Galvanic Applied Sciences

Presentación del tema: "Galvanic Applied Sciences"— Transcripción de la presentación:

1 Galvanic Applied Sciences

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

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

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

7 Analizador Modelo 903 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.

8 Principio de Medición del Analizador y Aplicaciones
Parte I. Principio de Medición del Analizador y Aplicaciones

9 Ácido Sulfhídrico (H2S)
El Ácido Sulfhídrico (H2S) 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

10 Niveles de Toxicidad del H2S

11 Principio de Funcionamiento del Analizador
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. H2S + Pb  PbS + H2O 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.

12 Cinta manchada correctamente

13 Principio de Funcionamiento del Analizador
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  H2S

14 Compuestos Sulfurados Típicos

15 Normas 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)

16 Normas ASTM

17 Medición de Azufre 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

18 Lluvia Ácida Una gran parte del SO2 (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 SO2 es la industria metalúrgica y la combustión de los azufres. S + O2 → SO2 El cual en presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, se convierte en ácido sulfúrico: SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l) Esta precipitación es Lluvia Ácida.

19 Aplicaciones de la Medición de Azufre
Refinerías Petroquímicas Gas Natural Otros

20 Aplicaciones en Refinerías
Producción de Diesel Azufre Total. Producción de Gasolina Cromatografía de Sulfuros. Propil-Mercaptano y Benceno Tiol Producción de Kerosene y otros combustibles. Producción de Gas Natural Licuado H2S, COS, Otros Sulfuros. Producción de Fuel Gas Emisiones a la atmósfera. Sulfuros Totales Reducidos. H2S, COS, MERCAPTANOS

21 Aplicaciones en Petroquímicas
En plantas de Etileno y Propileno Control de Calidad y Protección de Catalizadores. H2S, COS, MeSH, TS En Gases Licuados de Petróleo. Calidad de Alimentaciones, y protección de catalizadores. H2S, COS, TS En Gas Natural Sintético H2, CO, CO2, CH4 Trazas (ppb) de H2S y TS En la producción de Fertilizantes Protección de Catalizadores Control de Calidad de alimentación Trazas (ppb) H2S y TS

22 Aplicaciones en Gas Natural
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 H2S 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 H2S Líneas a Quemadores Regulaciones ambientales

23 Otras aplicaciones posibles
Pulpa y Papel Regulaciones Ambientales TRS - H2S, COS y Mercaptanos Generación de Potencia Vapor Térmico H2S es un producto secundario del vapor CO2 (Calidad de Comida) Calidad del Producto.

24 Descripción General del Equipo
Parte II. Descripción General del Equipo

25 Analizador 903

26 Sistema de Muestreo Filtro de Entrada Regulador de Presión @15 psig
Regulador de Flujo Humidificador de Muestras (100% HR)

27 Humidificador 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.

28 Humidificador TUBO SUMERGIDO

29 Humidificador WICK

30 Humidificador MEMBRANA PERMEABLE

31 Humidificador 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.

32 Cámara 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.

33 Cámara de Análisis y Sensor
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.

34 Cámara de Análisis y Sensor
Cámara Óptica Dependiendo de la abertura del orificio de muestreo será el rango de medida del equipo.

35 Cámara de Muestreo y Sensor

36 Sensor Bloque Sensor – Vista Superior (izquierda), Vista lateral (centro) e instalado en el analizador (derecha) 36

37 Sensor 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.

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

39 Rango de Medición La apertura del Orificio Crítico es el elemento final de control de la medición. Rangos de medida

40 Mantenimiento del Orificio Crítico
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.

41 Motor de Cinta 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”.

42 Sistema de Transporte de la Cinta
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.

43 Sistema de Transporte de la Cinta
Asegúrese que la cinta esta instalada correctamente dentro de la rueda.

44 Instalación de la Cinta

45 Contador de Cinta

46 Ventana Trasera 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.

47 Venteo del Equipo Si la presión no se mantiene lo mas constante posible se puede provocar lecturas erráticas en el equipo.

48 Sistema de Venteo 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.

49 Sistema de Venteo

50 Medición de Azufre Total

51 Horno Pirolizador 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.

52 Horno Pirolizador

53 Medición de Azufre Total - Coquificación
La Coquificación es la acumulación de residuo de carbón por falta de hidrógeno, debe mantenerse un flujo de Hidrógeno confiable hacia el tubo de cuarzo. Si la coquificación persiste aumentar el radio hidrógeno : muestra, esto se puede lograr disminuyendo el flujo de muestra. El sistema de medición de TS no puede operar sin Hidrógeno.

54 Tubo de Cuarzo Si el tubo de cuarzo se coquifica por completo se requerirá su reemplazo. El procedimiento correcto para el manejo es: Des energizar el horno de pirolisis. Cerrar el flujo de Hidrógeno Permitir que el horno se enfríe al menos durante una hora. Separar las abrazaderas (fittings) y reemplazar el tubo. Asegurarse que los fittings están limpios.

55 Tubo de Cuarzo A continuación hay un diagrama del tubo de cuarzo y sus abrazaderas. Las arandelas (O-rings) deben ser de kal-rez para soportar las altas temperaturas.

56 Revisión anti fugas del Horno
Es necesario revisar que el Horno de Pirólisis no tenga fugas después de haber reemplazado el tubo de cuarzo, esto para: Reducir el consumo de Hidrógeno. Asegurar la formación de TS completa. Proteger el calentador de la corrosión Para revisar si hay fugas se debe cerrar la salida del horno de TS y asegurando que el flujo de Hidrógeno vaya a cero.

57 Tarjeta Madre del Analizador
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.

58 Tarjeta Madre del Analizador

59 Tablero La mayoría de los diagnosticos y la configuración de los equipos se puede llevar a cabao utilizando el tablero reduciendo la necesidad de utilizar una computadora portátil. 59

60 Interfase Gráfica de Usuario
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 WindowsTM 98, 2000 and XP La conexión con el analizador es a través del puerto serial RS-232.

61 Interfase Gráfica de Usuario
Las señales de salida y alarmas son configurables. 61

62 Interfase Gráfica de Usuario
La configuración del Modbus le permite al usuario adaptar los registros y parámetros de comunicación de acuerdo a sus necesidades. 62

63 Interfase Gráfica de Usuario
Archivo de Datos: El analizador tiene la capacidad de almacenar hasta 10 meses de datos de análisis. 63

64 Interfase Gráfica de Usuario
El analizador 903 viene completo con un sistema de auditoria de datos. 64

65 Interfase Gráfica de Usuario
… e incluye una herramienta para elaborar gráficos. 65

66 Interfase Gráfica de Usuario
El software del analizador 903 soporta un sistema de generación de reportes. 66

67 Interfase Gráfica de Usuario
A través de la GUI se pueden manejar multiples entradas digitales. 67

68 Ciclo de Medición del Equipo
Parte III. Ciclo de Medición del Equipo

69 Algoritmos de Análisis
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.

70 Algoritmo de Intervalo Fijo
Inicio del Ciclo: El analizador va a cero automático. 0-150 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.

71 Algoritmo de Intervalo Fijo

72 Algoritmo de Intervalo Fijo
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 H2S requerida para obtener esta velocidad. V = бS бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido

73 Algoritmo de Intervalo Fijo
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.

74 Algoritmo de Intervalo Dinámico
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. V = бS бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido R = бV бt Donde: R = Es la rata de velocidad V = Es la velocidad de oscurecimiento t = Es el tiempo transcurrido

75 Algoritmo de Intervalo Dinámico

76 Calculo de la Concentración
V = бS бt Donde: V = Es la velocidad de oscurecimiento S = Es la lectura de oscuridad en mV t = Es el tiempo transcurrido R = бV R = Es la rata de velocidad Finalmente la concentración de H2S será igual a XH2S = K . R Donde: K = Constante de Calibración (Ganancia del Equipo) R = La rata de velocidad de oscurecimiento. XH2S = Concentración de H2S .

77 Velocidad de Respuesta
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 H2S es crítica.

78 Analisis de Alarmas Predictivo (PAA)
Constantemente se monitorea la Rata de Velocidad. Cuando la Concentración de H2S (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.

79 Operación y Detección de Problemas en el Equipo.
Parte IV. Operación y Detección de Problemas en el Equipo.

80 Presiones y Flujos de Operación
Presión de la muestra: psig. Flujo de la muestra: 2.0 (100 cc/min) La muestra debe estar limpia y seca.

81 Patrones de Calibración
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 H2S se vencen y que estos componentes son altamente reactivos.

82 Calibración del Equipo
Para completar la calibración del equipo se aplica un estándar conocido de H2S por medio de un solenoide de calibración o una válvula manual. Luego se deja que el equipo lleve a cabo el ensayo y que calcule la ganancia para lograr el estándar. La ganancia se puede ajustar automáticamente o manualmente. Luego de la calibración, la concentración de Sulfuro de Hidrogeno será:

83 Calibración del Equipo
Calibración Manual Suministrar gas de calibración a 15 psi. Purgar el regulador 10 veces para asegurar que el muestreo es exacto. Analice el gas de calibración por 10 o 15 minutos para que la lectura se estabilice. Calcular el nuevo factor de ganancia para que la lectura del analizador sea la misma del patrón de calibración.

84 Calibración del Equipo
Ajuste de la Ganancia Cal gas/analyzer reading * current gain

85 Calibración del Equipo
Calibración Automática Requiere que el equipo tenga la capacidad de hacer stream switching. El gas se analiza y se calcula una nueva ganancia automáticamente. Puede programarse. Puede iniciarse manualmente utilizando el keypad.

86 Alarma de corriente en el sensor
La intensidad de la LED se mantiene constante ajustando la cantidad de corriente que se le suministra. A medida que la intensidad de la LED disminuye, la cantidad de corriente suministrada aumenta. Puede haber polvo o residuos sólidos en la cámara de muestreo. La ventana del orificio critico esta decolorada. Envejecimiento de la LED.

87 Alarma de corriente en el sensor
Si ocurre una alarma por corriente en el sensor se debe limpiar la cámara de muestreo y reemplazar cualquier componente decolorado. Si la alarma persiste entonces el sensor debería ser reemplazado. El sensor continuará operando y dando resultados confiables aún cuando ocurra la alarma.

88 Alarma de movimiento de la cinta
Una alarma de movimiento de la cinta se generará si el contador óptico de cinta no detecta movimiento. Asegurarse que la cinta está en contacto con el contador. Asegurarse de que el contador de cinta se mueve cuando la cinta pasa a través de él.

89 Mala Repetibilidad Asegúrese que la cinta esta instalada apropiadamente. La cinta debe ajustarse al canal de la cámara de muestreo. Probar con el patrón de calibración. Asegúrese que el venteo funciona apropiadamente. Asegúrese que las manchas no se solapan. Asegúrese que el orificio crítico fue instalado correctamente.

90 Revisión de la Instalación de la Cinta.

91 Revisión de la instalación de la Cinta (Para Humidificador Nafion Style

92 Revisión del Venteo

93 Revisión del Venteo (Para Humidificador Nafion Style)

94 Parte V. Mantenimiento

95 4 - 6 Semanas Cambiar cinta según se necesita y reiniciar el contador de cinta. Limpiar cámara de muestreo para librarla de polvo de la cinta para evitar alarmas por fallos de sensor. Completar la solución de Ácido Acético. Revisar que la presión y el flujo sean el correcto Revisar el venteo del equipo.

96 Cuando se cambie la cinta
Calibrar o Validar el analizador utilizando un Gas Patrón conocido.

97 2 Meses Inspeccionar y cambiar el elemento filtrante según se requiera. Si la unidad hace la medición de TS revisar si hay coque o fugas. Para revisar si hay fugar en el Horno de Pirolisis, cerrar la salida y revisar el consumo de Hidrógeno y los medidores de flujo de muestra. Deberían irse a cero. Reemplazar las arandelas de ser necesario.

98 3 Meses Calibrar el instrumento.

99 6 Meses Desarmar completamente y limpiar la cámara de muestreo. Reemplazar las arandelas y la ventana trasera según sea necesario.