Divisione Process analyzer

Soluzioni avanzate per il monitoraggio chimico e fisico di processi industriali

Un sistema di analisi di processo è un sistema complesso volto alla rilevazione di caratteristiche chimiche o fisiche di una determinato campione all’interno del processo stesso.

A parte soluzioni insite che richiedono condizioni applicative coerenti con i requisiti dell’analizzatore specifico (non sempre rispettabili), un sistema analitico è generalmente composto da un analizzatore e da tutti quei dispositivi che permettano di portare al suddetto analizzatore il campione in modo continuo e trattato in modo da rispondere ai requisiti fisici richiesti dall’analizzatore senza alterare la proprietà da misurare (probe di prelievo, pre trattamento campione, linea di trasporto, filtrazione e fast loop, trattamento finale, ecc.).

Oltre all’opportuna tecnologia analitica (estremamente importante, ma non esaustiva) il sistema deve essere ingegnerizzato caso per caso sulla base delle caratteristiche del processo stesso (composizione, pressione, temperatura, ecc.), pertanto devono essere fatte diverse valutazioni del comportamento del campione nel percorso fino all’analizzatore in modo da mantenere la sua rappresentatività per quanto riguarda la proprietà che deve essere analizzata.

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Prodotti

Il controllo dei forni e dei bruciatori cambia a seconda dei requisiti e del tipo di riscaldatore o della caldaia.Tuttavia, il carico termico del forno e il rapporto aria/combustibile sono due parametri critici che devono essere comunque monitorati e controllati. A seconda della tipologia del sistema di controllo, anche l’indice di Wobbe, il potere calorico inferiore e la densità del gas possono essere richiesti come input.

Gli analizzatori laser TDLAS vengono utilizzati per il monitoraggio continuo di alcuni componenti nelle emissioni (HF,NH3, HCL, H2O) nonché per il controllo di processo in un’ampia gamma di applicazioni industriali, ad es. in acciaio, alluminio e altri metalli non ferrosi, prodotti chimici, produzione, produzione di energia e inceneritori di riuti. Gli analizzatori sono disponibili in configurazione “insitu”, estrattiva o “open path”.

Le proprietà di un prodotto blendato (che sia benzina o gasolio) devono essere monitorate in tempo reale durante la miscelazione per garantire il rispetto dei requisiti di specifica, l’analizzatore da impiegarsi deve avere quindi le seguenti caratteristiche:

  • elevata precisione
  • tempi di analisi velocissimi per consentire l’eventuale correzione delle ricette in linea
  • conformità ai requisiti ASTM per la precisione
  • l’auto-validazione

Gli standard ASTM (American Society for Testing and Materials) determinano I metodi di misura delle principali proprietà  siche dei prodotti.Tali standard, sono spesso obbligatori per la qualificazione dei prodotti petroliferi finiti in accordo ai requisiti di specifica. In particolare:

La spettrometria di massa permette di determinare la concentrazione di sostanze chimiche presenti nel campione misurando la quantità di molecole con massa definita, ionizzando i composti chimici per generare frammenti di molecole molecolari e misurando l’intensità di segnale derivante da quelle molecole con massa desiderata.

La gas cromatografia è utilizzata largamente in ambito chimico e petrolchimico analitica per separare e analizzare i componenti di una miscela gassosa o vaporizzabile. Applicazioni tipiche sono la ricerca di componenti inquinanti in un campione puro nonché la determinazione della completa composizione della miscela. Socrate offre una gamma di cromatografi da processo tradizionali e miniaturizzati coprendo un ampissimo campo di applicazioni.

Sistemi analitici basati su spettrometria ultravioletta per monitoraggio di composti solforati, specifici per applicazioni su gas naturale e impianti recupero zolfo. Impiegando un range spettrale non influenzato da presenza di vapor d’acqua risultano ideali per il monitoraggio di processi umidi anche con alto punto di rugiada.

La misura di O2 su gas effluenti mediante ossido di zirconio offre grandi potenzialità in termini di accuratezza, velocità di risposta e tolleranza ad altissime temperature che in configurazione semi estrattiva permettono non solo il monitoraggio dell’ossigeno sui camini ma anche sui forni per l’ottimizzazione della combustione grazie a sensori opzionali di COe e CH4

Monitoraggio idrogeno

H2scan fornisce soluzioni per rilevamento perdite di idrogeno e di monitoraggio di processo più accurate, flessibili e convenienti per un’ampia gamma di applicazioni nell’industria energetica, nell’industria di processo industriale e per l’economia dell’idrogeno. La tecnologia brevettata di sensori di idrogeno a stato solido è supportata da 15 anni di ricerca e sviluppo e 10 anni di verifica sul campo e vendita al dettaglio. Le nostre soluzioni per l’analisi dell’idrogeno e il rilevamento delle perdite affrontano i numerosi limiti tipicamente associati alle tradizionali tecnologie di rilevamento dell’idrogeno e offrono in modo esclusivo i seguenti vantaggi rispetto alle soluzioni tradizionali.Il sistema di rilevamento si basano su una tecnologia a stato solido brevettata in grado di rilevare e misurare l’idrogeno senza false letture o necessità di costose apparecchiature accessorie.

Varie applicazioni richiedono una misurazione continua e affidabile dell’umidità in bassissime concentrazioni (ppm) in gas e vapori. I nostri analizzatori forniscono al cliente una misura diretta della concentrazione di umidità e con un grado di accuratezza e sicurezza che altri analizzatori non possono offrire. Inoltre possiamo fornire analizzatori del punto di rugiada che forniscono elevate prestazioni con un interessante”rapporto qualità-prezzo”.

L’efficienza della combustione fornisce informazioni utili per la conduzione del bruciatore in modo che sia utilizzato la minor quantità di combustibile per fornire la temperatura desiderata nonché del fatto che tutto il combustibile venga correttamente ossidato, ottimizzando il processo. Tale informazione viene determinata dalla corretta percentuale di ossigeno nel forno specie se combinata con la misura di componenti incombusti quali CO e H2 (comunemente definiti come COe).

Anche se lo zolfo elementale non è tossico, i suoi composti come il di solfuro di carbonio, l’idrogeno solforato e l’anidride solforosa invece lo sono. La presenza di zolfo in un gas o in un liquido deve essere misurata per determinare i composti di zolfo che si possono sviluppare durante il processo, il trattamento o il suo utilizzo. Un analizzatore di zolfo in linea determina il contenuto totale di zolfo dei campioni in fase liquida o gassosa, sostituendo attività di laboratorio costose e complesse una cui gestione non corretta potrebbe portare ad alterazioni del risultato.

Applicazioni

L’ammoniaca NH3 è un composto chimico impiegato nella produzione di fertilizzanti, fibre, plastiche e molto altro. ​

Le reazioni chimiche coinvolte nella produzione dell’ammoniaca sono ben conosciute e richiedono impianti divisi in una serie di stadi il cui semilavorato deve essere controllato a valle di ciascuno stadio (reformers, high temperature shifts, CO2 absorber, methanator, converter).

L’umidità in gas tecnici e di processo, così come nel gas naturale possono inficiare sia la qualità del gas stesso che le infrastrutture relative al trasporto o l’utilizzo del gas stesso.

Il monitoraggio del tenore di umidità (anche in bassissime concentrazioni) è pertanto vitale sia per qualificare gli impianti di deidratazione che il gas stesso in modo da garantirne l’utilizzabilità.

Nell’ambito della raffinazione dei prodotti petroliferi, una importante fase di trattamento prodotto è la rimozione dello zolfo che per legge non deve superare delle soglie che differiscono da prodotto a prodotto e da stato a stato.

Per l’ottimizzazione del processo di combustione nei forni e nelle caldaie industriali è importante monitorare non solo in tenore di ossigeno nella camera di combustione (alta radiante del forno), ma anche il contenuto di incombusti risultato di una non corretta combustione (CO+H2). Durante le fasi di accensione il monitoraggio della presenza di idrocarburi (HC) permette di evitare inneschi indesiderati incrementando la sicurezza delle operazioni di avviamento.

Come risultato dei processi di raffinazione, i prodotti devono rispondere a requisiti specifici in termini di proprietà fisiche e chimiche.

Lo scarico di gas di processo in torcia viene previsto su molti impianti chimici e petrolchimici per limitare l’emissione diretta in atmosfera di componenti infiammabili, esplosive e tossiche. Quando il gas non viene scaricato in torcia è indispensabile che sia flussato del gas inertizzante per evitare che all’interno della condotta sia presente ossigeno (aria) che in concomitanza del gas infiammabili ed esplosivi potrebbe generare una fonte di innesco.

La produzione di Idrogeno presenta una delle principali sfide dell’era della decarbonizzazione, sia per questioni di sicurezza che monitoraggio della qualità del gas prodotto, della sua concentrazione in altri gas vettore quale il Gas Naturale, e la sua estrazione e purificazione.

Una misura di Idrogeno precisa richiede tecnologie selettive e specifiche che permettano di eseguire una misura che sia indipendente dalla matrice del gas in cui l’Idrogeno viene misurate

La tecnologia a stato solido Ni-Pa, come la tecnologia Laser TDLAS permette la rilevazione selettiva della molecola di H2 con una manutenzione minima e tempi di risposta estremamente più veloci di tecnologie cromatografiche.

Sistemi

Case Study

Provers
SYRIAN PETROLEUM COMPANY – Siria

Sistemi di misura liquido con Positive Displacement Meter e relativo

Egypt
Petrojet

Sistema di regolazione della pressione liquido. Nella foto il sistema

Natural Gas Metering System
GREENSTREAM – Libia

Sistema di misura GAS con tre linee di misura ad

Mobile Calibration Unit
SONATRACH – Algeria

Prover compatto (small prover) carrellato per la calibrazione secondo il

Natural Gas Metering System
SAIPEM – Italia

Sistema di misura gas con 3 linee di misura con

Fuel Gas Metering System
Yinson Production / ENI – FPSO Ghana

Sistema di misura gas con 2 linee di misura con

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