Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12048:2017 về Khí thiên nhiên - Điểm sương theo hydrocacbon

• Số hiệu: TCVN12048:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

X	Nhiệt độ, tính bằng độ C	1	Đường sương
Y	Áp suất, tính bằng bar	2	50 mg/m^3
		3	100 mg/m^3
		4	200 mg/m^3

Hình 2 - Đặc tính ngưng tụ khí 1

CHÚ DẪN:

X

Nhiệt độ, tính bằng độ C

1

Đường sương

Y

...

...

...

2

50 mg/m^3

3

100 mg/m^3

4

...

...

...

Hình 3 - Đặc tính ngưng tụ khí 2

CHÚ DẪN:

X

Nhiệt độ, tính bằng độ C

1

Đường sương

Y

 Áp suất, tính bằng bar

...

...

...

50 mg/m^3

3

100 mg/m^3

4

200 mg/m^3

...

...

...

Khí 1 sinh ra condensat tại tốc độ nhanh dưới nhiệt độ điểm sương: 50 mg/m^3 được tìm thấy tại nhiệt độ 0,2 °C dưới điểm sương. Khí 2, có giá trị điểm sương cao hơn, cũng là hợp lý, tại 0,6 °C; 50 mg/m^3 là ước tính hợp lý của lượng condensat cần thiết để tạo cặn lắng có thể nhìn thấy trên gương lạnh, số lượng sẽ thay đổi theo thiết kế khoang. Khí 3 là ngoại lệ, tạo ra 50 mg/m^3 tại 7,6 °C dưới nhiệt độ điểm sương.

Đặc tính của khí 3 là bất thường, nhưng nó là khí thiên nhiên thật, được chấp nhận đi vào hệ thống dẫn truyền. Nó có thể tăng việc sử dụng của số lượng lớn của các nhà cung cấp nhỏ hơn dẫn đến các khí như vậy đang được phân phối nhiều hơn.

Điểm của nhiệt độ điểm sương lớn nhất (nhiệt độ tới hạn) được tìm thấy ở các áp suất khác nhau với các khí khác nhau. Phép xác định điểm sương vật lý xảy ra ở áp suất lựa chọn (mặc định ở châu Âu là đồng hồ 27,6 bar hoặc 400 psi). Áp suất mặc định này không thể phản ánh nhiệt độ tới hạn thực vì thành phần khí thay đổi. Thực tế không thể tạo ra một dãy các phép đo tại các áp suất khác nhau, và do vậy độ chệch có ý nghĩa có thể có. Hình 5 trình bày các đường sương đối với khí 2 và 3, như ở trên, và cũng đối với khí 4, được so sánh với áp suất đo điển hình là 28 bar. Nhiệt độ tới hạn đối với khí 2 là tại xung quanh 30 bar, và vì vậy sự chênh lệch giữa nhiệt độ điểm sương lớn nhất và nhiệt độ điểm sương ở 28 bar chỉ là 0,1 °C.

Khí 3 có nhiệt độ tới hạn xung quanh 20 bar, một số đường cách xa áp suất đo, có nghĩa là điểm sương đo được sẽ bị đánh giá thấp xuống 1 °C từ nhiệt độ lớn nhất. Nhiệt độ tới hạn đối với khí 4 xảy ra tại khoảng 47 bar, có nghĩa là giá trị đo được sẽ là 2,4 °C dưới nhiệt độ lớn nhất. Các tính toàn này giả thiết rằng điểm sương lý thuyết được công nhận ngay tức thì; thực tế, vì chúng ta nhìn từ Hình 4, khí 3 sẽ chịu sai số lớn hơn vì tốc độ phát sinh condensat chậm của nó. Hình 5 cũng trình bày sự lựa chọn áp suất đo phù hợp hơn đối với khí 3 hoặc khí 4 sinh ra các sai số lớn hơn đối với những khí khác.

Nó có thể (nhưng chỉ tương đối) là pha ngưng tụ của nước hoặc chất lỏng khác (các glycol, metanol, v.v...) hơn là các hydrocacbon. Trong khi các nhà vận hành thủ công gương lạnh khẳng định họ có thể nhận dạng loại condensat, các nhà vận hành chưa có kinh nghiệm có thể nhận dạng không chính xác các chất lỏng khác như là hydrocacbon.

7.5  Phân tích và tính toán

7.5.1  Tổng quan

Phương trình của phần mềm trạng thái có thể tính toán các tính chất pha, bao gồm điểm sương hydrocabon, từ phép phân tích chi tiết. Phép phân tích luôn luôn yêu cầu thiết bị và các điều kiện trên cơ sở phòng thử nghiệm, mặc dù có mối quan tâm gia tăng cũng như việc sử dụng gia tăng các máy phân tích trực tuyến quá trình để thực hiện nhiệm vụ. Phép phân tích phải chi tiết, xác định các cấu tử chính và các lượng vết của các hydrocacbon nặng hơn cũng quan trọng. Đơn giản hóa như xác định tất cả C₆ và các hydrocacbon nặng hơn như “cấu tử-pseudo” (cấu tử giả) đơn, mà thỏa mãn phép xác định nhiệt trị, là không thể chấp nhận. Cũng không thể sử dụng hệ thống phân tích đơn, như trường hợp đối với các nhiệt trị; chi tiết được yêu cầu đối với các hydrocacbon nặng hơn đòi hỏi hệ thống phân tích khác với hệ thống phân tích đã sử dụng cho các cấu tử chính. Có thể sử dụng một thiết bị đơn, nhưng nó đòi hỏi có các hệ thống phân tích phụ khác nhau.

Sự tiếp cận đối việc sử dụng quá trình và phòng thử nghiệm là khác nhau đáng kể và chúng được xem xét riêng biệt.

...

...

...

7.5.2.1  Tổng quan

Mẫu phải đến cùng với người phân tích. Khí có thể được phân tích trực tiếp, trong trường hợp này sự kết hợp cỡ mẫu và kích thước cột phải được điều chỉnh phù hợp để cho phép đo được các lượng nhỏ của hydrocacbon có điểm sôi cao hơn ở mức độ ngày càng cao với độ chính xác đủ. Ngoài ra, các hydrocacbon nặng hơn có thể được cô đặc trước trong ống hấp phụ và/hoặc bẫy lạnh để cho các lượng lớn hơn được phân tích. Các cấu tử có điểm sôi thấp hơn không phải chịu sự cô đặc trước và vì vậy phương pháp phải được xác định rõ để đảm bảo rằng các cấu tử được phân tích được cô đặc trước một cách định lượng.

7.5.2.2  Phân tích phòng thử nghiệm - Thuận lợi

- Sắc ký khí sử dụng cột mao quản, chương trình nhiệt độ và detector ion hóa ngọn lửa (FID) được thiết lập rõ ràng đối với dải các cấu tử, và có độ nhạy vừa đủ để áp dụng đối với những lượng nhỏ vài phần triệu.

- Kỹ thuật cô đặc trước cho phép phép đo lượng vài phần tỷ.

- Từ phân tích toàn phần, phương trình phần mềm trạng thái cho phép tính toán cấp số nhân. Điểm sương tại áp suất đã chọn, hoặc dải các điểm sương, hoặc chỉ nhiệt độ tới hạn có thể được tính theo yêu cầu. Ngoài ra, nó có thể tính toán lượng condensat tại các điều kiện đặc biệt trong vùng hai pha, và các tính chất và thành phần của condensat và của khí ở trạng thái cân bằng có thể được tìm thấy.

7.5.2.3  Phân tích phòng thử nghiệm - Bất lợi

- Chất lượng của kết quả là hoàn toàn tin cậy trên chất lượng của mẫu. Phải cẩn thận để đảm bảo mẫu là đại diện, không có cấu tử bị mất trong toàn bộ hoặc trong từng phần, và không có lây nhiễm chéo từ lần sử dụng trước đây.

- Dữ liệu định lượng là luôn luôn được tính toán sử dụng giả thiết rằng FDI là máy đếm cacbon. Các cấu tử sau đó được định lượng tương đối so với một cấu tử, như butan hoặc pentan, chúng được đo như là phần của phép phân tích cấu tử chính. Giả thiết này có thể không phải là thực, phụ thuộc vào các thông số vận hành của máy phân tích, và nên được kiểm tra. Các hỗn hợp khí đã được chứng nhận có chứa các cấu tử quan tâm điển hình không có sẵn (mặc dù điều này đang cải thiện) và đắt đỏ.

...

...

...

- Với phép đo phòng thử nghiệm bất kỳ nào đều có một sự chậm trễ thường thấy giữa lấy mẫu và báo cáo.

7.5.3  Phân tích quá trình

7.5.3.1  Phân tích quá trình - Thuận lợi

- Với hệ thống lấy mẫu được thiết kế thích hợp, người phân tích có được mẫu đại diện, theo cách tương tự đó là các phương pháp điểm sương vật lý.

- Có chút chậm trễ giữa lấy mẫu và báo cáo

- Máy phân tích cài đặt cho phép xác định điểm sương cũng sẽ có khả năng cung cấp dữ liệu cho các tính chất vật lý học, như nhiệt trị, khối lượng riêng, chỉ số Wobbe và hệ số nén.

7.5.3.2  Phân tích quá trình - Bất lợi

- Chương trình nhiệt độ không có sẵn trên các máy phân tích quá trình. Một số nhà sản xuất đề xuất model FID, và cột mao quản có thể được sử dụng tốt một cách hoàn hảo. Tuy nhiên, với phân tích đẳng nhiệt nó không khả thi để đạt được tính năng như nhau như tính năng của máy phân tích phòng thử nghiệm. Điều này có thể được giải quyết bằng cách phân nhỏ sự tách của các hydrocacbon từ C₅ đến C₁₂ thành các nhóm đơn giản hơn là cố xử lý nó bằng thao tác đơn.

- Nếu không có FID, vấn đề trở nên lớn hơn. Detector dẫn nhiệt (TCD) rất dễ kiểm có thể được sử dụng với cột mao quản, nhưng không thể tương thích với dải và độ nhạy của FID.

...

...

...

- Sự lựa chọn phương trình trạng thái để tính toán là quan trọng như nhau vì khi sử dụng phân tích trên cơ sở phòng thử nghiệm

7.6  Các nghiên cứu so sánh

Số lượng các nghiên cứu so sánh đã được thực hiện giữa gương lạnh thủ công và thiết bị quan sát gương tự động, và giữa cả phòng thử nghiệm cũng như sắc ký đồ tự động với phương pháp quan sát sương. Tất cả các nghiên cứu này chỉ ra rằng xu hướng kiểm soát giống nhau nhưng không phải luôn luôn cho một cách chính xác giá trị trung bình giống nhau. Một số nghiên cứu không được diễn giải rõ ràng, hoặc được thực hiện theo cách được kiểm soát, và do vậy không hữu dụng. Tuy nhiên, hai báo cáo (Thư mục tài liệu tham khảo [2], [3]) chỉ ra rằng với thao tác rất cẩn thận và được kiểm soát của thiết bị giá trị điểm sương đồng quy có thể nhận được nếu chất lượng khí được xác định rõ ràng và có thành phần không đổi.

Hiện nay có công trình rộng rãi đang được thực hiện bởi một vài nhóm công tác, như là GERG, NPL. Những nghiên cứu thêm này sẽ dẫn đến sự hiểu biết nâng cao hoặc tốt hơn về phép xác định điểm sương theo hydrocacbon trong vài năm tới.

8  Kết luận

Phương pháp xác định điểm sương theo hydrocacbon nên được lựa chọn một cách cẩn thận để tương thích với bản chất của khí thiên nhiên, phương thức vận hành và sử dụng cuối cùng mà theo đó các thông tin được áp dụng.

Các phương pháp xác định khác nhau về điểm sương theo hydrocacbon bất đồng về kết quả do nhiều lý do, nhưng lý do cơ bản là:

- Tốc độ lắng và lượng chất lỏng lắng trên bề mặt gương;

- Thực hiện phép xác định toàn diện các cấu tử trong khí thiên nhiên như thế nào và sự lựa chọn EoS để tính toán.

...

...

...

9  Khuyến nghị

Nếu thuật ngữ điểm sương theo hydrocacbon được sử dụng trong các quy định kỹ thuật chất lượng khí, nó nên được gắn bởi giá trị đã xác định, nghĩa là max. -2 °C tại các áp suất từ đồng hồ 1 bar đến đồng hồ 70 bar với sai số cho phép lớn nhất là ± 1,5 °C (từ giá trị được chấp nhận hoặc giá trị thực) và phương pháp xác định trong trường hợp giá trị tranh chấp cần được công bố.

Thuật ngữ điểm sương theo hydrocacbon nên được thay thế bằng thuật ngữ mới được gọi là điểm sương theo hydrocacbon kỹ thuật hoặc có thể đo được để giúp hội tụ giá trị đã xác định từ các phương thức khác nhau của phép đo.

Phụ lục A

(tham khảo)

Phép xác định bằng thiết bị đo sương (gương lạnh)

A.1  Giới thiệu

A.1.1  Tổng quan

...

...

...

A.1.2  Thiết bị quan sát đo sương thủ công

Kỹ thuật thủ công này yêu cầu sự quan sát, bằng mắt, sự tạo thành một lớp màng sương (mù) trên bề mặt của gương chiếu rọi đã được làm lạnh. Phương pháp yêu cầu người vận hành có kỹ năng và kinh nghiệm để đạt được các kết quả chính xác. Với kỹ năng tốt, phương pháp này cho sự chênh lệch lớn nhất là 1,5 °C giữa các phép đo trong 95 % thời gian. Vì là thủ công, phương pháp này không phù hợp để kiểm soát liên tục điểm sương của khí.

Phương pháp này đã được chấp nhận trong nhiều hợp đồng giữa các nhà phân phối và giao nhận hàng.

A.1.3  Thiết bị quan sát sương tự động

Thiết bị tự động xác định nhiệt độ tại đó sương tạo thành bằng cách làm lạnh và gia nhiệt tuần hoàn bề mặt phản chiếu trong khi dùng thiết bị quang học sự có mặt của sương trên bề mặt. Khi bề mặt không có sương, một ít ánh sáng bất kỳ được truyền qua detector, dẫn đến một tín hiệu thấp tương ứng từ detector. Khi sương tạo thành, nó tăng lượng ánh sáng đến detector, bằng cách đó cho biết nhiệt độ của bề mặt là điểm sương. Điều cần thiết là quyết định mức điện đầu ra được lấy để chỉ thị sự có mặt của sương. Nhìn chung đây là con số mặc định nhà máy, nhưng hầu hết các thiết bị cho phép điều chỉnh bằng cách tham chiếu đến thiết bị đo sương hoặc phương pháp đo khác. Sự khẳng định chính xác của nhà sản xuất là phương pháp này, tốt hoặc tốt hơn so với thiết bị đo sương thủ công.

A.2  Mô tả thiết bị đơn lẻ

A.2.1  Thiết bị quan sát sương thủ công

A.2.1.1  Tổng quan

Các phép đo thủ công của điểm sương theo hydrocacbon được thực hiện sử dụng các thiết bị quan sát sương khác nhau.

...

...

...

Các thiết bị quan sát sương thủ công đã được sử dụng từ lâu và kỹ thuật đo bao gồm nhiều quy trình thủ công khác nhau. Kỹ thuật này được mô tả trong TCVN 12045 (ISO 6327).

A.2.1.2  Nguyên tắc đo

Điểm sương của khí được xác định bằng cách làm lạnh gương, dòng khí chậm được thổi qua gương. Điểm sương được ghi lại là nhiệt độ tại đó lớp màng condensat vừa xuất hiện trên gương.

Sơ đồ lắp đặt thiết bị là chung cho các thiết bị quan sát điểm sương thủ công khác nhau. Thiết bị bao gồm một ống được phân chia bởi gương thép không gỉ. Dòng khí chậm được đi qua phần của ống trên bề mặt phản chiếu của gương, gương được chiếu rọi và được quan sát qua một thị kính. Chất làm lạnh (cacbon dioxit) được cho qua phần khác của ống, như vậy là làm lạnh đằng sau gương. Nhiệt độ của gương được xác định với cảm biến nhiệt tiếp xúc với mặt sau của gương. Một van điều khiển kim nhỏ kiểm soát lưu lượng của chất làm lạnh. Thiết bị cũng được lắp với các van khí vào và ra và đồng hồ đo áp suất. Thiết bị được nối với điểm mẫu qua ống áp suất cao hoặc ống được làm bằng vật liệu không xốp, trơ và sạch. Điểm sương theo hydrocacbon là được đo theo quy ước chung tại 27,6 bar (400 psig), xấp xỉ nhiệt độ ngưng tới hạn của các khí thiên nhiên. Điểm sương theo hydrocacbon do vậy được ước tính là ở tại mức lớn nhất xung quanh áp suất này. Với thiết bị quan sát điểm sương, sự tạo thành màng hydrocacbon lỏng được quan sát như vân giao thoa bị nhuộm màu trên gương. Với một số thiết bị, những giọt nhỏ được quan sát, chứ không phải các vân giao thoa, do sử dụng gương gợn sóng.

A.2.1.3  Thuận lợi và bất lợi

Thiết bị quan sát sương thủ công đã được vận hành trên thế giới nhiều năm trong công nghiệp khí. Có thể thực hiện phép đo tương đối nhanh - 10 min - và có độ tái lập - những người vận hành đã được đào tạo khác nhau có thể đưa ra những kết quả với cùng khí và các thiết bị tương tự chỉ chênh lệch khoảng 1 °C. Giống như hầu hết các kỹ thuật đo động học, nghĩa là mẫu khí thiên nhiên phải được làm lạnh, và kết quả có thể phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh. Việc phát hiện sự tạo thành đầu tiên của chất lỏng là chủ quan và phải do những người vận hành đã được đào tạo thực hiện. Ngoài ra, những người đã được đào tạo cũng có thể mô tả loại sương được phát hiện là hydrocacbon, nước, glycol hoặc metanol, vì mỗi chất trong các hợp chất này đưa ra các đặc tính tạo thành sương khác nhau.

A.2.2  Thiết bị quan sát sương tự động

A.2.2.1  Tổng quan

Có một vài loại máy phân tích điểm sương theo hydrocacbon tự động được chế tạo bởi các nhà sản xuất khác nhau. Do tất cả các thiết bị sử dụng gia nhiệt và làm lạnh bề mặt đo tự động và phát hiện sương quang học tự động, chúng khác nhau tùy theo phương pháp gia nhiệt/làm lạnh, chiều dài của chu kỳ đo, ổn định mẫu, thông số nguồn/bề mặt/detector và cấu hình vật lý.

...

...

...

Trong khí có rất nhiều biến thể về nguyên tắc đo cụ thể được sử dụng, hầu như tất các thiết bị đo sương tự động dùng kỹ thuật chung sau đây.

Dòng mẫu khí thiên nhiên được nối từ đường ống vào máy phân tích tại áp suất đường ống (khi thích hợp, phép phân tích có thể diễn ra định kỳ, áp suất xác định như 27,6 bar) sử dụng ống thép không gỉ không hàn. Ống cần được kín để ngăn ngừa áp suất thất thoát trong ống khi thiết bị được lấy tốc độ dòng mẫu lớn nhất.

Mẫu khí luôn luôn được lọc để loại bỏ các chất lỏng và chất rắn lọt vào làm nhiễm bẩn khoang mẫu và bề mặt đo. Việc này nhằm giảm thiểu sự cần thiết làm sạch các bề mặt đo quang trong khoang mẫu của thiết bị.

Bề mặt đo được làm lạnh và gia nhiệt định kỳ để cho sương tạo thành nhằm phát hiện điểm sương và để bay hơi làm sạch bề mặt cho chu kỳ đo tiếp theo. Hệ thống quang học gồm nguồn sáng, bề mặt đo, detector được sử dụng để phát hiện khi sương tạo thành trên bề mặt đã làm lạnh.

Chùm sáng được chiếu bởi nguồn sáng đến bề mặt đo. Khi bề mặt không có sương, gần như không có, ánh sáng được truyền đến detector, kết quả là chỉ có một tín hiệu thấp tương ứng từ detector. Khi sương tạo thành trên bề mặt, tín hiệu từ detector tăng đột ngột, chỉ thị sự có mặt của sương. Cặp nhiệt ngẫu có độ chính xác cao được sử dụng để tiếp nhận liên tục nhiệt độ của bề mặt. Sau đó nhiệt độ mà tại đó detector “nhìn thấy” ánh sáng được báo cáo là nhiệt độ điểm sương theo hydrocacbon.

Độ chính xác của thiết bị điểm sương theo hydrocacbon tự động phụ thuộc vào một số yếu tố: độ chính xác của dụng cụ đo nhiệt độ, lượng sương tạo thành được yêu cầu để “kích hoạt” detector nhận ra có sương, và gradien nhiệt độ giữa dụng cụ đo nhiệt độ và bề mặt đo mà sương hình thành ở đó.

Do phép đo nhiệt độ chính xác cao đạt được một cách dễ dàng, yếu tố đầu tiên thường không phải là mối quan tâm (Hãy lưu ý rằng độ chính xác của dụng cụ đo nhiệt độ không được coi là độ chính xác tổng thể của dụng cụ đo sương). Yếu tố thứ hai thường là bất lợi được mô tả chi tiết trong 7.4.3. Yếu tố thứ ba là nơi những sự không chính xác vốn có thường xuyên xảy ra.

Kiểm tra xác nhận độ chính xác của dụng cụ đo điểm sương tự động có thể đạt được bằng cách thử thiết bị với hydrocacbon đã biết điểm sương như propan tinh khiết tại áp suất được kiểm soát nhưng không phản ánh đặc tính phức tạp của khí thiên nhiên thực ngược với bản chất.

A.2.2.3  Thuận lợi và bất lợi

...

...

...

Có thể có một số bất lợi. Một vài thiết bị sẽ tạo ra sương nước, glycol hoặc metanol mà có thể hoặc không được mong muốn. Ngoài ra, một số thiết bị yêu cầu khí làm lạnh mà có thể không sẵn có hoặc không mong muốn sử dụng ở một số vị trí lắp đặt. Cuối cùng, một vài thiết bị có thể có hệ thống lọc mẫu không thích hợp sẽ dẫn đến việc cần bảo dưỡng bộ lọc và làm sạch bề mặt đo thường xuyên hơn.

A.3  Sử dụng thiết bị tốt nhất

A.3.1  Thiết bị quan sát đo sương thủ công

A.3.1.1  Phương pháp luận thử nghiệm

Các yếu tố tới hạn được xem xét trong quy trình vận hành là lưu lượng của khí và chất làm lạnh để đạt được tốc độ làm lạnh chậm (1 °C/min) xảy ra trước (ca. 3,5 °C) sự xuất hiện của chất lỏng.

Phương pháp luận thừa nhận rằng điểm sương theo hydrocacbon là khó quan sát hơn điểm sương nước. Nó cũng công nhận vấn đề làm lạnh gương quá nhanh và đề nghị rằng kết quả cuối cùng là trung bình của điểm xuất hiện đầu tiên của chất lỏng khi làm lạnh và điểm mà tại đó chất lỏng biến mất khi gia nhiệt lại. Phương pháp luận thử nghiệm đòi hỏi các điểm sương khi làm lạnh và khi gia nhiệt là khác nhau không quá 1 °C. Điểm sương được báo cáo trong điều kiện này là điểm sương khi làm lạnh. Các số đọc được lặp lại cho đến khi nhận được các kết quả không đổi.

A.3.1.2  So sánh người vận hành

Để thu được độ tin cậy trong so sánh bất kỳ giữa các phép quan sát đo điểm sương thủ công, liên so sánh giữa những người vận hành và quá trình đo đã được thực hiện. Đối với cả hai thử nghiệm, những người vận hành đo các điểm sương theo hydrocacbon và các kết quả được so sánh.

Sự thỏa thuận nhận được giữa các nhà vận hành, cùng với quá trình đo cho thấy không có khác nhau của 21 trong tổng số 22 phép so sánh.

...

...

...

A.3.2.1  Tổng quan

Khí để xác định được lấy từ điểm lấy mẫu thông thường cũng phục vụ cho thiết bị quan sát đo sương thủ công. Tất cả đường mẫu được gia nhiệt bằng điện và được cách điện.

Áp suất đồng hồ 28 bar được cài đặt, vì đây là áp suất tại đó nhiệt độ điểm sương có giá trị cao nhất. Thiết bị được thiết lập với chu kỳ thời gian 15 min và cài đặt mặc định của nhà máy (275 mV) cho hiệu chuẩn.

A.3.2.2  Kết quả

Các kết quả của một thiết bị quan sát đo sương tự động có sẵn trên thị trường được so sánh với các phép đo bằng thiết bị quan sát đo sương thủ công, máy sắc ký khí và Gastec, sau khi thực hiện thời gian điều chỉnh trôi nhanh thích hợp cho lưu lượng khí qua đường ống.

Mức chung của điểm sương là xung quanh -8 °C. Tuy nhiên, hai sự trệch chính đã xảy ra trên chu kỳ. Thiết bị quan sát đo tự động tin cậy được xác nhận bởi các máy sắc ký khí và thiết bị quan sát đo sương, số đọc thiết bị quan sát đo sương thủ công nói chung cũng là phù hợp với xu hướng đã chỉ thị của thiết bị quan sát đo tự động. Tuy nhiên, các giá trị điểm sương đã xác định bằng thiết bị quan sát đo tự động là cao hơn so với các giá trị nhận được từ máy sắc ký khí và thiết bị quan sát đo sương thủ công.

Trước sau như một, số đọc thiết bị tự động cao hơn. Điều này phù hợp với nhận xét từ nhà sản xuất các thiết bị.

Phụ lục B

...

...

...

Các phương pháp sắc ký

B.1  Giới thiệu

Phụ lục này đưa ra thông tin cơ sở về các yêu cầu sắc ký khí đối với việc tính toán điểm sương theo hydrocacbon, như đã nêu trong ISO 23874.

B.2  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này mô tả các yêu cầu tính năng đối với phép phân tích khí thiên nhiên đã xử lý trong đường ống hoặc có thể tính nhiệt độ điểm sương theo hydrocacbon sử dụng phương trình trạng thái thích hợp. Tiêu chuẩn này có thể được áp dụng đối với các khí, có nhiệt độ điểm sương tối đa (nhiệt độ ngưng tới hạn) từ 0 °C đến -50 °C. Áp suất tại những nhiệt độ điểm sương lớn nhất này được tính toán nằm trong dải 20 bar đến 50 bar. Các cấu tử chính được đo sử dụng TCVN 12047-1 (ISO 6974-1), và các dải của các cấu tử, có thể đo được, là như được xác định trong tiêu chuẩn đó. Quy trình đã nêu ở đây bao trùm phép đo các hydrocacbon trong dải C₅ đến C₁₂, n-Pentan sử dụng làm cấu tử cầu nối và định lượng theo TCVN 12047 (ISO 6974), tất cả C₆ và các hydrocacbon nặng hơn được xác định tỷ lệ với n-pentan.

B.3  Nguyên tắc

Đối với các hỗn hợp khí hydrocacbon như khí thiên nhiên, biên giới pha hoặc đường điểm sương khác biệt với khí pha đơn từ các hỗn hợp khí/lỏng là hàm phức của áp suất, nhiệt độ và thành phần. Đối với thành phần nhất định, áp suất tại đó nhiệt độ điểm sương đạt cực đại là trung điểm giữa các nhiệt độ được tìm thấy trong quá trình truyền và phân phối. Phép phân tích phải bao hàm các cấu tử trơ và đối với các hydrocacbon lên đến C₁₂. Heli, hydro, nước và hợp chất lưu huỳnh không cần thiết phải xác định trừ khi bất kỳ chất nào có mặt lớn hơn 0,01 phần mole.

Phép phân tích phải được thực hiện thành hai phần. Các cấu tử chính (nitơ, cacbon dioxit và các hydrocacbon từ C₁ đến C₅) được phân tính theo TCVN 12047 (ISO 6974). Các hydrocacbon nặng hơn (C₅ đến C₁₂ được phân tích để đáp ứng các yêu cầu đã nêu trong tiêu chuẩn này. Điều đó cho phép đo lượng vết các chất theo TCVN 12047 (ISO 6974) và được mở rộng đối với các hydrocacbon nặng hơn.

Việc nhận dạng tất cả các hydrocacbon nặng hơn đo được là không khả thi, cũng như không thể nhận được hỗn hợp khí chuẩn có chứa nhiều hơn đại diện của các hydrocacbon nặng hơn. Dữ liệu phân tích do vậy được xử lý với số lượng các giả thiết đơn giản hóa:

...

...

...

- Các alkan có số cacbon là 7 và cao hơn được tính tổng bởi số lượng cacbon và được xử lý là các phân đoạn nạp vào để tính toán điểm sương;

- Các điểm sôi trung bình và khối lượng riêng của các phân đoạn được tính toàn từ các điểm sôi riêng lẻ và số lượng các cấu tử bao gồm chúng; các điểm sôi cấu tử riêng lẻ được tính toán bởi phép nội suy giữa các n-alkan chặn trên dưới (Thư mục tài liệu tham khảo [4]);

- Các cấu tử mẫu được định lượng bằng cách so sánh với n-pentan, xác định theo TCVN 12047 (ISO 6974), sử dụng hệ số đáp ứng tương đối trên cơ sở các số lượng cacbon đã được chỉ định.

CHÚ THÍCH: Khi sử dụng TCVN 12047 (ISO 6974), n-pentan có thể được xác định là cấu tử trực tiếp, cũng có mặt trong hỗn hợp khí hiệu chuẩn, hoặc là cấu tử gián tiếp sử dụng hệ số đáp ứng tương đối với cấu tử khác (ví dụ, n-butan) trong hỗn hợp khí hiệu chuẩn. Trong cả hai trường hợp, độ không đảm bảo về chất lượng của n-pentan có thể được tính theo TCVN 12047-2 (ISO 6974-2).

B.4  CRM

B.4.1  Hỗn hợp khí chuẩn đã được chứng nhận cho các cấu tử chính (CRM1), như được yêu cầu đối với TCVN 12047 (ISO 6974). Phụ thuộc vào dải làm việc và độ chính xác đã yêu cầu, có thể cần nhiều hơn một CRM.

B.4.2  Hỗn hợp khí chuẩn đã được chứng nhận đối với các hydrocacbon nặng hơn (CRM2), có chứa tối thiểu, n-pentan, n-hexan, benzen, cyclohexan, n-heptan, toluen, metyl cyclohexan và n-octan. Lý tưởng, CRM2 cũng nên chứa n-nonan, n-decan, n-undecan và n-dodecan trong metan.

Các phần mol của các cấu tử trong CRM2 phải được lựa chọn để thích hợp với ứng dụng, miễn là hỗn hợp ổn định và không có khả năng ngưng tụ trong cả bảo quản và sử dụng.

B.4.3  Các cấu tử chính, hệ thống đối với phép đo các cấu tử chính phải có tính năng như mô tả trong TCVN 12047 (ISO 6974).

...

...

...

- Có khả năng xác định các alkan lên đến và bao gồm cả n-dodecan;

- Có khả năng xác định các alkan riêng lẻ tại nồng độ không nhỏ hơn 0,1 phần triệu (0,000 000 1 phần mol);

- Có khả năng phân biệt và xác định benzen, toluen, cyclohexan và metyl cyclohexan như các cấu tử riêng lẻ;

- Sử dụng hệ thống phát hiện mà có thể ít nhất về nguyên tắc xác định tất cả các hydrocacbon trong dải C₅ đến C₁₂;

- Sử dụng hệ thống phát hiện mà có đáp ứng dự kiến đối với các hydrocacbon, dựa trên cơ sở khối lượng và hàm lượng cacbon, như vậy các cấu tử chưa nhận dạng được có khối lượng phân tử hoặc số cacbon đã biết có thể xác định được tương đối so với các cấu tử đã biết khác trong mẫu hoặc trong khí hiệu chuẩn.

B.5  Thuận lợi

Nhiều dữ liệu thành phần được yêu cầu cho những lý do khác và không nhân đôi thiết bị tại điểm đo.

Lợi ích là dự đoán sự thay đổi hoặc xu hướng; điều này giải thích tại sao có sự thay đổi, và có thể cung cấp thông tin về khí trong các nhiệt độ và áp suất khác nhau dưới đường ống từ điểm đo.

Có thể tính toán lượng chất lỏng được tạo thành dưới áp suất và nhiệt độ khác nhau.

...

...

...

Đối với mục đích tính nhiệt trị, khối lượng riêng và chỉ số Wobbe, phép phân tích có thể được đơn giản hóa bởi, ví dụ, tái tổ hợp tất cả C₆ và các cấu tử nặng hơn và xác định chúng như là một thực thể đơn (C₆+).

Thành phần từ phép phân tích sắc ký đồ cần được xác định rõ ràng nhưng phải quy định tính toán thường xuyên và phương trình trạng thái EOS. Đối với việc nạp dữ liệu thô giống nhau, có thể nhận được các giá trị điểm sương theo hydrocacbon khác nhau, phụ thuộc vào EOS được sử dụng. Sự lựa chọn phương trình trạng thái để tính toán là quan trọng như sự lựa chọn phân tích trực tuyến hoặc phân tích trên cơ sở phòng thử nghiệm.

Phụ lục C

(tham khảo)

Hàm lượng chất lỏng hydrocacbon tiềm ẩn

C.1  Phạm vi áp dụng

Phụ lục này đưa ra kiến thức cơ bản dựa trên phép xác định hàm lượng chất lỏng hydrocacbon tiềm ẩn, như đã nêu trong ISO 6570.

C.2  Lời giới thiệu

...

...

...

C.3  Nguyên tắc

Phép định lượng condensat hydrocacbon có thể được tạo thành tại áp suất, p, và nhiệt độ T bằng cách cho mẫu đại diện của khí đi qua thiết bị trong đó trước tiên nó được mang đến áp suất, p, sau đó được làm lạnh đến nhiệt độ, T. Nhiệt độ và áp suất được lựa chọn theo ứng dụng cụ thể (xem Phụ lục A). Trước khi giảm áp suất của mẫu khí đến áp suất được yêu cầu đối với phép xác định, khí được gia nhiệt, sao cho, sau khi áp suất giảm, thì nhiệt độ ở trên nhiệt độ điểm sương của khí. Qua máy giảm áp, mẫu được làm lạnh đẳng áp trong bể làm lạnh đến nhiệt độ phép đo đã yêu cầu. Lượng chất lỏng tích tụ trong suốt quá trình đo được xác định bằng cân thủ công trực tiếp chất lỏng đã thu gom được hoặc cân dụng cụ chia tách khí xoáy tụ condensat tại lúc bắt đầu và kết thúc giai đoạn đo (Phương pháp A). Cách khác, lượng chất lỏng đã tích tụ trong ống đo thẳng đứng có thể được xác định một cách tự động (cân tự động gián tiếp) bởi chỉ số chênh lệch áp suất gây ra do chất lỏng tích tụ trong ống đo thẳng đứng.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] DEATON, W.M. và FROST, E.M. JR., Apparatus for determining the dew point of gases under pressure, Bureau of mines, USBM Rl 3399, May 1938 (Thiết bị để xác định điểm sương của các khí dưới áp suất, văn phòng khai thác mỏ, USBM RI 3399, tháng 5 năm 1938)

[2] PANNEMAN, H.J., A traceable calibration procedure for hydrocarbon dew point meters, presentation given at the AGA operations conference in Chicago, April 2005 (Quy trình hiệu chuẩn có thể truy nguyên cho máy đo điểm sương theo hydrocacbon, trình bày được nêu tại Hội nghị AGA Operations ở Chicago, tháng 4 năm 2005)

[3] RIDGE, A., Hydrocarbon dew point measurement measuring systems, presentation given at the Advantica 2002 conference (Các hệ thống đo thông số điểm sương theo hydrocacbon, trình bày được nêu tại Hội nghị Advantica 2002)

[4] COWPER, C.J., Natural gas hydrocarbon dew point; comparision of measurement and calculation methods, presentation given at the 2^nd gas analysis symposium and exhibition, Maastricht, 2002 (Điểm sương theo hydrocacbon khí thiên nhiên; so sánh các phương pháp đo và tính toán, trình bày được nêu tại Triển lãm và hội nghị chuyên đề phân tích khí lần thứ 2, Maastricht, 2002)

[5] WARNER, H.R. et al. Hydrocarbon dew point determination of lean natural gases, Gas processors association annual convention, 2001 (Phép xác định điểm sương theo hydrocacbon của khí thiên nhiên nghèo, Hội nghị thường niên hiệp hội các nhà chế biến khí, 2001.)

...

...

...