碳氫露點
背景
氣體內(nèi)重質(zhì)碳氫化合物的冷凝溫度 － 通常稱之為碳氫露點 － 對該參數(shù)的測量是復雜而又困難的。傳統(tǒng)的測量方法采用人工目測技術(shù)，該技術(shù)基于鏡面接觸到碳氫氣體混合物時冷卻現(xiàn)象。然而，手動露點濕度儀的重復性目測技術(shù)，一定程度取決于操作者的經(jīng)驗和現(xiàn)場應(yīng)用，因而帶有個人主觀性。當今非規(guī)范化的天然氣市場對該關(guān)鍵參數(shù)提出了持續(xù)精確的測量要求。密析爾儀表的自動黑斑技術(shù)給出了理想的解決方案。
碳氫露點——科學原理
天然氣是由大量的離散成分所組成的，從氫到復雜的碳氫鏈。每種成分有著它們各自的露點溫度， 取決于它們的濃度和水蒸氣壓。然而，當天然氣采樣被冷卻時，各種成分開始冷凝，并在某個溫度點飽和。重質(zhì)碳氫首先冷凝，但數(shù)量很少，因為它們通常在混合氣體中占微量部分。因此，與空氣系統(tǒng)中的水露點不同，天然氣的碳氫露點是一個很模糊的參數(shù)，它會由于.氣體成分或壓力的小小改變而產(chǎn)生戲劇性的變化。更為復雜的是，氣體成分的分子在高壓下，即使是微弱的鍵連接也會互相作用，由此天然氣的相位關(guān)系隨之演繹成與簡單的氣體混合物*不同的模式。事實也是如此，相絡(luò)在高壓下折卷回去，碳氫露點有力地到達（一般在2.7MPa表壓）后再降低。參閱曲線圖1。一個決定性的物理性能點是：碳氫冷凝，較之與水，有著極低的表面張力。因此當冷凝形成時，它更趨向膜的狀態(tài)，而非離散的滴狀態(tài)。傳統(tǒng)的目測意味著探測碳氫露點比水露點困難得多。這個事實是人工目測得主要難點。因而，天然氣碳氫露點測量至關(guān)重要的關(guān)鍵是：任何有效的技術(shù)應(yīng)當是靈敏的、可重復的、并可在系統(tǒng)壓力下進行。黑斑技術(shù)的設(shè)計滿足了以上所述的各種要求，對天然氣提供了連續(xù)的真實的定時分析。
黑斑技術(shù)原理
采用黑斑技術(shù)原理的密析爾儀表Condumax碳氫露點分析儀，與其它任何冷鏡儀表比較有著根本上不同的特點。次序靈敏度為1ppm （克分子）使分析儀可以檢測到難以視見的冷凝膜，膜狀態(tài)是碳氫氣體在露點中的特性，緣于它的低表面張力。傳感部分主要元件光學鏡面是一個酸性蝕刻、中心帶有凹陷的亞光圓錐體。一道校準得異常精確的可視紅光束聚焦在這一中心區(qū)域。在干燥的情況下，光束大部分從表面反射回去形成一道光環(huán)。光學探測器集中探測在光環(huán)中心的散光。測量期間當碳氫冷凝在鏡面形成時，它的光學特性因此得到改變－環(huán)面的反射光微量增加，黑斑區(qū)域內(nèi)的反射散光密度卻得到戲劇般的減少。儀表監(jiān)控和利用這第兩次效應(yīng)。因此，黑斑檢測技術(shù)利用的是手動系統(tǒng)難以檢測到的碳氫冷凝物理性能。當檢測到預先確定的冷凝層時，電路記錄鏡面溫度作為碳氫露點，而后開始恢復周期，鏡面被加熱，冷凝蒸發(fā)回到流動氣體采樣。整個過程不超過幾分鐘，*由電腦控制。
流體分離
為了保證這一困難的檢測得到zui高的精確度，密析爾儀表采用了流體分離方法。由用戶可定義的時間間隔設(shè)定離散測量周期，把固定的碳氫氣體混合物采樣鎖定到測量腔中。當鏡面被冷卻時，碳氫化合物產(chǎn)生一連串的冷凝，預先選定的光行程達到水平時，給出有效的氣體碳氫露點溫度信號。固定采樣的意義在于：所有碳氫化合物由冷凝作為代表，并預防重質(zhì)分子與流體采樣發(fā)生先期冷凝現(xiàn)象 － 這會導致錯誤的高碳氫露點指示。