PCS Analytika

Použití metody XRT/XRA

Metoda rtg. transmise (XRT) je již dlouhou dobu používaná technika pro měření celkové síry (S) v procesu proudících uhlovodíků. Ať už při přepínání potrubí, při míchání ropy nebo při kontrole směsi v přístavních nebo záložních zásobních je procesní analyzátor Rigaku NEX XT XRT velmi vhodný i v přísných pracovních podmínkách, s tlaky do 1480 psig a teplotě až do 200 ° C. Rtg. analýza je v tomto případě založena na měření útlumu monochromatického rentgenového paprsku procházejícího měřicí celou (tj. na měření transmise).

Technika XRT / XRA

Transmise rtg. záření představuje měření útlumu monochromatického rentgenového paprsku při specifické energie (21 keV), která je citlivá na obsah síry (S). V praxi prochází procesní proud měřicí celou a síra (S) obsažená v uhlovodíkovém matrici absorbuje rentgenové záření procházející skrz celu od zdroje rentgenového záření do detektoru (viz schéma níže). Zaznamenaná intenzity rentgenového záření je nepřímo úměrná koncentraci síry, tedy čím vyšší je obsah síry, tím méně rtg. záření je transmitováno.

Průchod rentgenového záření přes průtokovou celu lze popsat následující rovnicí:
T = I / I _O = exp-dt [μ _m (1-C _s ) + μ _s C _s ]

kde:
I = naměřená intenzita rentgenového záření (po průchodu průtokovou celou, v pulzech /s)
I _o = počáteční intenzita rentgenového záření (před po průchodem průtokovou celou, v pulzech /s)
d = hustota proudu uhlovodíků
t = délka dráhy v průtokové cele (tloušťka průtokové cely, v cm )
μ_m = molární absorpce pro uhlovodíkovou matrici @ 21 keV (cm ²/ g)
μ_s = molární absorpce pro síru @ 21 keV (cm ² / g)
c_s frakce = hmotnost síry (% hm/hm)

Energie 21 keV je zvolena jako energie rentgenových paprsků použitých při měření, protože:
1) molární absorpce uhlíku a vodíku jsou téměř identické
2) absorpce síry je 14X větší než absorpce C_xH_y matrice a 7X větší než absorpce kyslíku.
Proto není tato metoda citlivá na změny v poměru C:H a je především citlivá pouze na obsah síry.

   Aplikační možnosti XRT/XRA

Kontrola potrubí, modernizace zařízení a řízení rafinerie Tento všestranný, kompaktní a robustní analyzátor rentgenové transmise (XRT) byl speciálně optimalizovaný pro potřeby měření celkového obsahu síry v meziproduktech i produktech rafinérií, v ropovodech, míchacích provozech, při rafinaci těžkého oleje, v terminálech pro doplňování paliva a dalších skladovacích zařízeních. Mezi typické aplikace patří míchání paliv v zásobnících za účelem splnění omezení obsahu síry podle přílohy VI úmluvy MARPOL, detekce rozhraní u různých druhů paliv přenášených potrubím, míchání a monitorování surovin v rafineriích a monitorování kvality ropy na dálkových sběrných a skladovacích zařízeních. Předpisy MARPOL Pravidla IMO pro znečišťování lodí jsou obsažena v „Mezinárodní úmluvě o zabránění znečištění z lodí“, známé jako MARPOL 73/78. Dne 27. září 1997 byla úmluva MARPOL pozměněna „Protokolem 1997“, který obsahuje přílohu VI nazvanou „Předpisy o zabránění znečišťování ovzduší z lodí“. Příloha VI MARPOL stanoví limity pro emise NOx a SOx z výfukových plynů lodí a zakazuje záměrné emise látek poškozujících ozonovou vrstvu. Rigaku NEX XT je výborným nástrojem pro testování paliv v přístavních skladovacích bunkrech za účelem splnění předpisů o emisních limitech. Technologie 3. generace Nový systém Rigaku NEX XT je rychlejší, citlivější a mnohem kompaktnější než dosud užívané systémy a poskytuje nepřetržitou a spolehlivou detekci síry při tlacích až 1480 psig a 200 ° C. Rigaku NEX XT může fungovat jako samostatný analyzátor nebo může být zařazen do řídicí smyčky v reálném čase – pokud je zapojen do systému míchání nebo automatizace celého závodu. Mezi jeho další klíčové funkce patří zjednodušené uživatelské rozhraní, snížené požadavky na standardy, automatická kompenzace hustoty, automatická kompenzace obsahu vody, ochrana heslem a standardní platforma pro přenos výsledků měření síry a hustoty a obsahu vody do procesního DCS. Díky své jedinečné konstrukci a robustní konstrukci nejsou obvykle nutné další systémy pro úpravu a regeneraci vzorků.

Maximalizace profitu při míchání ropných směsí
(viz též aktualitu: Aktualita Heavy Oil Blending Rigaku Article)

Jedna z klíčových charakteristik rafinované syntetické ropy je, zrovna tak jako u přírodní ropy, obsah síry. Ta má přímý vliv na cenu ropy. Přesné měření obsahu síry je tudíž kritickým požadavkem jak při rafinaci tak při míchacích operacích. Článek R. Barteka a S. Fesse dokumentuje, jak lze optimalizací procesu s přesným on-line měřením obsahu síry zároveň minimalizovat cenu a zvýšit profitabilitu procesu.

Jelikož světové zásoby klasické čisté ropy klesají a požadavky na zdroje energie neustále rostou, mohou zásoby těžkých ropných olejů, asfaltů a ropných směsí sehrát klíčovou roli v dalším uspokojování globálních energetických potřeb v nejbližších desítkách let. Odhaduje se, že z ropných zdrojů tvoří těžké oleje a asfalty 53 %. Uspět s těmito složkami na produktovém trhu představuje výzvu, protože tyto látky obsahují velký podíl uhlíku a jsou vysoce viskózní. Ale jelikož se očekává, že cena panenské ropy poroste, zvyšuje se i atraktivita rafinace těžkých olejů do syntetické nafty a následným mícháním s dalšími ropnými produkty uspokojovat specifické požadavky trhu.

Pro splnění přísnějších požadavků při rafinaci (těžkých olejů) a při míchacích operacích byl firmou Applied Rigaku Technologies uveden na trh analyzátor Rigaku NEX XT – přístroj 3. generace založený na principu rentgenové transmise (XRT).

Tento analyzátor byl vyvinutý s ohledem na spolehlivou real-time on-line analýzu síry tak, aby umožňoval ovládat míchací operace s cílem přiblížit se teoretickým optimálním hodnotám.
Analyzátor Rigaku NEX XT může pracovat jak jako stolní nebo laboratorní přístroj tak může být začleněn do provozu jako real time analyzátor spolupracující s automatickým řídicím nebo míchacím systémem.

Přejít na článek (https://www.petro-online.com/article/measurement-and-testing/14/robert_bartek_and_scott_fess/maximise_heavy_oil_blending_profits_-_robert_bartek_and_scott_fess/852) :

EDXRF spektrometry Rigaku mají vynikající výkonnost bez použití nebezpečných radioizotopů

V ropném průmyslu na celém světě se stále používají desítky tisíc radioizotopů k činnostem, které sahají od analytického průzkumu či řízení produkce až po kontroly při distribuci. Přítomnost těchto zdrojů radioizotopů v tak velkém počtu představuje statisticky významnou příležitost k jejich odcizení a následnému zneužití. Na celém světě se nyní považuje radiologický terorismus umožněný používáním radiologických disperzních zařízení (RDD) – často nazývaných „špinavé bomby“ – za mnohem pravděpodobnější než použití jaderného výbušného zařízení. V souvislosti s nedávnou událostí Deepwater Horizon v Mexickém zálivu je na ropném průmyslu, aby posoudil svou odpovědnosti ve vztahu ke inventáři používaných radioizotopů. Bez ohledu na to, jestli se jedná o ochranu zákaznické základny nebo firemních  akcionářů, existuje nyní analytická technologie, která do značné míry zmírňuje riziko spojené s technologiemi založenými na izotopech předchozí generace. Kliknutím na níže uvedený odkaz si lze přečíst tento článek:

Špinavé bomby a odpovědnost v ropném průmyslu. Ray Fleming a Robert Tisdale. Petro Ind. News : 11 (3), 2010, str . 34-35 .

Náhled článku:

Základní specifikace

• Koncentrační rozsah 0.02 – 6 %

Procesní podmínky:

• Tlak v proudícím médiu 100 bar (1480 psig)
• Teplota proudícího média do 200 °C (392 °F)
• Rychlost průtoku až 200 l/min (53 gal/min)

Pracovní prostředí:

• 0 – 43°C (32 – 110°F)

Komunikace:

• Výsledná síra: 4 – 20mA výstup
• Výsledná hustota: 4 – 20mA výstupy
• Varovné upozornění: beznapěťový kontakt
• Varovný alarm: beznapěťový kontakt
• PROFINET nebo MODBUS 485

Požadovaný vstup:

• 4 – 20 mA základní hustota
  • (přesnost ±0.0001 nebo lepší)

Volitelné vstupy:

• 4 – 20 mA procesní teplota
  • (pro hustotu korigovanou na 15 °C/59 °F)
• 4 – 20 mA hustota vody
  • (je-li požadována korekce na vodu)
• 4 – 20 mA průtok
  • (pro upozornění na ztrátu průtoku)
• 4 – 20 mA pro dálkový výběr kalibrace

Procesní připojení:

• 2 jednopalcové příruby 600 # ANSI

Klasifikace ochrany prostředí:

• Class 1 Div
• Class 1 Div 2 Groups B, C, D
• Klasifikace výbušného prostředí: ATEX zone 1
• Klasifikace výbušného prostředí: ATEX zone 2

Specifikace tlakového vzduchu:

• Proplach
  • 4.1 – 8.3 bar (60 – 120 psig) – přetlak vzduchu
  • 115 – 225 l/m (4 – 8 scfm) – rychlost změny
• Kompenzace úniku (závislá na aplikaci)
  • 710 – 990 l/m (25 – 35 scfm) – vzduch bez olejových par
  • 6.9 – 8.3 bar (100 – 120 psig) – přetlak vzduchu

Požadavky na el. napájení:

• 115/230 V, 2.8/145 A (47 – 63 Hz)
  • (doporučeno napájení od výrobce spektrometru)