تتعامل محطات معالجة الغاز الطبيعي مع كميات كبيرة من الهيدروكربونات في ظل ضغوط وظروف تشغيل متغيرة. ونتيجة لذلك، قد يصعب تتبع حتى التغيرات الطفيفة في انبعاثات الهيدروكربونات دون قياس مستمر.
A محلل المركبات العضوية المتطايرة يقيس الجهاز باستمرار تركيزات الهيدروكربونات في محطات معالجة الغاز الطبيعي. وبحسب التطبيق، يمكنه قياس إجمالي الهيدروكربونات (THC) أو الهيدروكربونات غير الميثانية (NMHC)، مما يدعم مراقبة الانبعاثات، والتحكم في العمليات، والإدارة البيئية.
بالنسبة للمشترين، يمكن أن يوفر اختيار محلل هيدروكربونات مُهيأ بشكل صحيح بيانات مستمرة عن الهيدروكربونات لرصد الانبعاثات، والتحكم في العمليات، والإدارة البيئية. ومع ذلك، فإن تعريف القياس مهم لأن المركبات العضوية المتطايرة، والهيدروكربونات الكلية، والهيدروكربونات غير الميثانية مصطلحات مترابطة، لكنها لا تعني الشيء نفسه.
ما هو جهاز تحليل المركبات العضوية المتطايرة وماذا يقيس فعلياً؟
جهاز تحليل المركبات العضوية المتطايرة هو أداة مصممة لقياس تركيزات المركبات العضوية المتطايرة أو الهيدروكربونات ذات الصلة في تيار غازي. وبحسب تقنية الجهاز وتطبيقه، قد يُظهر الجهاز تركيزات إجمالي الهيدروكربونات، أو الهيدروكربونات غير الميثانية، أو المركبات العضوية المتطايرة، أو مركبات فردية.
النقطة المهمة هي أن مصطلح "محلل المركبات العضوية المتطايرة" لا يحدد تلقائيًا قياسًا واحدًا محددًا. فالمعيار المطلوب يعتمد على تركيب الغاز، وطريقة التحليل، ونطاق القياس، وأساس إعداد التقارير، والمعيار المطبق.
ما هي المركبات العضوية المتطايرة؟
يشير مصطلح VOC إلى المركبات العضوية المتطايرة. وبشكل عام، تُعدّ المركبات العضوية المتطايرة مركبات عضوية تحتوي على الكربون، ويمكنها المشاركة في التفاعلات الكيميائية الضوئية في الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن التعريف التنظيمي أكثر تحديدًا.
على سبيل المثال، تُعرّف وكالة حماية البيئة الأمريكية المركبات العضوية المتطايرة بموجب المادة 51.100 من قانون اللوائح الفيدرالية (40 CFR 51.100)، وتستثني المركبات التي ثبت أن تفاعلها الكيميائي الضوئي ضئيل للغاية. يُعدّ الميثان والإيثان من بين الأمثلة المهمة على المركبات المستثناة بموجب التعريف الفيدرالي. وهذا يعني أن المركبات العضوية المتطايرة لا تقتصر ببساطة على "جميع الهيدروكربونات الموجودة في الغاز".
يُعد هذا التمييز مهمًا في معالجة الغاز الطبيعي لأن الميثان يمكن أن يمثل جزءًا رئيسيًا من تيار الهيدروكربونات مع استبعاده من تعريف المركبات العضوية المتطايرة التنظيمي لوكالة حماية البيئة.
بالإضافة إلى ذلك، قد تختلف تعريفات ومقاييس المركبات العضوية المتطايرة باختلاف السلطات القضائية واللوائح. وتشير وكالة حماية البيئة الأمريكية إلى أن الكمية والتركيب المقاسين قد يختلفان باختلاف طريقة القياس والسياق التنظيمي. بالنسبة للمشترين، يُفضي هذا إلى قاعدة بسيطة: تحديد المعايير التنظيمية أو معايير العملية المطلوبة قبل اختيار جهاز التحليل.
ما هو NMHC؟
يشير اختصار NMHC إلى الهيدروكربونات غير الميثانية. وكما يوحي الاسم، فإن NMHC يمثل الهيدروكربونات الأخرى غير الميثان. ومع ذلك، فإن النتيجة الفعلية تعتمد على طريقة التحليل، ومنهجية المعايرة، وتركيب الغاز، وأساس القياس، والمعيار المطبق.
يُعدّ هذا التمييز بالغ الأهمية في معالجة الغاز الطبيعي، إذ يُمكن أن يؤثر الميثان بشكل كبير على قياس إجمالي الهيدروكربونات. ويُقدّم عمل وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بشأن عامل انبعاثات الغاز الطبيعي مثالاً مفيداً على ذلك: فقد استخدمت الوكالة بيانات الهيدروكربونات غير الميثانية (NMHC) كأساس لتقدير انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة الناتجة عن احتراق الغاز الطبيعي، ثم طبّقت تعديلات على مركبات مثل الإيثان والفورمالديهايد.
لذا، يمكن أن يكون NMHC مقياسًا مفيدًا لتقييم الانبعاثات المتعلقة بالمركبات العضوية المتطايرة، ولكن NMHC والمركبات العضوية المتطايرة التنظيمية ليست متطابقة تلقائيًا.
ما هي تطبيقات معالجة الغاز الطبيعي التي تحتاج إلى محلل المركبات العضوية المتطايرة؟
A محلل المركبات العضوية المتطايرة يمكن أن تُضيف هذه التقنية قيمةً حيثما تتطلب تيارات الغاز الغنية بالهيدروكربونات قياسًا مستمرًا أو تحليلًا للاتجاهات. مع ذلك، لا يتطلب كل مصدر انبعاثات نفس تكوين جهاز التحليل. يعتمد الحل الأمثل على تركيبة الغاز، والمركبات المستهدفة، ونطاق التركيز، وهدف الرصد.
| تطبيقات معالجة الغاز الطبيعي | لماذا يُعد تحليل صوت المستهلك مهمًا؟ | التركيز النموذجي للمراقبة |
|---|---|---|
| وحدات معالجة الغاز | تتبع تغيرات الهيدروكربونات أثناء المعالجة | مادة THC، ومادة NMHC، ومركبات عضوية متطايرة مختارة |
| الضواغط | التحقق من انبعاثات الهيدروكربونات وتغييرات العمليات | THC، NMHC |
| وحدات التجفيف | مراقبة الهيدروكربونات المرتبطة بتيارات التهوية | THC، NMHC، المركبات العضوية المتطايرة |
| إزالة الغاز الحمضي | تحديد خصائص الهيدروكربونات في فتحات التهوية الصناعية | مادة THC، ومادة NMHC، ومركبات عضوية متطايرة مختارة |
| خزانات التخزين | مراقبة انبعاثات الأبخرة الغنية بالهيدروكربونات | THC، NMHC، BTEX |
| أنظمة الشعلة | تقييم محتوى الهيدروكربونات في التدفقات الناتجة عن الشعلات | مادة THC، ومادة NMHC، وبعض الهيدروكربونات المختارة |
| مراقبة تسرب المعدات | تحديد انبعاثات الهيدروكربونات غير الطبيعية | المركبات العضوية المتطايرة، رباعي هيدروكانابينول |
باختصار، يحدد التطبيق إعدادات جهاز التحليل. يُعدّ كل من قياس اتجاه تركيز رباعي هيدروكانابينول البسيط، وقيمة الهيدروكربونات غير الميثانية، والتحليل التفصيلي لمركبات BTEX مهام قياس مختلفة.
ما الفرق بين المركبات العضوية المتطايرة (VOC) ومركب رباعي هيدروكانابينول (THC) ومركب N-ميثيل هيدروكانابينول (NMHC)؟
المصطلحات مترابطة بشكل وثيق، لكن كل منها يجيب على سؤال قياس مختلف.
| مصطلح | معنى | هل يشمل ذلك غاز الميثان؟ | تطبيق نموذجي |
|---|---|---|---|
| المركبات العضوية المتطايرة | المركبات العضوية المتطايرة المحددة بموجب اللوائح أو الطرق المعمول بها | عادة ما يتم استبعادها بموجب تعريف المركبات العضوية المتطايرة التنظيمي لوكالة حماية البيئة | الانبعاثات البيئية |
| THC | إجمالي الهيدروكربونات المقاسة بطريقة تحليلية محددة | عادة نعم | مراقبة العمليات والانبعاثات |
| NMHC | الهيدروكربونات غير الميثانية | لا | مراقبة انبعاثات الهيدروكربونات |
| تشو | الميثان | نعم | تصحيح غاز الوقود والميثان |
| مركبات عضوية متطايرة محددة | مركبات فردية مثل البنزين أو التولوين | لا | المراقبة الخاصة بكل مركب |
هذا التمييز الأخير بالغ الأهمية. تُظهر الوثائق الفنية الخاصة بوكالة حماية البيئة أن تقديرات انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة قد تتطلب تعديلات على قياسات الهيدروكربونات غير الميثانية بدلاً من مجرد التعامل مع الهيدروكربونات غير الميثانية على أنها مركبات عضوية متطايرة.
ما هي أفضل تقنية لتحليل المركبات العضوية المتطايرة لقياس الهيدروكربونات والهيدروكربونات غير الميثانية؟
تعتمد أفضل تقنية لتحليل المركبات العضوية المتطايرة على احتياجات المصنع من المعلومات. عادةً ما يكون كاشف التأين اللهبي (FID) خيارًا قويًا لقياس الهيدروكربونات الكلية/الهيدروكربونات غير الميثانية بشكل مستمر، بينما يصبح كل من مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) والكروماتوغرافيا الغازية (GC) أكثر فائدة عندما يحتاج المهندسون إلى مركبات فردية أو إلى تحليل شامل لتركيب الغاز.
| التكنولوجيا | القياس النموذجي | الميزة الرئيسية |
|---|---|---|
| ااا | مادة THC، مادة NMHC، الهيدروكربونات | حساسية عالية واستجابة مستمرة سريعة |
| NDIR | هيدروكربونات مختارة، ثاني أكسيد الكربون، الميثان | القياس المستمر العملي |
| TDLAS | الغازات المستهدفة المختارة | انتقائية عالية |
| F | مركبات عضوية متطايرة وغازات متعددة | تحليل متعدد المكونات |
| GC | الهيدروكربونات الفردية | تحديد المكونات بالتفصيل |
في مجال معالجة الغاز الطبيعي، يُعدّ هذا التمييز بالغ الأهمية. فالمصنع الذي يبحث عن قيمة واحدة مستمرة للهيدروكربونات الكلية (THC) أو الهيدروكربونات غير الميثانية (NMHC) لا يحتاج بالضرورة إلى تحليل كامل لكل مكون على حدة. من ناحية أخرى، قد تتطلب التطبيقات التي تشمل البنزين أو التولوين أو الزيلين أو غيرها من الهيدروكربونات الفردية طريقة تحليلية أكثر تفصيلاً.
لذا، إذا كان المشتري يحتاج فقط إلى قيمة THC أو NMHC مستمرة، فقد يوفر جهاز كروماتوغرافيا الغاز (GC) قدرة تحليلية أكثر من اللازم. أما إذا كان المشتري بحاجة إلى معرفة أنواع الهيدروكربونات الموجودة، يصبح جهاز GC خيارًا أكثر جاذبية. وبالتالي، يبدأ اختيار التقنية من مسألة القياس، وليس من علامة الجهاز.
كيف تقوم شركة ESEGAS بتصميم نظام تحليل المركبات العضوية المتطايرة لمحطات معالجة الغاز الطبيعي؟
في تطبيقات معالجة الغاز الطبيعي، يستخدم محلل المركبات العضوية المتطايرة ESEGAS تقنية كروماتوغرافيا الغاز مع كاشف تأين اللهب (GC-FID) لقياس مركبات سلسلة البنزين، والهيدروكربونات الكلية (THC)، والهيدروكربونات غير الميثانية (NMHC)، مما يسمح للنظام بدمج المراقبة المستمرة للهيدروكربونات مع تحليل أكثر تفصيلاً للمكونات. وهذا مفيد بشكل خاص عندما يحتاج المصنع إلى أكثر من قيمة واحدة للهيدروكربونات الكلية.
يستخدم نظام ESEGAS GC-FID تقنية كروماتوغرافيا الغاز لفصل مكونات الهيدروكربونات قبل الكشف عنها بواسطة كاشف التأين اللهبي (FID). وهذا يتيح لجهاز تحليل المركبات العضوية المتطايرة الوصول إلى معلومات خاصة بكل مركب وبيانات تركيز الهيدروكربونات.
يمكن فهم المسار التحليلي الأساسي على النحو التالي:
غاز العملية ← تهيئة العينة ← الفصل باستخدام كروماتوغرافيا الغاز ← الكشف باستخدام كاشف تأين اللهب ← معالجة البيانات ← الهيدروكربونات الكلية / الهيدروكربونات غير الميثانية / الهيدروكربونات المستهدفة
تُعد هذه البنية مفيدة عندما تتضمن مواصفات العميل كلاً من مراقبة الهيدروكربونات على نطاق واسع ومركبات مختارة مثل البنزين أو التولوين أو الزيلين.
تتمثل الميزة الرئيسية في المرونة. إذ يمكن للمصنع الحصول على معلومات حول إجمالي الهيدروكربونات (THC) والهيدروكربونات غير الميثانية (NMHC) مع فحص مكونات هيدروكربونية محددة في الوقت نفسه. وهذا ما يجعل النظام مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج فيها فرق المشتريات إلى كل من المراقبة الروتينية ومعلومات معمقة عن العمليات دون الحاجة إلى تركيب أنظمة تحليلية منفصلة تمامًا.
والأهم من ذلك، أن ESEGAS يمكنها تكوين نظام القياس وفقًا لتكوين الغاز الفعلي للعميل ونطاق التركيز وهدف المراقبة بدلاً من اختيار التكنولوجيا بناءً على مواصفات المركبات العضوية المتطايرة العامة.
خاتمة
تتطلب مركبات THC وNMHC والهيدروكربونات الفردية أساليب تحليلية مختلفة. يُعدّ كاشف التأين اللهبي (FID) مناسبًا تمامًا للقياس المستمر لمركبات THC/NMHC، بينما يوفر جهاز كروماتوغرافيا الغاز مع كاشف التأين اللهبي (GC-FID) تحديدًا إضافيًا للمكونات لمركبات مثل البنزين والتولوين والزيلين.
بالنسبة لمحطات معالجة الغاز الطبيعي، تستخدم ESEGAS تقنية GC-FID لدمج قياس الهيدروكربونات مع تحليل المكونات التفصيلي، مدعومًا بأخذ العينات والمعالجة الخاصة بالتطبيق.
