Medición de oxígeno en gas natural

Cómo identificar la contaminación por oxígeno en el gas natural

El oxígeno tiene muchas propiedades. Es vital para sostener la vida, esencial para el medio ambiente, apoya la combustión y actúa como catalizador en muchas reacciones y procesos industriales y biológicos. Sin embargo, cuando se trata de procesar y transportar gas natural, el oxígeno se considera un contaminante no deseado y potencialmente peligroso.

El oxígeno puede ingresar al tren de gas natural en varias etapas. Con mayor frecuencia, el oxígeno ingresará a las tuberías y los sistemas de distribución a través de fugas en tuberías, válvulas y otros equipos. Vale la pena señalar que incluso si la presión del gas de la tubería es significativamente más alta que la del ambiente externo, el oxígeno aún ingresará a través de una fuga en la tubería. Esto se debe a las diferentes presiones de vapor entre el gas en la tubería y el aire circundante. Por ejemplo, el gas de tubería presurizado a 1000 psig puede tener típicamente un contenido de oxígeno inferior a 200 ppmV; este último tendrá una presión de vapor de 10,5 mmHg. En comparación, la presión de vapor del oxígeno en el aire es de alrededor de 157 mmHg. Esto representa una relación de presión diferencial de casi 15:1, que, incluso con una presión de gas de escape de 1000 psig, es suficiente para hacer que el oxígeno vuelva a filtrarse en la tubería.

El oxígeno también puede ingresar a la red de procesamiento y transmisión de gas natural por equipos defectuosos, debido a una purga incorrecta después de que los sistemas se hayan apagado para mantenimiento o procesos de extracción por vacío. Estos últimos se utilizan cada vez más para extraer la mayor cantidad posible de gas natural de los depósitos agotados, pero también pueden extraer un exceso de oxígeno a través de los puntos de fuga existentes o las entradas del compresor.

La presencia de oxígeno en el gas natural puede crear una serie de problemas:

Corrosión: el oxígeno puede combinarse con la humedad para atacar las superficies metálicas; Una investigación realizada por una importante empresa de transmisión de gas identificó el oxígeno disuelto como "uno de los contaminantes más corrosivos del gas natural".

Seguridad: ya sea donde la corrosión excesiva da como resultado fugas de gas o donde el oxígeno se combina con otros gases para aumentar el riesgo de explosión.

Reducción de la eficiencia de producción: el oxígeno puede degradar aditivos como las aminas, lo que inhibe su capacidad para eliminar CO2 y H2S y afecta las propiedades de algunos mercaptanos, lo que reduce la eficacia de estos odorantes.

Cumplimiento contractual: la contaminación por oxígeno puede hacer que la calidad del gas natural exceda las especificaciones contractuales, lo que genera posibles sanciones para los operadores de transmisión y suministro.

Medición de oxígeno en gas natural: mejores prácticas

Claramente, dado el impacto potencial que la contaminación por oxígeno puede tener en la seguridad, la calidad y el costo operativo de los sistemas de gas natural, el uso de instrumentos de monitoreo de oxígeno altamente precisos y confiables es fundamental.

Hay una serie de tecnologías utilizadas para detectar y medir las concentraciones de oxígeno en el gas natural. Estos incluyen cromatografía de gases, sensores culombimétricos, celdas de oxígeno paramétricas, apagado de fluorescencia y celdas de combustible galvánicas. Aunque cada uno tiene sus ventajas y desventajas, una de las mejores soluciones es usar un sensor especializado basado en una celda electroquímica galvánica que luego se conecta a un monitor de proceso avanzado. Por ejemplo, la combinación de nuestro transmisor de oxígeno intrínsecamente seguro Minox-i, junto con nuestro último monitor de procesos multicanal, permite detectar fácilmente concentraciones de oxígeno de hasta 1 ppmV en gas natural con tiempos de respuesta rápidos y niveles excepcionalmente altos de repetibilidad.

El Minox-i utiliza una celda electroquímica galvánica estable y de larga duración. Está construido a partir de cuatro capas: una membrana permeable al gas, un ánodo fabricado con una alta concentración de oro, un electrolito y un cátodo a base de plomo. El conjunto completo está contenido con la electrónica integrada en una carcasa compacta de acero inoxidable.

El sensor funciona pasando una muestra de gas sobre el ánodo de oro de alta concentración, donde el oxígeno reacciona para formar iones de hidroxilo. Estos luego se difunden a través de la membrana electrolítica hacia el cátodo, donde se oxidan para convertirse en óxido de plomo. Esta reacción produce un voltaje que es directamente proporcional a la concentración de oxígeno en la mezcla de gases. Luego, la electrónica del sistema procesa el voltaje para generar una señal de salida de 4…20 mA, que se puede usar para calcular con precisión el nivel de trazas de oxígeno en la muestra.

Monitoreo de oxígeno en tiempo real

Lo ideal es que la señal de salida del Minox-i, así como la de otros sensores de proceso, se envíen a un monitor de proceso dedicado, como el último Monitor de proceso multicanal (MCPM) de Michell Instruments. Este instrumento de seis canales cuenta con una gran pantalla táctil LCD a color, lo que facilita su configuración y uso, y proporciona visualización en tiempo real de múltiples parámetros de proceso.

El nuevo MCPM permite configurar alarmas de proceso estándar NAMUR 102, proporciona un registro completo de datos, además de opciones de conexión completas, que incluyen RS485 y Ethernet para Modbus TCP/IP. Mediante el uso de la tecnología descrita anteriormente, los productores de gas natural y los operadores de transporte tienen acceso a datos vitales en tiempo real que garantizarán que los sistemas de proceso y distribución funcionen de manera segura, eficiente y rentable.

Somos los principales expertos mundiales en monitoreo especializado de gases, humedad y punto de rocío. Contamos con una amplia gama de productos, respaldados por un soporte técnico y al cliente inigualable. Para obtener más información, hable hoy con uno de nuestros especialistas en aplicaciones.