases certificados A, B y C son 0.057 MJ/m3, 0.0002 MJ/m3 and 0.011 MJ/m3 respectivamente, lo que corresponde a un error relativo máximo de 0.13% .

Pipeline natural gas samples

Para las muestras de gas natural que consisten de niveles significativos de C6+ tales como las #1, #2, #4 y #5, las lecturas de poder calorífico de Precisive fueron menores (hasta 0.29 MJ/m3 más bajas) debido al hecho de que los componentes hidrocarburos más pesados no eran parte de la medición.

Conclusiones

El Analizador de Gas Precisive provee una alternativa exacta y en tiempo real a los cromatógrafos de gases y analizadores de oxígeno residual para el monitoreo de la composición de gas combustible y propiedades de Poder Calorífico, incluso para Gas Natural Líquido (GNL), gas natural en gasoductos, y otros gases combustibles que contengan hidrocarburos de C1 a C5. Calibrado desde fábrica, el analizador provee una exactitud con un Coeficiente de Variación (CV) relativo menor a 0.15% en muestras de GNL con composición de C1 a C5, y un error porcentual menor al 1% en muestras de gas natural que contengan los hidrocarburos superiores C6+.