ACCUEIL FTIR PROCESS ANALYSE GNL ECHANTILLONNAGE AUTOMATIQUE PETROLE & GAZ HYGROMETRE ELECTRO- LYTIQUE CERTIFICATION
  ANALYSEURS 
CLIMATISEUR & REFROIDISSEUR D'EAU ATEX  FILTRATION ECHANTILLON & CENTRIFUGEUSE  INERTAGE & PRESSURIS- ATION

 


 

ANALYSE GNL hygrometer

LNG Transfer Analysis

Sonde d'échantillonnage et vaporiseur de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) pour chromatographe, calorimètre ou préleveur d'échantillon

Echantillonneur de gaz naturel liquéfié. GNL

Technologie d'échantillonnage de gaz naturel liquéfié. GNL (télécharger ce fichier)



Contact Us

Opta-Periph  
+33 6 85 43 82 78  
8 Avenue de Bretteville  
92200  
NEUILLY SUR SEINE, FRANCE  

barere.opta@wanadoo.fr  


Sonde d'échantillonage et vaporiseur de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) pour chromatographe, calorimètre ou préleveur d'échantillon

Cliquez ici pour une information (en anglais) sur la Sonde d'échantillonage

Cliquez ici pour une description (en anglais) du Vaporiseur

Pour présentation technique Sonde et Echantillonneur GNL, cliquer ici

 
Projet : 
Descriptif technique
SONDE PRELEVEMENT / VAPORISEUR GNL "ISOSAMPLE 8100" 
FOURNISSEUR : OPTA PERIPH 
Ref : Q/N : 06 02 293
Document : SV Q 06 02 293
Rev . : 0 Issued 
By PB
Date : 31/01/2008
Verification
By 
Date :
Accepted
By
Date :


SONDE PRELEVEMENT / VAPORISEUR GNL
"ISOSAMPLE 8100"


DESCRIPTIF TECHNIQUE

 

SOMMAIRE


I- Objet de la proposition 

II- Codes et standards

III- Conditions opératoires

IV- Principe

IV-1: Sonde de prélèvement

IV-2: Vaporiseur

IV-3 : Echantillonneur automatique

V-Descriptif du système

V-1: Sonde de prélèvement

V-2: Vaporiseur

V-3 : Echantillonneur automatique

V-4: Unité de Contrôle «SCAMEX»

 


I- Objet du descriptif:
Fourniture de SONDES de PRELEVEMENT et VAPORISEUR pour GNL sur chargement de méthaniers, fosse de pompes et trains de liquéfaction.
Proposition optionnelle de l'échantillonneur automatique de GNL selon ISO 8943.
Le système complet sonde de prélèvement / vaporiseur / échantillonneur doit garantir une reproductibilité entre les chomatographes de process (lorsqu'il existe) et de laboratoire meilleure que 0.15% spécifiée par l'ASTM D-1945 pour des échantillons incorporant une teneur en CH4 de 90% environ et une répétabilité sur la mesure d'indice de wobbe meilleure que 0.01 mj/Nm3 selon l'ISO 6976 .

II- Codes et standards:
Le système proposé est conforme aux codes et standards :
ISO 8943(2004): Echantillonnage de gaz naturel liquéfié -draft
ISO 8943(1991): Echantillonnage de gaz naturel liquéfié -
ISO 10715(1997): Recommandations d'échantillonnage de gaz naturel
BS IEC 6131(1999) et API RP 551: Calculs de la fréquence de résonance des sondes d'échantillonnage 
ISO 8943/91 Annexe A: Calcul du degré de sous-refroidissement des sondes d'échantillonnage
BS 6364: Vannes pour service cryogénique
ASME/ANSI B16.5: Brides et raccordements de pipes
ANSI B16.104: détection de fuite de sièges de vannes de contrôle
ASTM D-1945: Reproductibilité des analyses chromatographiques sur gaz naturel.


III- Conditions opératoires:
Le dimensionnement et les calculs de notre système requièrent que les conditions opératoires suivantes soient spécifiées:

Repère de la ligne
Diamètre ligne process
Débit ligne process
Pression process à la prise (Bar R)
Température en ligne (°C)
Connections process
Pression dans la ligne de récupération GNL (Bar R)
Volume collecté dans le cylindre labo…L
Période d'échantillonnage hr
Mesures et alarmes à transmettre
Masse volumique du GNL Kg/m3
Composition du gaz naturel
Classification: ATEX II 2G Groupe IIB T3 / IP65  X
Alimentation électrique: monophasée
Pression de l'air instruments
  
 
IV- Principe:

IV-1: Sonde de prélèvement:
La sonde de prélèvement ISOSAMPLE 8100 a été développée pour assurer une super-isolation thermique par vide poussé, maintenu en dessous de 10-4 Torr.
La conjonction de la pression résiduelle ultra-basse minimisant les risques de ponts thermiques par conduction et convection et de l'enrobage du bouclier thermique par nanotubes constituent une super-isolation de la sonde correspondant à une conductivité thermique apparente (facteur K) inférieure à 0.4 milliwatt par metre-kelvin (voir article rapport de la NASA joint). 
Pour comparaisons une tuyauterie isolée de façon classique en cryogénie sur une épaisseur de 160 mm possède un facteur K de 18.7 milliwatt par metre-kelvin (soit 46 fois plus conducteur) et tuyauterie isolé par azote ultra-pure selon la spécification de votre cahier des charges un facteur K de 9 milliwatt par metre-kelvin (soit 22;5 fois plus conducteur)
L'avantage de la super-isolation technique du système est de contrôler une augmentation d'enthalpie inférieure au degrés de sous-refroidissement et d'éviter ainsi tout FRACTIONNEMENT dans la ligne de prélèvement.
A réception des spécifications requises au PARA III nous serons en mesure de vous transmettre ce calcul pour votre application depuis notre base de donnée.
La sonde de prélèvement est équipée d'une première vanne manuelle cryogénique à soufflet dite vanne de cœur encapsulée dans l'enveloppe de vide. Elle n'est accessible qu'après ouverture de cette enveloppe pour tout travaux de maintenance et permet d'extraire la sonde sous pression en ne laissant que le premier segment raccordé sans besoin d'isoler la ligne process.
Une seconde valve: la vanne principale d'isolement toujours construite selon la même technologie cryogénique à soufflet , incorpore un opérateur à commande pneumatique pour isolation manuelle ou automatique s par l'unité de contrôle "SCAMEX" décrite ci-après.

IV-2: Vaporiseur:
L'échantillon NLG reste sous isolation sous vide précédemment décrite jusqu'au serpentin d'entrée du vaporiseur noyé dans un alliage d'aluminium incorporant les résistances chauffantes, la sonde PT100 de température et la sécurité haute température. L'échantillon GNL dont le parcours a été totalement isolé arrive dans les condition de sous-refroidissement calculées pour flasher au niveau du clapet anti-retour situé sur le segment de base du serpentin L'inovation du système consiste à réaliser la vaporisation au dessus du point critique, au point de CIRCONDENBAR de façon à garantir que la transformation du GNL en gaz naturel s'opère en phase dense soit sans fractionnement à une température inférieure à -80°C et pour une pression supérieure à 80 bar provoquée par vaporisation de l'échantillon.
Les températures d'entrée, de cœur et de sortie ainsi que la pression de sortie sont mesurées pour assurer les fonctions de régulation, validation et sécurité de l'ensemble.
Le débit vaporisé est calculé en fonction de l'application pour conserver le degré de sous-refroidissement requis par la norme ISO 8943/91 Annexe A; généralement cette valeur est voisine de 1 000 NL/H ce qui correspond à un temps mort d'échantillonnage (sonde + vaporiseur) de 45 Secondes.
Il existe deux
IV-3 : Echantillonneur automatique:
La norme ISO 8943(1991) proscrit le remplissage direct du container laboratoire en sortie du vaporiseur car aucune purge du gaz résiduel dans ce container ne peut être effectuée de manière satisfaisante sans déplacement à l'eau ou purges multiples à partir d'un réservoir de transfert ou pompage à vide(para 7.3 de la norme).
L'ISOSAMPLE 8100 fonctionne sur le principe de l'accumulation de l'échantillon dans réservoir de transfert toutefois le système de réservoir à joint d'eau décrit dans la norme au para 6.6 à été remplacé par le cylindre à piston flottant et pression constante type SPC,breveté par OPTA-PERIPH et repris dans le draft le plus récent de l'ISO 8943(2004).
L'échantillonnage est effectué en 4 étapes:
a- Le piston du cylindre de transfert étant en position basse, correspondant à un volume de la chambre échantillon nominalement égal à zéro , une purge initiale de la sonde de prélèvement et du vaporiseur est effectuée pour conformité avec les para 6.6 2 et 7.2a de la norme. Cette purge est réalisée par passage de l'échantillon à travers l'arbre alésé du piston.
b- L'échantillon vaporisé est admis à travers un régulateur massique de débit piloté par l'unité de contrôe dans la chambre du cylindre de transfert à piston dont le volume est calculé en fonction de l'application: pour remplissage de 3 containers labo de 500 cc sous 4 Bar-R par exemple, un cylindre de transfert à piston de 25L sera utilisé. La pression d'admission est régulée par air moteur dans la chambre supérieure du piston à la valeur minimum du GNL dans la ligne process.
c- En fin d'échantillonnage, correspondant à la fin de charge du méthanier par exemple, la purge du ou des containers de laboratoire est effectuée selon la méthode exposée dans le para 7.3 b et c de la norme ainsi ISO 8943(1991) que dans l'annexe D de l'ISO 10 715 , à savoir:
d-Le (ou les ) container de laboratoire est successivement rempli et déchargé à débit conséquent sous une pression de 5 à 7 Bar R pendant 8 cycles (d'où la nécessité d'utiliser un cylindre de transfert de volume suffisant (25 L dans l'exemple).
e-Le container de laboratoire est finalement rempli à la pression désirée, pour les opérations de transferts commerciaux il le container d'arbitrage est souvent requis sous une pression de 7 Bar-R pour un volume de 4,3 L.
f- En fin de remplissage du container de laboratoire, le système s'arrête et l'opérateur est prévenu qu'un (ou une série) de containers sont prêts à être prélevés.

Selon le contrat, ce système peut-être complètement automatique ou manuel.

Le ou les containers de laboratoires renferment un échantillon représentatif de toute la durée du transfert (par exemple chargement), ce sont les "charge" containers. Pour certaines applications, l'utilisateur souhaite ajouter au système une série de containers laboratoires successivement remplis toutes les 2 H, ce sont les "spot" containers; ainsi pour une durée de transfert de 12 H, six spots containers seront remplis représentant l'échantillon pendant les périodes successives du transfert.
Comme pour les "charge"containers, le remplissage des "spot"containers peut être manuel ou automatique.
V-Descriptif du système:

V-1: Sonde de prélèvement: se reporter à la vue éclatée jointe
La sonde de prélèvement a été dimensionnée pour prélever par tube de Pitot l'échantillon au centre de la ligne process et dans le sens du débit.
La paroi du tube de sonde est calculée en fonction des conditions opératoires pour ne jamais approcher la fréquence de résonances ou ses harmoniques.
La sonde de prélèvement est équipée d'une première vanne manuelle cryogénique à soufflet dite vanne de cœur rep 3 encapsulée dans l'enveloppe de vide rep 15. Elle n'est accessible qu'après ouverture de cette enveloppe pour tout travaux de maintenance et permet d'extraire la sonde sous pression en ne laissant que le premier segment raccordé sans besoin d'isoler la ligne process.
Une seconde valve: la vanne principale d'isolement rep 5, toujours construite selon la même technologie cryogénique à soufflet , incorpore un opérateur à commande pneumatique rep 9 à extension pour isolation manuelle ou automatique par l'unité de contrôle "SCAMEX" décrite ci-après. Une logique pneumatique réalise la commande de vanne.
Le capillaire rep 4 et le clapet anti-retour rep 7 permettent une barrière équi-pressions entre le circuit d'échantillon liquide avant vaporisation et gazeux après expansion.
Le vide est réalisé dans l'enveloppe externe rep 15 est isolé par composants de technologie gaz ultra-purs et ne nécessite pas d'entretien, toutefois un éjecteur générateur de vide est fourni avec le matériel pour toute opération de maintenance.

V-2: Vaporiseur:
Le vaporiseur est constitué d'un serpentin de 2m x 3 mm ID noyé dans un alliage d'aluminium incorporant les résistances chauffantes, la sonde PT100 de température et la sécurité haute température. Pour une certification ATEX de classe T4 la sécurité haute température est fixée à 135°C.

L'échantillon GNL dont le parcours a été totalement isolé arrive dans les condition de sous-refroidissement calculées pour flasher sur le segment de base du serpentin. La température graduellement entretenue permet d'éviter tout effet de FRACTIONNEMENT de l'échantillon et le dispositif mécanique interdit toute accumulation de fractions lourdes dans le serpentin.

Les températures d'entrée, de cœur et de sortie ainsi que la pression de sortie sont mesurées pour assurer les fonctions de régulation, validation et sécurité de l'ensemble selon dispositif suivant:
- En fonctionnement normal, la température de cœur du vaporiseur est régulée à 65°C.
- Si la température d'entrée de l'échantillon s'élève au dessus de la valeur de sous-refroidissement attendue (par exemple devient supérieure à -50°C), cela peut provenir d'un serpentin trop chaud dans lequel l'effet de flash recherché n'est pas optimum et le fractionnement de l'échantillon est à redouter, la température de régulation est descendue de 65 à une valeur inférieure selon l'application (15 0 20°C habituellement), jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre thermique soit atteint.
Si la température de sortie de l'échantillon descend au dessous de 0°C (disfonctionnement du vaporiseur) ou si la pression de sortie atteint 12 Bar-R, la fermeture de la vanne rep 5 est automatisée et une opération manuelle sera requise pour réouverture de cette vanne.
Le vaporiseur complet a été certifié ATEX II 2G EEx II BT4 et il est fourni en coffret métallique IP 65. 
V-3 : Echantillonneur automatique: se reporter au P&D diagramme
Dans l'application représentée sur le P&D, deux lignes d'échantillonnage redondantes ont été prévues.
En sortie vaporiseur l'échantillon est régulé en pression par le déverseur rep 10 et l'excédent d'échantillon est retourné dans une ligne de récupération (BOG line sur le plan).
L'échantillon est ensuite régulé en débit dans le micro-régulateur rep 14 avant d'être admis dans le cylindre à piston de transfert rep 16 (si un "charge" et un "spot" échantillonnage sont requis, deux cylindres de transfert sont prévus.

Selon les applications les systèmes d'échantillonnages sont adaptés aux besoins du client et impératifs du site. 
V-4: Unité de Contrôle «SCAMEX»:

Fonction:
Assure le contrôle automatique et manuel des fonctions de l’échantillonneur soit: 
- Paramétrage des valeurs d’échantillonnage: choix du mode de prélèvement -Volume du batch ou intervalle de temps, périodes d'échantillonnage –
- Contrôle des séquences et alarmes:vérification réceptacle vide au démarrage; exécution des consignes: démarrage; échantillonnage suspendu (attente) ou abandon échantillonnage (vidange du réceptacle); acquit alarmes ; alarme défaut remplissage volume collecté échantillonnage en cours; fin échantillonnage .
- Contrôle les paramètres du prélèvement mesure et alarme de température ou de pression et commande de la vanne à opérateur rep 5.
- Régule la température du vaporiseur à consigne programmée. 

Constitution: 
L’ Unité de Contrôle «SCAMEX» incorpore l’alimentation 220v AC /24 Vdc; l’ automate programmable à 12 entrées 24 v DC; 4 entrées analogiques actives 4-20 mA; 8 sorties statiques 24v PNP ; 1 relais contact libre de potentiel (Appel opérateur); 1 afficheur NT2S , 2 lignes de 16 caractères; le bornier de raccordement; le clavier de communication .
L’ensemble est certifié ATEX II 2 G EEx d II CT4.intégré en boîtier en fonte d’aluminium avec hublot ou intégré en coffret surpressé certifié EEx p selon l'application.

The Right Measure of Your Success