Erdgasaufbereitungsanlagen verarbeiten große Mengen an Kohlenwasserstoffen unter wechselnden Druck- und Betriebsbedingungen. Daher lassen sich selbst geringfügige Änderungen der Kohlenwasserstoffemissionen ohne kontinuierliche Messung nur schwer erfassen.
A VOC-Analysator Das System misst kontinuierlich die Kohlenwasserstoffkonzentrationen in Erdgasaufbereitungsanlagen. Je nach Anwendung kann es die Gesamtmenge an Kohlenwasserstoffen (THC) oder Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC) messen und unterstützt so die Emissionsüberwachung, die Prozesssteuerung und das Umweltmanagement.
Für Käufer bietet die Wahl eines korrekt konfigurierten Online-Analysators die Möglichkeit, kontinuierlich Kohlenwasserstoffdaten für Emissionsüberwachung, Prozesssteuerung und Umweltmanagement zu liefern. Die Messdefinition ist jedoch wichtig, da VOC, THC und NMHC zwar verwandte Begriffe sind, aber nicht dasselbe bedeuten.
Was ist ein VOC-Analysator und was misst er eigentlich?
Ein VOC-Analysator ist ein Gerät zur Messung flüchtiger organischer Verbindungen oder verwandter Kohlenwasserstoffkonzentrationen in einem Gasstrom. Je nach Analysatortechnologie und Anwendung kann er THC, NMHC, VOCs oder einzelne Verbindungen messen.
Wichtig ist, dass ein „VOC-Analysator“ nicht automatisch eine bestimmte Messung definiert. Die erforderlichen Parameter hängen von der Gaszusammensetzung, der Analysemethode, dem Messbereich, der Berichtsgrundlage und der geltenden Norm ab.
Was ist VOC?
VOC steht für flüchtige organische Verbindungen. Im Allgemeinen handelt es sich bei VOCs um kohlenstoffhaltige organische Verbindungen, die an photochemischen Reaktionen in der Atmosphäre teilnehmen können. Die regulatorische Definition ist jedoch spezifischer.
Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) definiert beispielsweise VOC in 40 CFR 51.100 und schließt Verbindungen mit vernachlässigbarer photochemischer Reaktivität aus. Methan und Ethan gehören zu den wichtigsten Beispielen für solche ausgeschlossenen Verbindungen gemäß der Bundesdefinition. Das bedeutet, dass VOC nicht einfach „alle Kohlenwasserstoffe im Gas“ umfasst.
Diese Unterscheidung ist bei der Erdgasverarbeitung von Bedeutung, da Methan einen großen Teil des Kohlenwasserstoffstroms ausmachen kann, aber von der regulatorischen VOC-Definition der EPA ausgenommen ist.
Darüber hinaus können verschiedene Rechtsordnungen und Vorschriften VOC unterschiedlich definieren oder messen. Die EPA weist darauf hin, dass die gemessene Menge und Zusammensetzung je nach Messmethode und regulatorischem Kontext variieren können. Für Käufer ergibt sich daraus eine einfache Regel: Definieren Sie die erforderlichen regulatorischen oder prozessbezogenen Parameter, bevor Sie das Analysegerät auswählen.
Was ist NMHC?
NMHC steht für Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe. Wie der Name schon sagt, bezeichnet NMHC Kohlenwasserstoffe, die kein Methan enthalten. Das tatsächliche Ergebnis hängt jedoch von der Analysemethode, dem Kalibrierverfahren, der Gaszusammensetzung, der Messgrundlage und dem anwendbaren Standard ab.
Diese Unterscheidung ist insbesondere für die Erdgasverarbeitung wichtig, da Methan die Messung der Gesamtkohlenwasserstoffe stark beeinflussen kann. Die Arbeit der EPA zu Emissionsfaktoren für Erdgas liefert hierfür ein hilfreiches Beispiel: Die EPA nutzte NMHC-Daten als Grundlage für die Schätzung der VOC-Emissionen bei der Erdgasverbrennung und nahm anschließend Anpassungen für Verbindungen wie Ethan und Formaldehyd vor.
NMHC kann also ein nützliches Messinstrument zur Bewertung von VOC-bezogenen Emissionen sein, aber NMHC und regulatorische VOC sind nicht automatisch identisch.
Für welche Anwendungen in der Erdgasverarbeitung wird ein VOC-Analysator benötigt?
A VOC-Analysator Die kontinuierliche Messung oder Trendanalyse von kohlenwasserstoffreichen Gasströmen kann überall dort einen Mehrwert bieten, wo sie erforderlich ist. Allerdings benötigt nicht jede Emissionsquelle dieselbe Analysatorkonfiguration. Die optimale Lösung hängt von der Gaszusammensetzung, den Zielverbindungen, dem Konzentrationsbereich und dem Überwachungsziel ab.
| Anwendung zur Verarbeitung von Erdgas | Warum die VOC-Analyse wichtig ist | Typischer Überwachungsschwerpunkt |
|---|---|---|
| Gasaufbereitungsanlagen | Verfolgen Sie die Kohlenwasserstoffveränderungen während der Behandlung | THC, NMHC, ausgewählte VOCs |
| Kompressoren | Kohlenwasserstofffreisetzungen und Prozessänderungen prüfen | THC, NMHC |
| Dehydrationseinheiten | Überwachung der mit den Entlüftungsströmen verbundenen Kohlenwasserstoffe | THC, NMHC, VOCs |
| Entfernung saurer Gase | Charakterisierung von Kohlenwasserstoffen in Prozessabluftanlagen | THC, NMHC, ausgewählte VOCs |
| Lagerbehälter | Überwachung der Emissionen kohlenwasserstoffreicher Dämpfe | THC, NMHC, BTEX |
| Fackelsysteme | Bewertung des Kohlenwasserstoffgehalts in fackelbedingten Strömen | THC, NMHC, ausgewählte Kohlenwasserstoffe |
| Leckageüberwachung an Anlagen | Identifizierung anormaler Kohlenwasserstofffreisetzungen | VOCs, THC |
Kurz gesagt, die Anwendung bestimmt die Konfiguration des Analysators. Eine einfache THC-Trendanalyse, ein NMHC-Wert und eine detaillierte BTEX-Analyse sind unterschiedliche Messaufgaben.
Was ist der Unterschied zwischen VOC, THC und NMHC?
Die Begriffe sind eng miteinander verwandt, beantworten aber jeweils eine andere Messfrage.
| Bedingungen | Bedeutung | Ist Methan enthalten? | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| VOC | Flüchtige organische Verbindungen, definiert durch die jeweilige Verordnung oder Methode | Üblicherweise nicht in der EPA-Definition von VOCs enthalten | Umweltemissionen |
| THC | Gesamtmenge an Kohlenwasserstoffen, gemessen mit einer festgelegten Analysemethode | Normalerweise ja | Prozess- und Emissionsüberwachung |
| NMHC | Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe | Nein | Überwachung der Kohlenwasserstoffemissionen |
| CH₄ | Methan | Ja | Brenngas- und Methankorrektur |
| Spezifische VOC | Einzelne Verbindungen wie Benzol oder Toluol | Nein | Substanzspezifische Überwachung |
Diese letzte Unterscheidung ist entscheidend. Die technischen Unterlagen der EPA zeigen, dass für die Schätzungen der VOC-Emissionen möglicherweise Anpassungen der NMHC-Messungen erforderlich sind, anstatt NMHC einfach als VOC zu behandeln.
Welche VOC-Analysatortechnologie eignet sich am besten für die Messung von Kohlenwasserstoffen und NMHC?
Die beste VOC-Analysetechnologie hängt von den Anforderungen der Anlage ab. FID ist in der Regel eine gute Wahl für die kontinuierliche THC/NMHC-Messung, während FTIR und GC nützlicher sind, wenn einzelne Verbindungen oder ein breiteres Gasprofil benötigt werden.
| schaffen | Typische Messung | Entscheidender Vorteil |
|---|---|---|
| FID | THC, NMHC, Kohlenwasserstoffe | Hohe Empfindlichkeit und schnelle kontinuierliche Reaktion |
| NDIR | Ausgewählte Kohlenwasserstoffe, CO₂, CH₄ | Praktische kontinuierliche Messung |
| TDLAS | Ausgewählte Zielgase | Hohe Selektivität |
| FTIR | Mehrere VOCs und Gase | Mehrkomponentenanalyse |
| GC | Einzelne Kohlenwasserstoffe | Detaillierte Komponentenidentifizierung |
Für die Erdgasaufbereitung ist diese Unterscheidung relevant. Eine Anlage, die einen kontinuierlichen THC- oder NMHC-Wert benötigt, braucht nicht unbedingt eine vollständige Komponentenanalyse. Anwendungen mit Benzol, Toluol, Xylol oder anderen einzelnen Kohlenwasserstoffen erfordern hingegen möglicherweise ein detaillierteres Analyseverfahren.
Benötigt der Käufer lediglich einen kontinuierlichen THC- oder NMHC-Wert, bietet ein GC möglicherweise mehr Analysemöglichkeiten als nötig. Muss der Käufer jedoch wissen, welche Kohlenwasserstoffe vorhanden sind, ist ein GC deutlich sinnvoller. Die Technologieentscheidung beginnt daher mit der Messfrage – nicht mit der Marke des Analysegeräts.
Wie entwirft ESEGAS ein VOC-Analysesystem für Erdgasaufbereitungsanlagen?
Für Anwendungen in der Erdgasverarbeitung nutzt der ESEGAS VOC-Analysator ein GC-FID-Verfahren zur Messung von Benzolverbindungen, THC und NMHC. Dadurch kann das System die kontinuierliche Kohlenwasserstoffüberwachung mit einer detaillierteren Komponentenanalyse kombinieren. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Anlage mehr als nur einen THC-Wert benötigt.
Das ESEGAS GC-FID-System nutzt die Gaschromatographie zur Trennung von Kohlenwasserstoffkomponenten vor der FID-Detektion. Dadurch erhält der VOC-Analysator sowohl verbindungsspezifische Informationen als auch Daten zur Kohlenwasserstoffkonzentration.
Der grundlegende analytische Weg lässt sich wie folgt verstehen:
Prozessgas → Probenaufbereitung → GC-Trennung → FID-Detektion → Datenverarbeitung → THC / NMHC / Zielkohlenwasserstoffe
Diese Architektur ist nützlich, wenn die Kundenspezifikation sowohl die Überwachung eines breiten Spektrums an Kohlenwasserstoffen als auch die Überwachung ausgewählter Verbindungen wie Benzol, Toluol oder Xylol umfasst.
Der Hauptvorteil liegt in der Flexibilität. Eine Anlage kann THC- und NMHC-Informationen gewinnen und gleichzeitig spezifische Kohlenwasserstoffkomponenten untersuchen. Dadurch eignet sich das System für Anwendungen, bei denen Beschaffungsteams sowohl routinemäßige Überwachung als auch detailliertere Prozessinformationen benötigen, ohne komplett separate Analysesysteme installieren zu müssen.
Noch wichtiger ist jedoch, dass ESEGAS das Messsystem an die tatsächliche Gaszusammensetzung, den Konzentrationsbereich und das Überwachungsziel des Kunden anpassen kann, anstatt die Technologie auf der Grundlage einer generischen VOC-Spezifikation auszuwählen.
Fazit
THC, NMHC und einzelne Kohlenwasserstoffe erfordern unterschiedliche Analysemethoden. Die FID eignet sich gut für die kontinuierliche Messung von THC/NMHC, während die GC-FID die zusätzliche Identifizierung von Komponenten wie Benzol, Toluol und Xylol ermöglicht.
Für Erdgasaufbereitungsanlagen nutzt ESEGAS GC-FID, um die Kohlenwasserstoffmessung mit einer detaillierten Komponentenanalyse zu kombinieren, unterstützt durch anwendungsspezifische Probenahme und Aufbereitung.
