天然氣中氧的測量

如何識別天然氣中氧污染

氧有很多特性。它對維持生命很重要，是環(huán)境必不可少的因素，支持燃燒，在很多工業(yè)、生物反應(yīng)和過程中起催化劑作用。然而，對于處理和輸送天然氣來說，氧被認(rèn)為是一種不需要的潛在危險(xiǎn)污染物。

氧氣可以在不同階段進(jìn)入天然氣過程中。最常見的情況是，氧氣會通過管道、閥門和其他設(shè)備中的泄漏進(jìn)入管道和配送系統(tǒng)。值得注意的是，即使管道氣體壓力明顯高于外部環(huán)境的壓力，氧氣仍然會通過管道中的泄漏進(jìn)入。這是由于管道中的氣體和周圍空氣之間的蒸汽壓力不同。例如，加壓至1000 psig的管道氣體中的氧含量通常低于200 ppmV；后者的蒸汽壓為10.5mmHg。相比之下，空氣中氧的蒸汽壓約為157mmHg。這表示壓差比接近15:1，即使在1000psig有逸出的氣體壓力下，也足以使氧氣流回管道。

由于系統(tǒng)因維護(hù)或真空提取過程而關(guān)閉后不正確的吹掃，氧也可能被故障設(shè)備吸入天然氣處理和輸送網(wǎng)絡(luò)。真空提取越來越多地被用于從枯竭的儲層中提取盡可能多的天然氣，但也可能通過現(xiàn)有的泄漏點(diǎn)或壓縮機(jī)進(jìn)氣口吸入過量的氧氣。

天然氣中氧氣的存在會產(chǎn)生許多問題：

天然氣中的氧氣測量：典型實(shí)踐

顯然，考慮到氧氣污染可能對天然氣系統(tǒng)的安全、質(zhì)量和運(yùn)營成本產(chǎn)生的潛在影響，使用高度準(zhǔn)確和可靠的氧監(jiān)測儀至關(guān)重要。

有許多技術(shù)用于檢測和測量天然氣中的氧濃度。這些技術(shù)包括氣相色譜儀、庫侖傳感器、氧電池、熒光猝滅和電化學(xué)。盡管每種技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中比較好的解決方案之一是使用基于電化學(xué)原電池的專用傳感器，然后將其連接到高級過程監(jiān)測器。例如，Minox-i本安氧變送器 與多通道過程監(jiān)測儀相結(jié)合，可以快速響應(yīng)和高重復(fù)性地輕松檢測天然氣中低至1ppmV的氧濃度。

Minox-i使用穩(wěn)定、長壽命的電化學(xué)原電池。它由四層組成：透氣膜、高濃度金制成的陽極、電解質(zhì)和鉛基陰極。整個組件與電路板電子元件一起置于緊湊的不銹鋼外殼。

該傳感器的工作原理是將樣氣通過高濃度金陽極，氧氣在陽極反應(yīng)形成氫氧根離子。然后，這些物質(zhì)通過電解質(zhì)膜擴(kuò)散到陰極，在那里氧化成為氧化鉛。這種反應(yīng)產(chǎn)生的電壓與氣體混合物中的氧濃度成正比。然后，系統(tǒng)電子元件對電壓進(jìn)行處理，產(chǎn)生4…20mA的輸出信號，其可用于精確地計(jì)算樣氣中的微量氧水平。

實(shí)時氧監(jiān)測

Minox-i的輸出信號以及其他過程傳感器的輸出信號理想情況下應(yīng)反饋到專用的過程監(jiān)測儀，如密析爾多通道過程監(jiān)測儀（MCPM）。這種六通道儀器具有一個大的彩色觸摸屏LCD，使其易于配置和使用，并提供多個過程參數(shù)的實(shí)時顯示。

Michell MCPM允許設(shè)置NAMUR 102標(biāo)準(zhǔn)過程報(bào)警，提供完整的數(shù)據(jù)記錄，以及全面的連接選項(xiàng)，包括RS485和用于Modbus TCP/IP的以太網(wǎng)。

通過使用上述技術(shù)，天然氣廠商和運(yùn)輸商可以訪問重要的實(shí)時數(shù)據(jù)，以確保過程和配送系統(tǒng)安全、高效。