Field sampling-Hg 모니터링

천연가스 정제설비에서 수은의 모니터링은 매우 중요하다.

그 첫번째 이유는 수은은 환경적인 독성이 강한 위해 성분이라는 것과 , 두 번째 이유는
수은의 함량이 높은 경우, 탄화수소 촉매의  효율성저하로 인하여 공정효율이 심각하게 
저하되어질 수 있다는 점이다. 
수은 함량이 높은 낮은 품질의 원료를 이용할 경우 생산효율의 저하로 인하여 생산 공정
자체를 포기하는 공장도 있다.   

탄화수소 촉매의 주요성분인 팔라디움(Paladium) 은 일반적으로 C2 기에서 C4 기로의
가열분해 과정에서 증기속의 아세틸렌기(Acetylenic species)들이 선택적인 수소 치환
반응이 될때 촉매로 사용이 되어 진다.  

수은(Hg)은 또한 천연가스 정제공장에서 알루미늄 재질의 열교환기(Heat exchanger),
교반자(Rotors), 콘덴서condender) 등에 부식문제를 야기 시키는 것으로 알려져 있다. 
열교환기는 교체비용이 높며, 교체를 위하여 많은 시간이 소요되기 때문에 사전에 수은등의
유입을 방지 하는 것이 중요하다.  

천연가스 정제 설비 시공 시에 대부분의 엔지니어링 회사에 의거하여  천연가스 중의
수은을 모니터링하여 설비를 관리를 하고 제어를 하도록 수은분석 모니터링 시스템
의  설치가 요구되어 지고 있다.

천연가스공정설비에는 주요한 금속부품들이 수은에 의하여 침식되는 현상을 방지하기
위하여 수은 제거설비 (Hg Removal System) 를 설치를 하고 있으며, 이때 수은 제거
설비의 주입부와 배출구에서의 수은함량을 각각 측정을 하여, 주입구에서는 수은제거
촉매의 수명과 교체시기를 계산하고, 배출구에서의 측정값은 제거 효율을 측정하는
목적으로 사용이 되어진다. 

효율적인 관리를 위하여 수은분석장치를 이용함으로써 장기간 규칙적인 측정및 관리가
가능해진다. 
LNG 선박에서는 반복주기가 빠르기 때문에 LNG 선적 설비(Terminal) 에서는 빠르고
자동화된 분석장치가 선호된다.  

[SIR GALAHAD II ]

Gold trap 포집장치를 내장하고 있는 Sir Galahad II 모델은 매우 낮은 범위의 수은의
함량을 측정하기 적절하도록 디자인되어 있다. 이 장치는 Low pressure Hg Lamp
 를 사용을 하며 광전증폭기(PMT) 를 검출장치로 사용한다.
Sir Galahad II 모델은 반복적인 실험과 연구용의 목적에 모두 유용하게 사용을 할 수
있는 장비이다.
Gold Amalgam 포집장치와 원자형광검출법(AFS) 를 이용을 함으로써 이 장치는 0.1
picogram 까지의 검출이 가능하다.

PSA Sir Galahad II 모델은 'Static' mode로써 원거리에서 시료를 채집해와서 각각 시료를
분석을 할 수 있는 모드로써 사용이 가능하다.

장비는 도시환경측정, 굴뚝배출가스측정, 천연가스 측정, 산업배출가스 및 심폐호흡시의
수은의 검출등의 다양한 목적으로 사용될 수가 있다. 
이 장치는 Laptop computer 를 이용하여 이동용 으로도 사용이 가능하다. 

 Sampling system - LNG, LPG, & 천연가스 ]

수은 분석을 위한 천연가의 시료채취는 일반적으로 금속 표면에 응집이 되는 수은의
특성과 고압의 천연가스 때문에 많은 어려움을 가지고 있다.
그리고 100 bar에서 1 bar 로 감압을 시키면 단열로 인한 온도의 차이가 -30°C 에 이른다.
압력이 감소를 하면 무거운 수화화합물등은 감소는 증기상 으로 부터 감소가 되어지고
응축으로 인한 수증기가 생성된다.

높은 탄화수소화합물(Hydrocarbon) 이 수은 포집 촉매에 포집이 되었을때는 포집효율을
저하시킨다. 따라서 낮은 수은 측정치를 가져온다.

고압의 증기상태에서 대표적인 시료측정값을 가질때 감압단계에서 적절한 조절레귤레이터
(Heated Regulator)의 사용이 필요되어지 지며, 이방법을 통하여 시료가스는 고압에서
처럼  정상압력에서 같은 구성을 가진 시료를 측정을 할 수가 있다.

 이러한 영향을 최소하하기위하여 고압의 유체를 bypass 를 시킴으로써 요구되어지는
시료 채취를 위하여 상기의 어려움을 극복을 할 수가 있다.

<10.537D Field LNG Sampling System >

 PSA 에서 제공하는 가스 샘플링 시스템에는 Dry gas sampling 장치와 Liquid Gas Sampling
의 두가지 Sampling System 이 제공되어진다. 특히 Drip Ship 이나 가스전 등의 현장에서
는 가스상과 액체상의 복합적인 상태의 천연가스및 석유등이 채취 될 수가 있으므로 두가지를 같이 구비하면 효과적으로 field Sampling 이 가능하다. 

[Manual Calibration System]

장비의 검교정을 PSA 에서 제공하는 검교정 장치로 측정하는 현장에서 검교정(Calibration)
이 가능하다. 가격이 저렴한 Manual 장비와 편리한  automatic system 이 공급되어진다.

 

[Automatic Calibration System ]
10.536 Mercury vapour Generator 은 수은 분석기를 위한 검교정장치이다.
이 장치는 일정한 온도에서 압축된 공기를 이용하여 응축된 수은을 희석하도록
설계 되어 있다. 낮은 유량은 수은이 응축되어 있는 수은 용기를 가로질러서 지나가게 된다.
일정한 수은가스를 포함한 가스는 원하는 농도의 가스량으로 희석이 되어진다. 
 

천연가스 측정구역은 NRC, IEXEx , ATEX standard 방폭인증 장비를 사용하여 한다.
PSA 10.54X On-line sampling 장비는 위험화고 전기제품들이 방폭인증이 된 장비를
사용을 하여야 한다.
1-8 channel 을 Sampling 을 할 수 있는 장비를 사용을 하며, (4 ch. Standard)

** 시스템 구성 **

1)  PSA 10.525 Sir Galahad II

2)  PSA 10.547 Sampling system (Natural Gas)

3)  PSA 10.515 Sampling system ( Hydrocarbon Liquid Gas)

4) PSA 10.536 Hg Vapour Generation

    5) Data Management System