GE Energy Measurement and Control

Transcrição

1 GE Energy Measurement and Control Os maiores desafios na medição de vazão no Offshore: Gás de Flare e CO2! Claudio Makarovsky Strategic Account Executive

2 Porque desafio? Rangeabilidade de até 4000:1 Pressões de ligeiramente negativa a ligeiramente positiva Grande diâmetros até 2000mm Velocidades de 3 ( convecção)a 130 m/seg. Composições de H2 puro a CnHn,a CO2 puro. Contaminantes agressivos: H2S, HF, CO.

3 Medição Ultrassônica de Vazão Velocidade = Distância / Tempo Distancia = Dimensão da Seção do Tubo/Carretel Tempo = Tempo de viagem do sinal ultrassônico nadar contra a correnteza é sempre mais difícil V P 1 1 P 2 cos tdn tup 2 cos t dn t t up

4 Por que medir a vazão do gás de flare? CONTABILIDADE Base da Carga do Flare Tipicamente desconhecida Balanço de Massa Completar o Balanço Direcionar uma redução do Gás de Flare PRODUTO A CRU AMBIENTAL PRODUTO B Relatórios Obrigatórios Evitar Penalidades PRODUTO C EPA, TCEQ, SCAQMD, EU, Kyoto, BOEMRE, 40CFR Part 98 (GHG), FEEMA, CETESB FLARE CONTROLE DO VAPOR Injeção de vapor Queima completa Operação sem fumaça Consumo Alto custo Vazão controlada Peso molecular Vapor proporcional RECUPERAÇÃO POR COMPRESSÃO Gas de Flare como combustível DETECÇÃO DE VAZAMENTOS Peso Molecular Identificação da fonte Vazamento de Válv Potencialmente 1000 s na Gas de Lixo Forno Process Unit

5 Transdutores do Gas de Flare Configuração de Instalação

6 Instalação na linha de Gás de Flare Diagonal 45 para tubos 14-inch/350 mm

7 P12 Startup 20/04/2012

8 Instalação na linha de Gás de Flare Bias 90 Mid-radius para tubos 16-inch/400 mm

9 A célula de vazão do Gás de Flare Quando os transdutores ultrassônicos são colocados um em relação ao outro para medir vazão, uma célula de vazão é criada. Há dois tipos principais: Carretel Hot-tap (ou cold-tap) Hole-saw Pilot-drill

10 g g Range de Velocidade Extendida Metodologia: Projeto do Transdutor Dimensão, Separação e Frequencia Nós temos projetado nossos transdutores com a frequência de 100 khz e instalamos com um a comprimento de passo de ~7.0. z M = 0.1 M = 0.2 M = 0.3 M = 0.4 M = 0.5 Downstream Beam Drift (a) L R Propogação do som através de um meio num campo próximo e num campo longe - nominalmente separada pela Distancia de Rayleigh L R ?? Upstream Beam Drift (b) Angulo de Recuperação A recuperação do ângulo é a juzante do transdutor girando-o em 6 0 em relação ao fluxo M = 0.1 M = 0.2 M = 0.3 M = 0.4 M = ?? (a) Desvio do ângulo do fecho ultrassônico a juzante como uma função do ângulo a diferentes números de Mach; (b) Desvio do angulo do fecho a montante como função do ângulo a diferentes números de Mach. 45º Flow P~6.5 to 7.8 Transducer Transducer 6º

11 A Performance é verificada pela calibração rastreável por documentos de referência pelo National Standards (NIST)

12 3) Efeito Estufa: Lidando com CO2 Medição de Vazão com alto teor de CO2 A vazão de Gás de Flare com alta concentração de Dióxido de Carbono está se tornando uma importante medida na indústria petroquímica. De fato, há muitas novas legislações para monitoramento de gases estufa emitidas pela EPA nos USA sob o 40CFR Relatório Mandatório de Gases de Estufa ; Regra Final. O monitoramento de Gas de Flare para cálculo das emissões de CO2 emissions é obrigatório sob a Parte 98 e cobre as plantas petroquímicas..

13 Medição de Vazão com Alto Teor de CO2 Atenuação do CO2 Conhecido por ter um efeito atenuante sobre o ultrassom, bem caracterizado desde 1950). (1951, Rev of Modern Physics, Vol 23, page 353) Atenuação Clássica: Devido a viscosidade, etc. Efeito de Absorção: Absorção de Energia pelas moléculas de CO2 Dados coletados de gases de flare pela Exxon

14 Medição de Vazão com Alto Teor de CO2 Estudo sobre a atenuação do CO2 foi conduzido em 2005 para modelar os efeitos sobre o ultrassom. Um transdutor transmite ondas acústicas por um meio acústico (uma mistura de CO 2 e N 2 ) e um transdutor recebe essas ondas. A precisão do medidor é limitado pelo ruído do sinal, não pela concentração de CO2 Vi V t o / V i e Da equação acima, podemos ver que a força do sinal está somente associada com a densidade e o fator de atenuação da mistura de gases. r Df c Vo Uma variedade de transutores, a diferentes frequências, são usados na medição de gás de flare. Transdutores Disponíveis Relação da força do sinal a fração de CO 2 no N 2. Soluções são fornecidas baseadas na disponibilidade da configuração da tubulação e condições do gás.

15 Avaliação de Aplicações Específicas com CO2 Typical flare gas application Typical flare gas application Power Plants Min Press (barg) Max Press (barg) Temp. (degree C) Pipe Size (Meter Size) Pipe Schedule Flow Rate (MMSCMD) CO 2 mole% Mcycles/atm (100 khz)/ min P Mcycles/atm (100 khz)/ max P I DN450 Sch % II, III, IV DN400 Sch % T N DN250 Sch % Customer Example: Higher Pressure application Press (barg) Press (atm) Temp. Pipe Size (degree C) (Meter Size) Pipe Schedule Flow Rate (MMSCMD) CO 2 mole% Mcycles/atm XGM with ??? khz BWT XGM with T ??? Customer Example: Lower Pressure

16 Process Applications with CO2 Power Plant Coke Process Blast Flare-CO2 Natural Gas H2 Blow Oven Gas BFG Furnace Recovery Application Transport Process (1%) Process process by (COG) COG COG Steel (LDG) Flue Stack (Flue) Gas Flare Injection Flare Qty/Size 9 24" 1 x 14" 1 x 400mm 1 x 3" 1 1 x 40" 1 x 40" 1 x 1829 mm 6.34 meter 1 1 x 40" 1 x 24" 3 x 12-24" 1 x 36" location Kazakhstan Wyoming, USA California,USA East europe Japan Asia Japan Japan Japan Spain Asia Japan Texas, USA Texas, USA Wyoming, USA User IHC/SBM Exxonmobil Exxon Oil co. Amoco Install date < < / ~ pressure 28 bar (600#) 2.04 bar 1.08 bar 3 bar bar bar bar amb (1 bar) amb (1 bar) bar bar 1.55 bar bar amb (1 bar) Composition Methane Nitrogen Ethane Propane Iso-butane N-butane Iso-Pentane N-pentane CO >95 CO H2S Hydrogen Hexane C H2O Other Oct <5 Oxygen Uma das principais características que diferenciam o medidor da GE Sensing de outros medidores ultrassônicos é a potência dos transdutores que nós projetamos e usamos. Essa instalação é em tubo de 14 inch, com um passo de 19 inch., em CO2 100% puro. Temperatura é ambiente e a pressão aproximadamente 30 PSIA. Gráfico de freq/pressão =0.05 com um transdutor de 100 khz.

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18 Desenvolvimento de novas tecnologias no Brasil: GRC e CAC GE Measurement & Control Virgilio B. Ramos Gerente de Vendas virgilio.b.ramos@ge.com

19 Global Research: market-focused R&D First US industrial lab Began 1900 in Schenectady, NY Founding principle improve businesses through technology One of the world s most diverse industrial labs Cornerstone of GE s commitment to technology

20 History of innovation 1909 Ductile tungsten 1913 Medical X-ray 1927 First television broadcast reception 1932 Langmuir Nobel Prize in chemistry 1938 Invisible/glareless glass 1942 First US jet engine 1953 LEXAN TM polycarbonate 1955 Man-made diamonds 1962 Semi-conductor laser 1973 Giaever Nobel Prize in physics 1984 Magnetic resonance imaging 1994 GE90 composite fan blade 1999 Digital X-ray 2004 Lightspeed VCT

21 3,000 technologists strong Global Research Center Niskayuna, NY John F. Welch Technology Center Bangalore, India China Technology Center Shanghai, China Global Research Europe Munich, Germany

22 5º Global Research Center Rio de Janeiro

23 5º Global Research Center Rio de Janeiro Abertura em a Univesidade corporativa GE fora dos EUA 200 pesquisadores e engenheiros Tecnologias avançadas em: Petróleo e Gás Energia Renovável Mineração Ferrovias e aviação

24 5º Global Research Center Rio de Janeiro

25 5º GRC Rio de Janeiro

26 Role of Global Research

27 Role of Global Research Delivering core technologies for NPIs + productivity Discovering new technology opportunities Establishing foothold in advanced technologies Spreading technology across businesses Developing world-class talent Connecting with the world s technology

28 Developing world-class talent Physicists Electrical Engs Sustainable Energy Innovation occurs at the intersection of disciplines Biologists Advanced Propulsion Computer Scientists Energy Conversion Innovation Organic Electronics Molecular Medicine Material Scientists Mechanical Engs Nanotechnology Mathematicians Chemists

29 Connecting with the world s technology GE Global Research Governments Customers Universities Other Companies

30 Energy & environmental solutions

31 Efficiency Reliability Energy technology objectives Diverse nuclear coal gas wind oil geothermal biomass hydro solar + Efficient Emissions Driving cost of electricity down Affordable, reliable & environmentally responsible

32 Innovation as a process

33 GE Global Research World-class team of technologists connected to the GE businesses Partnering with customers, industry and academia Developing advanced technology that continues to change the world

34 Customer Application Center

35 Power Transportation t r a d i t i o n i n n o v a t i o n e x c e l l e n c e Aerospace Healthcare Oil & Gas Healthcare for Industry GE Energy CUSTOMER APPLICATION CENTER Campinas/SP

36 The Key Components

37 8 Reception room

38 3 Demo room

39 4 Demo room

40 7 Demo room

41 9 Training room

42 10 Training room

43 12 Training room

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