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Galvanic Applied Sciences. Galvanic Applied Sciences Inc. es una compañía basada en Canadá con instalaciones en Boston (EEUU) y Londres (RU), que además.

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1 Galvanic Applied Sciences

2 Galvanic Applied Sciences Inc. es una compañía basada en Canadá con instalaciones en Boston (EEUU) y Londres (RU), que además cuenta con representación en todo el mundo. La compañía desarrolla tecnología para el análisis de líquidos y gases en líneas de proceso. Head Office 7000 Fisher Road SE, Calgary, Alberta, Canada Website:

3 Analizadores de Azufre Total y Ácido Sulfhídrico por Cinta de Acetato Analizadores para Procesos de Recuperación de Azufre Cromatógrafo de Azufres Cromatógrafo de Gas Natural para medir Poder Calorífico y Composición. Correctores Electrónicos de Volumen

4 Analizadores Ópticos y Acústicos para medir Color, Turbidez y Sólidos Suspendidos Viscosímetros en Línea Tituladores Automaticos en Línea Analizadores Programables Ultravioleta

5

6 Analizadores de Azufre Total y Ácido Sulfhídrico 903/903TS

7 Analizador con plataforma de 3era. Generación y Avances significativos: Censores Digitales. Algoritmo dinámico de medición. Software Mejorado Capacidad de Almacenamiento. Comunicaciones avanzadas. Mejor linealidad y costos de mantenimiento menores. Tecnología probada y confiable. A NALIZADOR M ODELO 903

8 P RINCIPIO DE O PERACIÓN

9 Primer Principio: Reacción Química con la Cinta de Acetato El Ácido Sulfhídrico reacciona con el Acetato de Plomo generando una mancha de Sulfuro de Plomo. H 2 S + Pb PbS + H 2 O Utilizando una cinta de Acetato de Plomo se puede detectar la formación de la mancha de Sulfuro de Plomo. La cinta de Acetato es un método 100% específico. P RINCIPIO DE F UNCIONAMIENTO DEL A NALIZADOR

10 C INTA MANCHADA CORRECTAMENTE

11 P RINCIPIO DE O PERACIÓN Otras características: Sensibilidad a niveles bajos de H 2 S (ppb a ppm) La medición con cinta de acetato es completamente específica. 1% de linealidad a lo largo del rango de medición. Los analizadores de cinta de acetato son fáciles de usar y mantener (bajo costo post venta). Son menos caros que otras tecnologías.

12 Sensor Block Detail Tape Into Sensor Block C INTA AVANZANDO HACIA EL SENSOR

13 Segundo Principio: Pirólisis de los compuestos Sulfurados Se conoce como Azufre Total (TS) a la suma de todos los compuestos de Azufre (R- S) en la corriente, y se expresan como un total en ppm de cada componente según su peso molecular. Todos los compuestos Sulfurados cuando se llevan a 900°C se transforman por Pirolisis en Ácido Sulfhídrico. (la pirolisis es el cambio que sufren las moléculas por acción del calor donde se reordenan y forman otros compuestos diferentes) Utilizando la cinta de acetato y provocando la pirolisis de los compuestos sulfurados se puede determinar el Azufre Total en una corriente de proceso. R-S + Calor H 2 S P RINCIPIO DE F UNCIONAMIENTO DEL A NALIZADOR

14 M EDICIÓN DE A ZUFRE T OTAL Todos los azufres se convierten en H 2 S al pasar por el Horno Pirolizador.

15 M EDICIÓN DE A ZUFRE T OTAL Capacidades para analizar rangos bajos de Azufre total como H 2 S (0-20 ppm) y altos rangos ( ppm) en un solo analizador. El analizador 903 puede funcionar de forma dual. El equipo cuenta con un sistema de cierre de paso de Hidrógeno reduciendo su consumo un 50%.

16 C OMPUESTOS S ULFURADOS T ÍPICOS

17 N ORMAS ASTM Muchas agencias de regulación ambiental e Industrial como EPA y DOT, utilizan las normas ASTM como estándares La medición con Cinta de Acetato se apega a las siguientes: D D D D (norma más común)

18 N ORMAS ASTM

19 A PLICACIONES DE LA M EDICIÓN DE H 2 S Y A ZUFRE T OTAL

20 M EDICIÓN DE A ZUFRE El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante e insípido. El azufre se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas y en sus formas reducidas formando sulfuros y sulfosales o bien en sus formas oxidadas como sulfatos. La combustión de este compuesto genera Óxido de Azufre, que entre otros efectos secundarios puede generar lluvia ácida. S

21 L LUVIA Á CIDA Una gran parte del SO 2 (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. Sin embargo, una de las fuentes de SO 2 es la industria metalúrgica y la combustión de los azufres. S + O 2 SO 2 El cual en presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, se convierte en ácido sulfúrico: SO 3( g ) + H 2 O ( l ) H 2 SO 4( l ) Esta precipitación es Lluvia Ácida.

22 El Ácido Sulfhídrico (H 2 S) es de la familia química de los Ácidos Halogenados. Este compuesto químico es altamente toxico y altamente corrosivo, pues el Azufre (S) es de naturaleza sumamente reactiva. También se le conoce con otros nombres: - Sulfuro de Hidrogeno - Gas Amargo (Sour Gas) - Hidrogeno Sulfurado Á CIDO S ULFHÍDRICO (H 2 S)

23 N IVELES DE T OXICIDAD DEL H 2 S

24 A PLICACIONES DE LA M EDICIÓN DE A ZUFRE Refinerías Petroquímicas Gas Natural Otros

25 Producción de Diesel Azufre Total. Producción de Gasolina Azufre Total. Cromatografía de Sulfuros. Propil-Mercaptano y Benceno Tiol Producción de Kerosene y otros combustibles. Producción de Gas Natural Licuado H 2 S, COS, Otros Sulfuros. Producción de Fuel Gas Emisiones a la atmósfera. Sulfuros Totales Reducidos. H 2 S, COS, MERCAPTANOS A PLICACIONES EN R EFINERÍAS

26 A PLICACIONES EN P ETROQUÍMICAS En plantas de Etileno y Propileno Control de Calidad y Protección de Catalizadores. H 2 S, COS, MeSH, TS En Gases Licuados de Petróleo. Calidad de Alimentaciones, y protección de catalizadores. H 2 S, COS, TS En Gas Natural Sintético H 2, CO, CO 2, CH 4 Control de Calidad y Protección de Catalizadores. Trazas (ppb) de H 2 S y TS En la producción de Fertilizantes Protección de Catalizadores Control de Calidad de alimentación Trazas (ppb) H 2 S y TS

27 A PLICACIONES EN G AS N ATURAL Gasoductos Calidad de Producto Odorantes Análisis de Mercaptanos para asegurar que el olor es apropiado. Análisis para asegurar que el olor y el gas están separados apropiadamente Control de Corrosión H 2 S en la corriente Producción de Gas Natural Calidad del Producto. Típicamente la concentración permitida de componentes de Azufre es 4 ppm para H2S y 16 ppm para TS (o ¼ de grano y 1 grano respectivamente) Entrada a la planta de proceso. Altas concentraciones de H 2 S Líneas a Quemadores Altas concentraciones de H 2 S Regulaciones ambientales

28 O TRAS APLICACIONES POSIBLES Pulpa y Papel Regulaciones Ambientales TRS - H 2 S, COS y Mercaptanos Generación de Potencia Vapor Térmico H 2 S es un producto secundario del vapor CO 2 (Calidad de Comida) Calidad del Producto.

29 C ICLO DE M EDICIÓN

30 A LGORITMOS DE A NÁLISIS El analizador 903 puede ser configurado de dos diferentes maneras. Análisis de Intervalo Fijo. Usado por los modelos 801 y 902. Análisis de Intervalo Dinámico Para mejorar la exactitud y la linealidad de la medición con cinta de Acetato de Plomo.

31 A LGORITMO DE I NTERVALO F IJO Inicio del Ciclo: El analizador va a cero automático segs.: La muestra corre y oscurece la cinta, el analizador monitorea la velocidad pero no calcula la concentración segs.: El analizador mide la velocidad y calcula la concentración.

32 A LGORITMO DE I NTERVALO F IJO

33 Cada mancha representa un ciclo de medición. Cada ciclo es de 3 minutos. Durante cada ciclo, el microprocesador monitorea la rata de oscurecimiento y calcula la concentración de H 2 S requerida para obtener esta velocidad. A LGORITMO DE I NTERVALO F IJO V = бS бt бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido

34 El tiempo del análisis es fijo sin importar la composición de la muestra Este tipo de procedimiento no funciona bien con rangos altos, porque pierde linealidad. La velocidad de la reacción varia con el tiempo. A LGORITMO DE I NTERVALO F IJO

35 El algoritmo de Intervalo dinámico evalúa la segunda derivada de la ecuación de Velocidad para encontrar donde se registra la máxima velocidad de variación. La velocidad de la reacción se calcula donde hay la máxima variación de la velocidad. A LGORITMO DE I NTERVALO D INÁMICO V = бS бt бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido R = бV бt бt Donde: R = Es la rata de velocidad V = Es la velocidad de oscurecimiento t = Es el tiempo transcurrido

36 A LGORITMO DE I NTERVALO D INÁMICO

37 Finalmente la concentración de H 2 S será igual a X H2S = K. R Donde: K = Constante de Calibración (Ganancia del Equipo) R = La rata de velocidad de oscurecimiento. X H2S = Concentración de H 2 S. C ALCULO DE LA C ONCENTRACIÓN V = бS бt бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido R = бV бt бt Donde: R = Es la rata de velocidad V = Es la velocidad de oscurecimiento t = Es el tiempo transcurrido

38 La velocidad de respuesta tiene gran importancia en algunas aplicaciones: Transferencia de Custodios. Salidas de Planta de Procesamiento. El equipo cuenta con un sistema de Análisis de Alarmas Predictivo (PAA) que se puede utilizar cuando la velocidad de respuesta es vital y la concentración de H 2 S es crítica. V ELOCIDAD DE R ESPUESTA

39 Constantemente se monitorea la Rata de Velocidad. Cuando la Concentración de H 2 S (K x R) excede un punto previamente establecido según la aplicación el analizador automáticamente entra en modo alarma, sin importar en que punto del ciclo se encuentra la medición. El punto de alarma previamente establecido es la alarma alta del sistema. A NALISIS DE A LARMAS P REDICTIVO (PAA)

40 L INEALIDAD DE LA MEDICIÓN Algoritmo Dinámico en un rango de 0 a 20 ppm

41 L INEALIDAD DE LA MEDICIÓN Expected [H2S] (ppm) Reported [H2S] (ppm) LinearityIdealPoly. (Linearity)Linear (Ideal) Algoritmo Fijo en un rango de 0 a 20 ppm

42 L INEALIDAD DE LA MEDICIÓN Algoritmo Dinámico en un rango de 0 a 500 ppm Expected LinearityIdealLinear (Linearity)Linear (Ideal)

43 La medición del analizador es lineal y repetible en rangos de ppb hasta ppm. y = x R² = Expected [H2S] (ppb) LinearityIdealLinear (Linearity)Linear (Ideal) L INEALIDAD DE LA MEDICIÓN Algoritmo Dinámico en un rango de 0 a 278 ppb

44 L INEALIDAD DE LA MEDICIÓN Expected [H2S] (ppm) Reported [H2S] (ppm) LinearityIdealLinear (Linearity)Linear (Ideal) Algoritmo Dinámico en un rango de 0 a 2000 ppm

45 El analizador 903 puede soportar cambios dinámicos de rango lo cual le permite entrar en modo over-range de medición. A MPLIO R ANGO D INÁMICO

46 D ESCRIPCIÓN DEL A NALIZADOR

47 S ISTEMA DE M UESTREO Los analizadores de cinta de acetato requieren que las muestras lleguen limpias y secas a la etapa de medición. Los sistemas de muestreo se elaboran para cada aplicación en particular. Es critico conocer las características de la muestra a analizar.

48 A NALIZADOR 903

49 S ISTEMA DE M UESTREO Filtro de Entrada Regulador de psig Regulador de Flujo Humidificador de Muestras (100% HR)

50 H UMIDIFICADOR El sistema de humidificación es una solución de Ácido Acético al 5% de tipo burbujeo. Esto se hace para asegurar mayor estabilidad y uniformidad en las medidas, pues todas se llevan a 100% de Humedad Tres tipos disponibles.

51 H UMIDIFICADOR DIP TUBE

52 H UMIDIFICADOR WICK

53 H UMIDIFICADOR MEMBRANA PERMEABLE

54 H UMIDIFICADOR El Humidificador más común es el de Membrana Permeable. El tubo debe ser traslucido Si el tubo se oscurece de alguna manera debe ser reemplazado. La solución debe estar por encima de la línea roja.

55 C ÁMARA DE MUESTREO La cámara de muestreo lleva la muestra hacia la cinta de acetato. Debe mantenerse limpia y libre de obstáculos. La cámara de muestreo La apertura de la cámara de muestreo se debe limpiar cada vez que se reemplace la Cinta de Acetato. La cámara de muestreo debe ser desensamblada y limpiada una vez al año.

56 La cinta entra en contacto con el gas y se oscurece. El sensor mide la tasa de oscurecimiento de la cinta; gracias a que un diodo emite luz hacia la cinta y la luz que se refleja se convierte en una lectura de mili voltaje. C ÁMARA DE A NÁLISIS Y S ENSOR

57 Cámara Óptica Dependiendo de la abertura del orificio de muestreo será el rango de medida del equipo. C ÁMARA DE A NÁLISIS Y S ENSOR

58 C ÁMARA DE M UESTREO Y S ENSOR

59 S ENSOR Bloque Sensor – Vista Superior (izquierda), Vista lateral (centro) e instalado en el analizador (derecha)

60 S ENSOR Información Técnica Sensor controlado por un microprocesador Compensación por desviación, envejecimiento y variaciones en la cinta. Cero automático. Span automático. Procesamiento digital de la señal para mejorar la exactitud y la repetibilidad. Compensación automática por variaciones en la intensidad de la LED. Convertidor de señal de 24 BIT ADC para mediciones in situ. Recibe y procesa señales del contador de cinta y el sensor óptico de falta de cinta.

61 S ENSOR El rango en mV es 0 – 2500 mV La intensidad luminosa de la LED se compensa después de cada análisis Estabilidad mejorada.

62 R ANGO DE M EDICIÓN La apertura del Orificio Crítico es el elemento final de control de la medición. Rangos de medida

63 M ANTENIMIENTO DEL O RIFICIO C RÍTICO El orificio crítico (apertura) debe estar limpio y no descolorado (La decoloración puede absorber luz). La apertura no debe tener grietas o fracturas porque pueden desviar la luz. La apertura debe estar sellada en la cámara de muestreo con Silicon para asegurar el flujo correcto de muestra a través de ella.

64 El motor que mueve la cinta es electrónico de pasos, lo cual hace que el motor se mueva solamente lo necesario, y que sea completamente configurable. La ventaja de este tipo de motor es que necesita muy pocas piezas y se puede graduar con mucha precisión. Un microprocesador hace que el motor mueva la cinta hasta encontrar más cinta limpia. M OTOR DE C INTA

65 La cinta se mueve y se coloca frente al sensor óptico, cuando se acaba es necesario reemplazarla. Un decodificador óptico se utiliza para medir la cantidad de cinta que se mueve a través del analizador Este se puede utilizar como herramienta de diagnóstico Asegura que la cantidad apropiada de cinta se mueve después de cada ciclo de análisis. S ISTEMA DE T RANSPORTE DE LA C INTA

66 Asegúrese que la cinta esta instalada correctamente dentro de la rueda.

67 I NSTALACIÓN DE LA C INTA

68 C ONTADOR DE C INTA

69 V ENTANA T RASERA La ventana trasera se utiliza para aislar el bloque sensor del proceso. Debe estar limpia y no descolorada. Las decoloraciones absorben luz y disminuyen la sensibilidad. Las grietas o rayas pequeñas no absorben luz, los defectos grandes pueden provocar la refracción de la luz. La ventana tiene que estar lo más limpia que se pueda.

70 V ENTEO DEL E QUIPO Si la presión no se mantiene lo mas constante posible se puede provocar lecturas erráticas en el equipo.

71 S ISTEMA DE V ENTEO Pequeñas cantidades de contra presión en la línea de venteo o largas corridas de tubería provocan lecturas erráticas en el equipo. La línea de venteo debe ser tan corta como sea posible. La línea de venteo debe estar levemente inclinada para evitar la acumulación de líquidos. Se recomienda la instalación de mosquiteros. Se recomienda utilizar venteo forzado para eliminar la contrapresión en la línea de venteo.

72 S ISTEMA DE V ENTEO

73 M EDICIÓN DE A ZUFRE T OTAL

74 H ORNO P IROLIZADOR El Horno Pirolizador es un tubo hecho de cuarzo calentado eléctricamente, por donde correrá la muestra y se mezclará con Hidrógeno para provocar la pirólisis.

75 H ORNO P IROLIZADOR

76 El interruptor de flujo de Hidrogeno evita que se consuma cuando el equipo esta en un ciclo de H 2 S, reduciendo aproximadamente 50% del consumo total. M EDICIÓN DE A ZUFRE T OTAL

77 Hydrogen pressure transducer monitors the H 2 pressure and can sequence off the total sulfur option if H 2 falls below an alarm value reducing the potential for fouling of the total sulfur furnace T OTAL S ULPHUR M EASUREMENT

78 Optional 4-20 mA input The Btu value can be input as a 4-20mA and the analyzer can bypass the Total Sulfur option if an alarm condition occurs that may cause fouling due to heavy hydrocarbons This will provide an increase in reliability and decrease unscheduled maintenance T OTAL S ULPHUR M EASUREMENT

79 T ARJETA M ADRE DEL A NALIZADOR La tarjeta madre del analizador ejecuta todos los calculas y maneja las señales electrónicas de entrada y salida. Control del movimiento de la Cinta Alimentación del Sensor Conexione Eléctricas Manejo de 8 Solenoides para intercambio de corrientes. Manejo de 6 Relays Manejo de las 6 Salidas Análogas ( mA) Manejo de 8 Entradas Discretas.

80 T ARJETA M ADRE DEL A NALIZADOR

81 I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO El analizador 903 de Galvanic viene con una interfase gráfica para usuarios (GUI): La GUI permite la comunicación y configuración del equipo utilizando un computador portátil. Opera en Windows TM 98, 2000 and XP La conexión con el analizador es a través del puerto serial RS-232.

82 El estatus completo del analizador está disponible a través de la interfase gráfica de usuarios (GUI) ya sea por conexión por medio de Modem o ModBus. I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO

83 I NTFERFASE G RÁFICA DE U SUARIO Las señales de salida y alarmas son configurables.

84 I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO La configuración del Modbus le permite al usuario adaptar los registros y parámetros de comunicación de acuerdo a sus necesidades.

85 I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO Archivo de Datos: El analizador tiene la capacidad de almacenar hasta 10 meses de datos de análisis.

86 I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO El analizador 903 viene completo con un sistema de auditoria de datos.

87 … e incluye una herramienta para elaborar gráficos. I NTERFASE G RAFICA DE U SUARIO

88 I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO El software del analizador 903 soporta un sistema de generación de reportes.

89 A través de la GUI se pueden manejar múltiples entradas digitales. I NTERFASE G RÁFICA DE U SUARIO

90 C ONEXIÓN PARA COMPUTADORES El analizador permite conexión vía ModBus RS-232, USB y LAN seleccionables en campo.

91 T ABLERO La mayoría de los diagnósticos y la configuración de los equipos se puede llevar a cabo utilizando el tablero reduciendo la necesidad de utilizar una computadora portátil.

92 D ISPLAY El 903 posee indicadores para operadores tipo LED para determinar parámetros de funcionamiento a simple vista.

93 C ALIBRACIÓN A UTOMÁTICA El analizador 903 puede calibrarse automáticamente, el software le permite revisar el Span, el Zero y el gas de referencia.

94 O PERACIÓN DEL A NALIZADOR

95 P RESIONES Y F LUJOS Presión de la muestra: psig. Flujo de la Muestra:2.0 (100 cc/min) La muestra debe estar limpia y seca.

96 P ATRONES DE C ALIBRACIÓN El analizador 903 requiere Gases Patrones para su calibración. Los Gases pueden ser usados para validación y detección de fallas. La concentración en el gas de calibración debe ser 75% de la lectura completa, o debe estar alrededor del punto de interés de la lectura. Se debe recordar que los patrones de H 2 S se vencen y que estos componentes son altamente reactivos.

97 C ARACTERÍSTICAS DEL E QUIPO

98 903 VS. 902 D ESEMPEÑO

99 903 VS. 902 F UNCIONES

100 903 VS. 902 E SPECIFICACIONES DEL I NSTRUMENTO

101

102 903 VS. 902 C OMUNICACIONES / I NTERFASE

103

104 R ESUMEN

105 B ENEFICIOS DEL 903 Alarmas Rápidas < 20 segundos para respuesta de alarma. Costo de adquisición y mantenimiento reducidos. La cinta de acetato dura dos veces mas que en otros analizadores similares. Calibración automática del censor colorimétrico digital. Medición de consumo de cinta. Sistema diseñado para reducir el consumo de oxígeno al menos 50% El transductor de presión de Hidrogeno va a evitar que se coquifique el sistema de Azufre Total en caso de falta de Hidrógeno en la pirólisis.

106 B ENEFICIOS DEL 903 Exactitud de la medición Rango Dinámico: ppm sin dilución; 0-100% con dilución Linealidad: ±1% del rango completo Repetibilidad: ±1% de la escala completa a > 1ppm Capacidad de medición fuera de rango. Comunicaciones Versátiles Capacidades RTU(: MODBUS en RS-232, RS-485, USB, Ethernet y Arcnet I/O Análogas: 6 salidas & 4 entradas Digitales: 8 entradas, 6 relays y 8 solenoides.

107 Operación sin interrupción Fuente de poder Dual Redundante. Manejo de hasta 4 corrientes. Múltiples Rangos de Medición. Cada corriente puede manejar calibraciones independientes. Aprobación CSA. Certificación ISO. Soportado por una compañía con más de 30 años de experiencia. B ENEFICIOS DEL 903

108 R ESUMEN No hay tecnología que se compare con la cinta de Acetato para la medición de bajos niveles de H 2 S. El 903 de Galvanic Applied de Sciences Inc es el analizador de cinta de acetato más avanzado del mundo. Linealidad de ±1% en un rango de pmm Rendimiento de cinta hasta dos veces mayor al de la competencia.

109 ¡GRACIAS!


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