VOC分析装置は、天然ガス処理プラントにおけるTHCとNMHCをどのように測定できるのか？

シャロン・イェ

技術営業 - エネルギーと環境

天然ガス処理プラントでは、圧力や運転条件が変化する中で大量の炭化水素を取り扱っています。そのため、炭化水素排出量のわずかな変化でさえ、継続的な測定なしには追跡が困難になります。

A VOC分析装置天然ガス処理プラントにおける炭化水素濃度を連続的に測定します。用途に応じて、全炭化水素（THC）または非メタン炭化水素（NMHC）を測定でき、排出量監視、プロセス制御、および環境管理を支援します。

購入者にとって、適切に構成されたオンライン分析装置を選択することは、排出量監視、プロセス制御、および環境管理のための連続的な炭化水素データを提供することができます。ただし、VOC、THC、およびNMHCは関連する用語ですが、同じ意味ではないため、測定の定義が重要です。

VOC分析装置とは何か、そして実際に何を測定するのか？

VOC分析装置は、ガス流中の揮発性有機化合物または関連する炭化水素の濃度を測定するために設計された機器です。分析装置の技術と用途によっては、THC、NMHC、VOC、または個々の化合物の濃度を報告できます。

重要な点は、「VOC分析装置」が自動的に特定の測定値を定義するわけではないということです。必要なパラメータは、ガスの組成、分析方法、測定範囲、報告基準、および適用される規格によって異なります。

VOCとは何ですか？

VOCとは揮発性有機化合物の略称です。一般的に、VOCは炭素を含む有機化合物で、大気中の光化学反応に関与する可能性があります。ただし、規制上の定義はより具体的です。

例えば、米国環境保護庁（EPA）は40 CFR 51.100でVOCを定義し、光化学反応性が無視できると判断された化合物を除外しています。メタンやエタンは、この連邦定義において除外される化合物の重要な例です。つまり、VOCは単に「ガス中のすべての炭化水素」を指すわけではないということです。

天然ガス処理においては、この区別が重要となる。なぜなら、メタンは炭化水素の流れの大部分を占める可能性があるにもかかわらず、EPA（米国環境保護庁）の規制上のVOC（揮発性有機化合物）の定義から除外される場合があるからである。

さらに、管轄区域や規制によってVOCの定義や測定方法が異なる場合があります。EPAは、測定量と組成は測定方法や規制状況によって異なる可能性があると指摘しています。購入者にとって、これは次のシンプルなルールにつながります。分析装置を選択する前に、必要な規制パラメータまたはプロセスパラメータを明確に定義してください。

NMHCとは何ですか？

NMHCとは非メタン炭化水素の略です。その名の通り、NMHCはメタン以外の炭化水素を表します。ただし、実際の結果は分析装置の方法、校正方法、ガスの組成、測定基準、および適用される規格によって異なります。

この区別は、天然ガス処理において特に重要です。なぜなら、メタンは全炭化水素量の測定値に大きな影響を与える可能性があるからです。EPAの天然ガス排出係数に関する研究は、その良い例です。EPAは、天然ガス燃焼によるVOC排出量を推定する際の基礎としてNMHCデータを使用し、その後、エタンやホルムアルデヒドなどの化合物に対する調整を行いました。

したがって、NMHCはVOC関連の排出量評価において有用な指標となり得るが、NMHCと規制上のVOCは必ずしも同一ではない。

天然ガス処理用途のうち、VOC分析装置が必要なのはどのような場合ですか？

A VOC分析装置炭化水素を豊富に含むガス流の連続測定や傾向分析が必要なあらゆる場面で、分析装置は付加価値を提供できます。ただし、すべての排出源に同じ分析装置構成が必要なわけではありません。最適なソリューションは、ガスの組成、対象化合物、濃度範囲、およびモニタリングの目的に応じて異なります。

TerNatural Gas Processing Applicationm	VOC分析が重要な理由	典型的なモニタリングの焦点
ガス処理装置	治療中の炭化水素の変化を追跡する	THC、NMHC、選択されたVOC
コンプレッサー	炭化水素の放出とプロセス変更を確認する	THC、NMHC
脱水ユニット	噴出孔の流れに関連する炭化水素を監視する	THC、NMHC、VOC
酸性ガス除去	プロセスベント中の炭化水素を特性評価する	THC、NMHC、選択されたVOC
貯蔵タンク	炭化水素を豊富に含む蒸気の排出を監視する	THC、NMHC、BTEX
フレアシステム	フレア関連排出物中の炭化水素含有量を評価する	THC、NMHC、選択された炭化水素
機器漏洩監視	異常な炭化水素放出を特定する	VOC、THC

つまり、アプリケーションによって分析装置の構成が決定されます。単純なTHCトレンド、NMHC値、詳細なBTEX分析は、それぞれ異なる測定タスクです。

VOC、THC、NMHCの違いは何ですか？

これらの用語は密接に関連しているが、それぞれ異なる測定上の疑問に答えるものである。

契約期間	意味	メタンガスも含まれていますか？	一般的なアプリケーション
VOC	適用される規制または方法によって定義される揮発性有機化合物	通常、EPAの規制上のVOC定義では除外される。	環境排出
THC	特定の分析方法で測定された全炭化水素	通常ははい	プロセスおよび排出量のモニタリング
NMHC	非メタン炭化水素	いいえ	炭化水素排出量のモニタリング
CH₄	メタン	はい	燃料ガスとメタンの補正
特定のVOC	ベンゼンやトルエンなどの個々の化合物	いいえ	化合物特異的モニタリング

最後の区別は非常に重要です。EPA自身の技術文書にも、VOC排出量の推定には、NMHCを単にVOCとして扱うのではなく、NMHCの測定値を調整する必要がある場合があることが示されています。

炭化水素および非メタン炭化水素の測定に最適なVOC分析装置技術はどれですか？

最適なVOC分析装置技術は、工場がどのような情報を必要とするかによって異なります。FIDは通常、THC/NMHCの連続測定に適した選択肢ですが、FTIRやGCは、エンジニアが個々の化合物やより広範なガスプロファイルを必要とする場合に有用です。

テクノロジー	典型的な測定	主な利点
FID	THC、NMHC、炭化水素	高感度で高速かつ連続的な応答が可能
NDIR	選択された炭化水素、CO₂、CH₄	実用的な連続測定
TDLAS	選択された対象ガス	高い選択性
FTIR	複数のVOCとガス	多成分分析
GC	個々の炭化水素	詳細なコンポーネント識別

天然ガス処理においては、この区別が重要となる。連続的なTHC値またはNMHC値を求めるプラントでは、必ずしも成分ごとの詳細な分析は必要ない。一方、ベンゼン、トルエン、キシレン、その他の個々の炭化水素を扱う用途では、より詳細な分析方法が必要となる場合がある。

したがって、購入者が連続的なTHCまたはNMHC値のみを必要とする場合、GCは必要以上の分析能力を提供する可能性があります。購入者がどのような炭化水素が存在するかを知る必要がある場合は、GCははるかに魅力的な選択肢となります。そのため、技術的な決定は、分析装置のブランドではなく、測定に関する質問から始まるのです。