NO342715B1 - Fremgangsmåte og system for detektering av fuktighet i naturgass - Google Patents

Fremgangsmåte og system for detektering av fuktighet i naturgass Download PDF

Info

Publication number
NO342715B1
NO342715B1 NO20120880A NO20120880A NO342715B1 NO 342715 B1 NO342715 B1 NO 342715B1 NO 20120880 A NO20120880 A NO 20120880A NO 20120880 A NO20120880 A NO 20120880A NO 342715 B1 NO342715 B1 NO 342715B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
natural gas
spectrum
pressure
moisture
absorption cell
Prior art date
Application number
NO20120880A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20120880A1 (no
Inventor
Xiaoyong Frank Liu
Yufeng Huang
John Mckinley Poole
Gary S Parece
Anthony Kowal
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of NO20120880A1 publication Critical patent/NO20120880A1/no
Publication of NO342715B1 publication Critical patent/NO342715B1/no

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/031—Multipass arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Et system inkluderer en fuktighetsanalysator konfigurert for å detektere fuktighet i naturgass. Fuktighetsanalysatoren inkluderer en absorpsjonscelle som innelukker og leder naturgassen. Fuktighetsanalysatoren inkluderer også en trykkstyringsanordning som kan redusere et trykk av naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen. Fuktighetsanalysatoren inkluderer en lysemitterende anordning som kan overføre lys gjennom naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen, så vel som en fotodetektor som kan detektere en intensitet av lyset overført gjennom naturgassen og som forlater absorpsjonscellen.

Description

Gjenstanden vist heri omhandler generelt spektroskopi, og mer spesielt, absorpsjonsspektroskopi for deteksjon av fuktighet i naturgass.
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system og en fremgangsmåte for å detektere fuktighet i naturgass.
Absorpsjonsspektroskopibaserte fuktighetsanalysatorer eksisterer for å bestemme fuktighetskonsentrasjon i en prøvegass. Bestemmelse av konsentrasjonen av fuktighet (dvs. vanndamp), i naturgass kan imidlertid være komplisert. For eksempel kan spektralinterferens mellom fuktighet og bakgrunnsgass (dvs. naturgass minus fuktighet) være alvorlig nok til å utgjøre en utfordring i forhold til å oppnå ønsket sensitivitet eller nøyaktighet i bestemmelse av konsentrasjonen av fuktighet i naturgass.
Differensialspektroskopi kan bli anvendt for å redusere spektralinterferensen fra bakgrunnsgass for å bestemme konsentrasjonen av fuktighet i naturgass. Ett eksempel på en prosess anvendt i differensialspektroskopi kan inkludere å registrere et spektrum for bakgrunnsgassen, som egentlig er tørket naturgass, trekke dette spektrumet fra et spektrum for naturgass for å gi et differensialspekt-rum, og bestemme fuktighetskonsentrasjonen basert på differensialspektrumet. Denne prosessen krever imidlertid en gassrenser og andre nødvendige tilbehør for å fjerne fuktighet fra naturgass for å registrere bakgrunnsspektrumet, som kan være kostbart. I tillegg krever denne prosessen et bytte mellom prøvegassen som skal bli analysert (dvs. naturgass) og referansegassen (dvs. gass tørket ved ren-seren, som er representativ for bakgrunnsgassen), som kan bremse systemres-ponstiden.
Det er dessuten ingen garanti for at spektralinterferensen ville bli effektivt fjernet fordi spektraene av prøvegassen og bakgrunnsgassen ikke blir registrert på samme tid og/eller den kjemiske sammensetningen av bakgrunnsgass kan variere over tid, og derfor kan dens spektrum variere over tid. Det er følgelig ønsket med en tilnærmelse som tilfredsstillende tar fatt på de aktuelle problemer når det gjel-der detektering av fuktighet i naturgass.
KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system som omfatter
en fuktighetsanalysator konfigurert for å detektere fuktighet i naturgass, omfattende en absorpsjonscelle som innelukker og leder naturgassen;
en trykkstyringsanordning konfigurert for å redusere et trykk av naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk lavere enn et omgivelsestrykk av naturgassen;
en lysemitterende anordning konfigurert for å overføre lys gjennom naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen; og
en fotodetektor konfigurert for å detektere en intensitet av lyset overført gjennom naturgassen og som forlater absorpsjonscellen.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å redusere et trykk av naturgass ved en trykkstyringsanordning for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk lavere enn et omgivelsestrykk av naturgassen, overføre et lys gjennom den trykkavlastede naturgassen ved en forhåndsvalgt bølgelengde eller over et bølgelengdeområde, registrere et spektrum for den trykkavlastede naturgassen, og bestemme en konsentrasjon av fuktighet i naturgassen basert på spektrumet for naturgassen.
Særlige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i henholdsvis kravene 2-16 og 18-20.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Disse og andre kjennetegn, aspekter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått når den følgende detaljerte beskrivelse leses med refe-ranse til de ledsagende tegningene hvor like tegn representerer like deler gjennom det hele av tegningene, hvori: FIG. 1 er et blokkdiagram av et innstillbart diode-laserabsorpsjonsspektro-meter i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende teknikken; FIG. 2 er et diagram som er illustrerende for et eksempel på et andre harmonisk spektrum for naturgass ved et spektrometer ifølge FIG. 1 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende teknikken; FIG. 3 er et diagram som er illustrerende for et eksempel på et annet harmonisk spektrum for naturgass ved et spektrometer ifølge FIG. 1 i samsvar med en annen utførelsesform av den foreliggende teknikken; og FIG. 4 er et flytskjema som illustrerer en prosess for å utføre spektralana-lyse med et spektrometer ifølge FIG. 1 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende teknikken.
DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Én eller flere spesifikke utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet under. I et forsøk på å tilveiebringe en konsis beskrivelse av disse utfø-relsesformene, er alle kjennetegn av en faktisk implementering ikke nødvendigvis beskrevet i spesifikasjonen. Det bør erkjennes at i utviklingen av en hvilken som helst slik faktisk implementering, som i et hvilket som helst engineering- eller de-signprosjekt, må det bli gjort tallrike implementerings-spesifikke avgjørelser for å oppnå utviklernes spesifikke mål, slik som etterlevelse med system-relaterte og forretnings-relaterte restriksjoner, som kan variere fra én implementering til en annen. Det bør dessuten erkjennes at en slik utviklingsinnsats vil kunne være kom-pleks og tidkrevende, men vil ikke desto mindre være et rutineforetagende av design, fabrikasjon og tilvirkning for fagfolkene som har fordelen av denne rede-gjørelsen.
Når en introduserer elementer av ulike utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, er det tenkt at artiklene "en," "et," "den/det," og "nevnte" skal bety at det er én eller flere av elementene. Begrepene "omfattende," "inkluderende" og "som har" er tenkt å være inklusive og bety at det kan være ytterligere elementer andre enn de opplistede elementene.
Som diskutert under omhandler de viste utførelsesformene anvendelsen av en fremgangsmåte for spektrallinjebreddereduksjon, og et system basert på en slik fremgangsmåte, for å forbedre deteksjonen av fuktighet i naturgass, inkludert men ikke begrenset til LNG (kondensert naturgass) tilførselsgass og reforgassing av LNG. Systemet og fremgangsmåten kan også eliminere eller redusere spektralinterferensen fra bakgrunnsgass (dvs. tørket naturgass) når det detekterer fuktighet i naturgass. Spesielt reduserer de viste utførelsesformene prøvegasstrykk for å redusere den totale spektrallinjebredden for en prøvegass (dvs. naturgass). Denne reduksjonen i den totale spektrallinjebredden for en prøvegass senker bakgrunns-gassinterferens og muliggjør mer sensitiv og mer nøyaktig deteksjon av fuktighet i naturgass. Det vil si, de viste utførelsesformene reduserer et prøvegasstrykk uten å måtte gå på akkord med responstid, eller dekonvolere fuktighet og bakgrunns- gassabsorpsjon, siden et enkelt spektrum for en naturgassprøve kan bli anvendt for å bestemme konsentrasjonen av fuktighet i naturgassprøven.
Idet vi nå vender oss til tegningene og refererer først til FIG. 1, er det illustrert en utførelsesform av en bølgelengde-moduleringsspektroskopianalysator 10. Denne analysatoren 10 kan generelt detektere fuktighet i en gass, slik som naturgass. Analysatoren kan inkludere, for eksempel, en lysemitterende anordning 12. Den lysemitterende anordningen 12 kan inkludere, for eksempel, en laser, en diodelaser, en kvantekaskadelaser eller en annen lyskilde. Den lysemitterende anordningen 12 kan emittere, for eksempel, lys ved én eller flere spesielle bølgelengder og ved én eller flere spesielle moduleringsfrekvenser, som kan bli bestemt, for eksempel, av en bruker. I én utførelsesform, er den lysemitterende anordningen 12 en laser og kan operere for å overføre lys ved en enkelt bølgelengde om gangen. I en annen utførelsesform, kan bølgelengden bli sveipet over et visst område og modulert ved en bestemt frekvens.
Lyset emittert ved den lysemitterende anordningen 12 kan inkludere en monokromatisk stråling 14 som kan passere gjennom en kollimator 16 som opere-rer for å kollimere den monokromatiske strålingen 14. Den kollimerte monokromatiske strålingen 14 kan bli overført til og gjennom et optisk vindu 18, slik at den monokromatiske strålingen 14 kan bli overført til en absorpsjonscelle 20 (f.eks. en innelukning). På denne måten, kan monokromatisk stråling 14 passere fra et kammer 22 til absorpsjonscellen 20 mens gasser som er til stede, for eksempel i absorpsjonscellen 20, kan forhindres fra å entre kammeret 22.
I én utførelsesform, kan absorpsjonscellen 20 være en multipasseringsabsorpsjonscelle som muliggjør at den monokromatiske strålingen 14 blir reflektert mellom et reflekterende element 24 (f.eks. et speil) ved én ende av absorpsjonscellen 20 motsatt av vinduet 18, og et annet reflekterende element 25 (f.eks. et andre speil) ved den andre enden av absorpsjonscellen 20, før den forlater absorpsjonscellen 20 gjennom vinduet 18 og inn i kammeret 22. Den monokromatiske strålingen 14 kan så bli detektert ved en fotodetektor 26. På denne måten, kan fotodetektoren 26 operere for å detektere en intensitet av monokromatisk stråling 14 som forlater absorpsjonscellen 20. I én utførelsesform, kan den lysemitterende anordningen 12 være forsynt med en laserdiode integrert med en termo elektrisk kjøler (TEC), en temperatursensor og en innebygget fotodetektor som kan detektere intensiteten av bakoverrettet emisjon fra laserdioden.
I en annen utførelsesform, kan en ekstern referansefotodetektor 28 bli anvendt i tillegg til, eller istedenfor, den innebygde fotodetektoren. Som illustrert i
FIG. 1, kan det bli anvendt en strålesplitter 30 for å splitte den monokromatiske strålingen 14. Strålesplitteren 30 kan motta den monokromatiske strålingen 14 og kan lede en del av den monokromatiske strålingen 14 til referansefotodetektoren 28, og kan muliggjøre at resten av den monokromatiske strålingen 14 overføres
gjennom absorpsjonscellen 20. I én utførelsesform, kan anvendelse av referansefotodetektoren 28 være ønskelig i spektroskopianvendelser hvor en lysemitterende anordning 12 med en innebygget fotodetektor ikke er lett tilgjengelig for en ønsket bølgelengde av monokromatisk stråling, hvor en ekstern referansefotodetektor 28 er foretrukket, eller hvor det er ønskelig å overvåke konsentrasjonen av en analytt som lekker inn i kammeret 22.
I tillegg kan analysatoren 10 inkludere et innløp 32 og et utløp 34 koplet til absorpsjonscellen 20. Innløpet 32 kan operere for å lede en gass-strøm 36 inn i absorpsjonscellen 20, mens utløpet kan operere for å lede gass-strømmen 36 ut av absorpsjonscellen 20. I én utførelsesform, kan denne gass-strømmen 36 inkludere naturgass. Gass-strømmen 36 kan være LNG tilførselsgass, reforgasset LNG, substitutt naturgass eller syngass. Innløpet 32 kan motta gass-strømmen 36 og kan overføre gass-strømmen 36 inn i absorpsjonscellen 20, hvor gass-strømmen 36 kan bli analysert for fuktighetsinnhold. I tillegg kan gass-strømmen 36 bli trykkavlastet ved en trykkstyringsanordning 38 nedstrøms for et utløp 34 for å muliggjøre mer sensitiv og mer nøyaktig deteksjon av fuktighet i naturgass.
Trykkstyringsanordningen 38 kan være, for eksempel, en vakuumpumpe, en aspiratør, eller en annen trykkavlastende anordning, som kan operere for å redusere trykket av gass-strømmen 36 fra, for eksempel, én standard atmosfære til et trykk betydelig lavere enn én standard atmosfære, med assistanse fra en gass-strømbegrensende anordning 37 oppstrøms for innløpet 32. Den gass-strømbegrensende anordningen 37 kan inkludere et hvilket som helst kjent element som er i stand til å begrense gass-strømmen 36, slik som en blende med en diameter mindre enn diameteren av en leder brukt for å lede gass-strøm 36. Trykkstyringsanordningen 38 kan redusere trykket av gass-strømmen 36 til omtrent, 0,5626 kg/cm (8 psia) (pund per kvadrattomme absolutt), 0,5274 kg/cm (7,5 psia), 0,4923 kg/cm (7 psia), 0,4571 kg/cm (6,5 psia), 0,4219 kg/cm (6 psia), 0,3868 kg/cm (5,5 psia), 0,3516 kg/cm (5 psia), 0,3165 kg/cm (4,5 psia), 0,2813 kg/cm (4 psia), 0,2461 kg/cm (3,5 psia), 0,2110 kg/cm (3 psia), 0,1758 kg/cm (2,5 psia), 0,1406 kg/cm (2 psia), 0,1055 kg/cm (1,5 psia), 0,0703 kg/cm (1 psia), eller 0,0352 kg/cm (0,5 psia) eller mellom omtrent 0,0703 kg/cm (1 psia) og 0,3516 kg/cm (5 psia).
Analysatoren 10 kan også inkludere én eller flere sensorer slik som en trykksensor 40 og/eller en temperatursensor42. Trykksensoren 40 kan erverve trykkmålinger av gass-strømmen 36, mens temperatursensoren 42 kan erverve temperaturmålinger av gass-strømmen 36. Disse målingene kan bli tilveiebrakt til elektronisk kretssystem 44. Det elektroniske kretssystemet 44 kan inkludere én eller flere prosessorer som kan være digitale signalprosessorer, mikroprosessorer, felt-programmerbare gitteranordninger, komplekse programmerbare logiske anordninger, applikasjonsspesifikke integrerte kretser og/eller annet logisk kretssystem. Det elektroniske kretssystemet 44 kan motta signaler fra fotodetektoren 26, referansefotodetektoren bygget inn i den lysemitterende anordningen 12 (og/eller den eksterne referansefotodetektoren 28), trykksensoren 40 og temperatursensoren 42. Det elektroniske kretssystemet 44 kan utnytte disse signalene for å analy-sere og bestemme analyttkonsentrasjon i gass-strømmen 36, slik som konsentrasjonen av fuktighet i, for eksempel, naturgass, basert på det målte spektrum, trykk og temperatur for gass-strømmen 36. I tillegg, kan det elektroniske kretssystemet 44 også kommandere en drivkrets 46 av den lysemitterende anordningen 12. I én utførelsesform, kan analysatoren 10 videre inkludere en skjerm 52, en innlastings-anordning 54 og ett eller flere l/O grensesnitt 50.
I én utførelsesform, kan analysatoren 10 utnytte absorpsjonsspektroskopi for å bestemme konsentrasjonen av fuktighet i gass-strømmen 36. Fremgangsmå-tene for absorpsjonsspektroskopi kan inkludere, men er ikke begrenset til, direkte absorpsjonsspektroskopi, harmonisk/avledet spektroskopi, fotoakustisk spektroskopi, "cavity ring down" spektroskopi og fluorescensspektroskopi. Spektralinterferens mellom, for eksempel, fuktighet og bakgrunnsgassen i gass-strømmen 36, kan primært være forårsaket ved tilfeldig men likevel iboende nærliggenhet mallr\m r>\/arnannofrcilr\/cinocinci o\/fi iH-inhcit r\n hol/nn inncnoccon Rodncilcinrirlcin av den monokromatiske strålingen 14 emittert ved den lysemitterende anordningen 12 kan imidlertid bli valgt for å unngå slik tilfeldig nærliggenhet og minimere spektralinterferensen fra bakgrunnsgassen. Ved anvendelsen av den gass-strøm 36 begrensende anordningen 37 og trykkstyringsanordningen 38, kan dessuten trykket av gass-strømmen 36 bli redusert, noe som fører til redusert spektrallinjebredde og, derfor, redusert spektralinterferens mellom fuktighet og bakgrunnsgassen i gass-strømmen 36.
FIG. 2 illustrerer et diagram 58 som detaljerer et andre harmonisk (2f) spektrum 60 for en gass-strøm 36 (f.eks. naturgass) ved et redusert trykk (f.eks., 0,1758 kg/cm (2,5 psia), 0,3516 kg/cm (5 psia) eller 0,5626 kg/cm (8 psia)) som inneholder et visst nivå av fuktighetsinnhold når eksponert for den monokromatiske strålingen 14 over et område av bølgelengder. Også illustrert i diagram 58 er et annet 2f spektrum 62 for en gass-strøm 36 (f.eks. naturgass) når eksponert for den monokromatiske strålingen 14 over et område av bølgelengder ved et omgivelsestrykk mens den inneholder det samme nivået av fuktighetsinnhold som gass-strøm 36 ved det reduserte trykket (dvs. det samme nivået av fuktighetsinnhold foreligger i gass-strømmen 36 for 2f spektrumet 60). Som illustrert i diagram 58, ved omgivelsestrykk, blir 2f spektrumet 62 dårlig oppløst på grunn av linjeutvidelse langs bølgelengdeaksen, spektrallinjene blir
klumpet sammen, og den målsøkte spektrallinjen for fuktighet 59 er knapt synlig. I motsetning er 2f spektrumet 60 godt oppløst langs bølgelengdeaksen, og avslører fine detaljer som ellers ville være borte, inkludert den målsøkte fuktighetslinjen 59. Diagram 58 illustrerer derfor at trykkavlasting av gass-strømmen 36 kan muliggjøre at analysatoren 10 oppnår overlegen deteksjonsselektivitet, nøyaktighet og sensitivitet for deteksjonen av fuktighet som foreligger i gass-strømmen 36.
Uansett hvor omhyggelig bølgelengden eller bølgelengdeområdet for en monokromatisk stråling 14 blir valgt, er det vanskelig å totalt unngå tilfeldig nærliggenhet i spektrallinjeposisjoner, ettersom linjeposisjonene er iboende og bestemt ved de molekylære strukturene av enheter som foreligger i gass-strømmen 36. FIG. 3 illustrerer et diagram 64 som tilkjennegir en slik vanskelighet. I diagram 64, illustrerer den jevne kurven 65 et 2f spektrum for tørr metan (ChU) registrert ved et redusert trykk (f.eks., 0,1758 kg/cm (2,5 psia), 0,3516 kg/cm (5 psia) eller 0,5626 kg/cm (8 psia)), konsentrasjonen av denne er typisk over 90 % i naturgass. De heltrukne rette linjene i diagram 64 er spektrallinjene som kan tilskrives metan, inkludert linjene 68, 70, 72 og 74. De stiplede rette linjene i diagram 64 er spektrallinjene som kan tilskrives fuktighet, inkludert den målsøkte linjen 76, som blir brukt for å detektere fuktighet som foreligger i gass-strømmen 36.
Som illustrert i diagram 64, overlapper metanlinje 68 med fuktighetslinje 76 i bølgelengde. Forholdet mellom metanlinje 68 og én eller flere av metanlinjer 70, 72 og 74 er spektroskopisk iboende med metan, er en funksjon av relativ spektral-intensitet, gasstrykk og temperatur, og kan bli beregnet nøyaktig. I én utførelses-form, kan analysatoren 10 være konfigurert for å beregne en metangrunnlinje un-derliggende den målsøkte fuktighetslinjen, basert på sanntidsdeteksjon av én eller flere av metanlinjer 70, 72 og 74, og basert på et forutbestemt forhold mellom metanlinje 68 og én eller flere av metanlinjer 70, 72, og 74, 76, slik at metangrunn-linjen kan bli trukket fra en sammensetning av den målsøkte fuktighetslinjen 76 og den overlappende metanlinjen 68 for å bestemme den eksakte konsentrasjon av fuktighet i gass-strømmen 36.
FIG. 4 illustrerer et flytskjema 80 som beskriver én utførelsesform for deteksjonen av en analyttkonsentrasjon i en gass-strøm 36, inkludert, for eksempel, en konsentrasjon av fuktighet i en prøvegass slik som naturgass eller syngass. I trinn 82, kan trykket av prøvegass-strømmen 36 bli redusert ved, for eksempel, en trykkstyringsanordning 38 alene, eller i kombinasjon med en strømningsbegrensende anordning 37. I trinn 84, blir den trykkavlastede gass-strømmen 36 overført gjennom en absorpsjonscelle 20. I trinn 86, blir den trykkavlastede gass-strømmen 36 eksponert for lys fra en lysemitterende anordning 12 på innsiden av absorpsjonscellen 20. I trinn 88, blir konsentrasjonen av en analytt (f.eks. fuktighet) i prøvegass-strømmen (f.eks. naturgass) bestemt basert på et absorpsjonsbasert spektrum for den trykkavlastede gass-strømmen 36.
Denne skriftlige beskrivelsen bruker eksempler for å vise oppfinnelsen, inkludert den beste måten, og også for å gjøre det mulig for en hvilken som helst fagperson å praktisere oppfinnelsen, inkludert tilvirkning og anvendelse av hvilke som helst anordninger eller systemer og utføre hvilke som helst inkorporerte metoder. Det patenterbare omfanget av oppfinnelsen er definert ved kravene, og kan inkludere andre eksempler som forekommer for fagpersonene.

Claims (20)

1. System, som omfatter: en fuktighetsanalysator (10) konfigurert for å detektere fuktighet i naturgass,karakterisert vedat det omfatter: en absorpsjonscelle (20) som innelukker og leder naturgassen; en trykkstyringsanordning (38) konfigurert for å redusere et trykk av naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen (20) for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk lavere enn et omgivelsestrykk av naturgassen; en lysemitterende anordning (12) konfigurert for å overføre lys gjennom naturgassen på innsiden av absorpsjonscellen (20); og en fotodetektor (26) konfigurert for å detektere en intensitet av lyset overført gjennom naturgassen og som forlater absorpsjonscellen (20).
2. System ifølge krav 1, omfattende elektronisk kretssystem (44) konfigurert for å erverve og prosessere et spektrum for naturgassen.
3. System ifølge krav 2, hvori det elektroniske kretssystemet (44) er konfigurert for å bestemme en konsentrasjon av fuktighet i naturgassen basert på spektrumet.
4. System ifølge krav 2, hvori det elektroniske kretssystemet (44) er konfigurert for å trekke en bakgrunnsverdi fra et spektralkjennetegn innen spektrumet for naturgassen basert på et forutbestemt forhold for å bestemme en konsentrasjon av fuktighet i naturgassen.
5. System ifølge krav 2, hvori spektrumet omfatter et absorpsjonsbasert spektrum.
6. System ifølge krav 2, hvori spektrumet omfatter et direkte absorpsjons-spektrum
7. System ifølge krav 2, hvori spektrumet omfatter et avledet spektrum.
8. System ifølge krav 2, hvori spektrumet er basert på fotoakustisk spektroskopi.
9. System ifølge krav 2, hvori spektrumet er basert på "cavity ring down" spektroskopi.
10. System ifølge krav 2, hvori spektrumet er basert på fluorescensspektroskopi.
11. System ifølge krav 1, hvori den lysemitterende anordningen (12) omfatter en laser, en diodelaser eller en kvantekaskadelaser.
12. System ifølge krav 11, hvori diodelaseren omfatter: en termoelektrisk kjøler; en temperatursensor; og en innebygget fotodetektor (26) konfigurert for å detektere en intensitet av bakoverrettet emisjon fra diodelaseren.
13. System ifølge krav 1, hvori trykkstyringsanordningen (38) omfatter en vakuumpumpe eller en aspiratør.
14. System ifølge krav 1, hvori trykkstyringsanordningen (38) er konfigurert for å redusere trykket av naturgassen til mellom omtrent 1 psia og 5 psia.
15. System ifølge krav 1, hvori naturgassen omfatter rørledningsnaturgass, kondensert naturgass tilførselsgass eller reforgasset kondensert naturgass.
16. System ifølge krav 1, hvori absorpsjonscellen (20) omfatter en multipasseringsabsorpsjonscelle.
17. Fremgangsmåte,karakterisert vedat den omfatter å: redusere et trykk av naturgass ved en trykkstyringsanordning (38) for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk lavere enn et omgivelsestrykk av naturgassen; overføre et lys gjennom den trykkavlastede naturgassen ved en forhåndsvalgt bølgelengde eller over et bølgelengdeområde; registrere et spektrum for den trykkavlastede naturgassen; og bestemme en konsentrasjon av fuktighet i naturgassen basert på spektrumet for naturgassen.
18. Fremgangsmåten ifølge krav 17, omfattende å redusere trykket av naturgassen for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk på ikke mer enn omtrent 5 psi.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, omfattende å redusere trykket av naturgassen for å generere trykkavlastet naturgass ved et trykk på ikke mer enn omtrent 2,5 psi.
20. Fremgangsmåte ifølge 17, hvori konsentrasjonen av fuktighet blir bestemt ved å trekke en bakgrunnsverdi fra et spektralkjennetegn innen spektrumet for den trykkavlastede naturgassen basert på et forutbestemt forhold.
NO20120880A 2011-08-17 2012-08-09 Fremgangsmåte og system for detektering av fuktighet i naturgass NO342715B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/211,821 US8547554B2 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Method and system for detecting moisture in natural gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20120880A1 NO20120880A1 (no) 2013-02-18
NO342715B1 true NO342715B1 (no) 2018-07-30

Family

ID=46981424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20120880A NO342715B1 (no) 2011-08-17 2012-08-09 Fremgangsmåte og system for detektering av fuktighet i naturgass

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8547554B2 (no)
JP (1) JP2013040937A (no)
CN (1) CN102954939B (no)
BR (1) BR102012020587B8 (no)
GB (1) GB2493833B (no)
NO (1) NO342715B1 (no)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9012851B2 (en) 2010-10-14 2015-04-21 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh Optical chamber module assembly
US9651488B2 (en) 2010-10-14 2017-05-16 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh High-accuracy mid-IR laser-based gas sensor
CN107991250B (zh) * 2011-05-20 2021-05-07 株式会社堀场制作所 测量单元及气体分析装置
US9347924B2 (en) * 2013-04-10 2016-05-24 General Electric Company Critical flow in moisture generation system for natural gas
US9194797B2 (en) 2013-12-20 2015-11-24 General Electric Company Method and system for detecting moisture in a process gas involving cross interference
US10024787B2 (en) 2014-05-15 2018-07-17 General Electric Company System and method for measuring concentration of a trace gas in a gas mixture
CN104568759B (zh) * 2014-12-24 2017-06-23 国家电网公司 一种sf6电器设备光程传感装置
DE102015221708A1 (de) * 2015-11-05 2017-05-11 Robert Bosch Gmbh Abgassensor und Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors für ein Fahrzeug
CA3003420C (en) * 2015-12-29 2020-07-14 Halliburton Energy Services, Inc. Optical computing devices for measurement in custody transfer of pipelines
US10724945B2 (en) 2016-04-19 2020-07-28 Cascade Technologies Holdings Limited Laser detection system and method
US10180393B2 (en) 2016-04-20 2019-01-15 Cascade Technologies Holdings Limited Sample cell
RU2733824C2 (ru) 2016-07-25 2020-10-07 Мкс Инструментс, Инк. Система измерения газа
JP6912766B2 (ja) * 2016-07-29 2021-08-04 国立大学法人徳島大学 濃度測定装置
USD822514S1 (en) 2016-12-27 2018-07-10 General Electric Company Portable natural gas moisture analyzer
JP6815520B2 (ja) * 2016-12-27 2021-01-20 ジーイー・インフラストラクチャー・センシング・エルエルシー 天然ガスについてのポータブル水分アナライザ
GB201700905D0 (en) 2017-01-19 2017-03-08 Cascade Tech Holdings Ltd Close-Coupled Analyser
US10739255B1 (en) 2017-03-31 2020-08-11 Advanced Micro Instruments, Inc. Trace moisture analyzer instrument, gas sampling and analyzing system, and method of detecting trace moisture levels in a gas
CN109557058B (zh) * 2017-09-26 2021-07-20 北京华泰诺安探测技术有限公司 一种用于检测待测气体是否含水分子的方法和装置
CN108124462B (zh) * 2017-11-28 2020-11-17 深圳达闼科技控股有限公司 一种混合物检测方法及设备
CN108007868B (zh) * 2017-12-19 2024-06-11 山东科技大学 天然气地下储气库采气井含水率检测设备及天然气地下储气库采气井含水率检测方法
JP7135608B2 (ja) * 2018-09-03 2022-09-13 株式会社島津製作所 ガス吸収分光装置、及びガス吸収分光方法
NO20200904A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-15 Optronics Tech As Gas detector system
CN112213278A (zh) * 2020-10-15 2021-01-12 中国科学院上海应用物理研究所 一种氟化氢气体中微量水的分析装置以及分析方法
US11686670B2 (en) * 2020-11-03 2023-06-27 Yokogawa Electric Corporation Isolation of fluid sample in multi-pass optical system
CN112691627B (zh) * 2020-12-14 2024-09-13 浙江华电器材检测研究院有限公司 基于crds的产物采样装置、产物检测系统和产物检测方法
CN112903626B (zh) * 2021-01-25 2023-02-28 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种反射光谱法测定土壤/沉积物中元素形态的建模方法及测定方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775001B2 (en) * 2002-02-28 2004-08-10 Lambda Control, Inc. Laser-based spectrometer for use with pulsed and unstable wavelength laser sources
US7064329B2 (en) * 2001-08-21 2006-06-20 Franalytica, Inc. Amplifier-enhanced optical analysis system and method
US7502115B2 (en) * 2004-10-22 2009-03-10 Pranalytica, Inc. System and method for high sensitivity optical detection of gases

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3979589A (en) * 1973-11-29 1976-09-07 Finn Bergishagen Method and system for the infrared analysis of gases
US4589971A (en) * 1984-05-29 1986-05-20 The Permutit Company Moisture analyzer
JPS6195229A (ja) * 1984-10-16 1986-05-14 Osaka Gas Co Ltd 超高純度ガス中の不純物測定方法
KR100186272B1 (ko) * 1994-03-25 1999-05-15 츠찌야 히로오 가스의 적외선 분광 분석방법 및 이것에 사용되는 장치
DE19717145C2 (de) * 1997-04-23 1999-06-02 Siemens Ag Verfahren zur selektiven Detektion von Gasen und Gassensor zu dessen Durchführung
JP3459564B2 (ja) * 1998-03-11 2003-10-20 日本酸素株式会社 ガスの分光分析装置および分光分析方法
JP2000283915A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Tokyo Gas Co Ltd ガス測定における他ガスの影響補正方法
JP3274656B2 (ja) * 1999-04-14 2002-04-15 日本酸素株式会社 ガスの分光分析方法および分光分析装置
JP3343680B2 (ja) * 1999-07-12 2002-11-11 日本酸素株式会社 レーザー分光分析装置
US6552792B1 (en) * 1999-10-13 2003-04-22 Southwest Sciences Incorporated Wavelength modulated photoacoustic spectrometer
US7132661B2 (en) * 2000-08-28 2006-11-07 Spectrasensors, Inc. System and method for detecting water vapor within natural gas
US6657198B1 (en) 2000-08-28 2003-12-02 Spectrasensors, Inc. System and method for water vapor detection in natural gas
JP2002131228A (ja) 2000-10-25 2002-05-09 Nippon Sanso Corp レーザ分光分析方法
US6787776B2 (en) 2001-08-16 2004-09-07 The Board Of Trustees Of Leland Stanford Junior University Gas sensor for ammonia, carbon dioxide and water
US20070081162A1 (en) * 2002-01-11 2007-04-12 Ekips Technologies, Inc. Method And Apparatus For Determining Marker Gas Concentration Using An Internal Calibrating Gas
CN1223845C (zh) * 2003-02-28 2005-10-19 南京理工大学 天然气水合物状态变化模拟实验光电探测系统
US20060263256A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Nitrex Metal Inc. Apparatus and method for controlling atmospheres in heat treating of metals
JP4634956B2 (ja) * 2006-04-14 2011-02-16 日本電信電話株式会社 光吸収測定装置
US7679059B2 (en) 2006-04-19 2010-03-16 Spectrasensors, Inc. Measuring water vapor in hydrocarbons
EP1860425A1 (en) 2006-05-23 2007-11-28 ETH Zürich High-Temperature multipass cell for absorbtion spectroscopy of gases and vapors at eleveated temperatures
US7511802B2 (en) * 2006-05-26 2009-03-31 Spectrasensors, Inc. Measuring trace components of complex gases using gas chromatography/absorption spectrometry
US7728978B2 (en) * 2006-10-18 2010-06-01 Spectrasensors, Inc. Detection of moisture in refrigerants
US7586094B2 (en) 2007-01-30 2009-09-08 Spectrasensors, Inc. Background compensation by multiple-peak measurements for absorption spectroscopy-based gas sensing
PL2140246T3 (pl) * 2007-04-11 2017-01-31 Spectrasensors, Inc. Wykrywanie reaktywnego gazu przy złożonym tle
WO2008141418A1 (en) * 2007-05-24 2008-11-27 Odotech Experts-Odeurs Methods and apparatuses for detecting odors
US7943915B2 (en) 2008-10-10 2011-05-17 Ge Infrastructure Sensing, Inc. Method of calibrating a wavelength-modulation spectroscopy apparatus
US7957001B2 (en) * 2008-10-10 2011-06-07 Ge Infrastructure Sensing, Inc. Wavelength-modulation spectroscopy method and apparatus
JP5690070B2 (ja) * 2010-01-06 2015-03-25 大陽日酸株式会社 シラン系ガス中の水分濃度の測定方法および測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7064329B2 (en) * 2001-08-21 2006-06-20 Franalytica, Inc. Amplifier-enhanced optical analysis system and method
US6775001B2 (en) * 2002-02-28 2004-08-10 Lambda Control, Inc. Laser-based spectrometer for use with pulsed and unstable wavelength laser sources
US7502115B2 (en) * 2004-10-22 2009-03-10 Pranalytica, Inc. System and method for high sensitivity optical detection of gases

Also Published As

Publication number Publication date
BR102012020587A2 (pt) 2015-08-18
JP2013040937A (ja) 2013-02-28
US20130044323A1 (en) 2013-02-21
BR102012020587B8 (pt) 2020-12-08
BR102012020587B1 (pt) 2020-10-20
US8547554B2 (en) 2013-10-01
GB2493833A (en) 2013-02-20
CN102954939A (zh) 2013-03-06
GB2493833B (en) 2016-08-03
GB201214393D0 (en) 2012-09-26
BR102012020587A8 (pt) 2015-09-22
NO20120880A1 (no) 2013-02-18
CN102954939B (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO342715B1 (no) Fremgangsmåte og system for detektering av fuktighet i naturgass
US9194797B2 (en) Method and system for detecting moisture in a process gas involving cross interference
CA2884722C (en) Method and system for determining energy content and detecting contaminants in a fluid stream
US9372152B2 (en) Method and apparatus for siloxane measurements in a biogas
Owen et al. A calibration-free ammonia breath sensor using a quantum cascade laser with WMS 2f/1f
US10132787B2 (en) Device for optically determining the concentration of alcohol and carbohydrates in a liquid sample
JP2010237221A (ja) パイプライン中の天然ガス中の水蒸気を定量するための装置および方法
JP2011522264A (ja) 基準波長を用いた成分濃度の測定方法
JP5990661B2 (ja) バイオガス中のシロキサンを測定するための方法及び装置
US8629397B2 (en) Spectrophotometer and method for calibrating the same
WO2010042301A2 (en) Wavelength-modulation spectroscopy method
JP2008232820A (ja) ガス濃度の定量分析方法及び装置
US20140361172A1 (en) Detection of h2s in natural gas and hydrocarbon streams using a dual-path near-ir spectroscopy system
JP2003521706A (ja) ガス混合物の安全性を決定する方法
US11022545B2 (en) Multi-spectral gas analyzer system with multiple sets of spectral sensitivity
CN110346346B (zh) 一种基于压缩感知关联算法的拉曼气体检测方法
WO2013109728A1 (en) Method and apparatus for siloxane measurements in a biogas
JP2019056560A (ja) 検査方法及び検査システム
JP2014142299A (ja) ガス濃度測定装置
CN111912804B (zh) 一种高炉烟气中微量二氧化硫监测的紫外光谱检测方法及装置
Grishkanich et al. SRS-sensor 13C/12C isotops measurements for detecting Helicobacter Pylori
TWI796829B (zh) 氣體檢測系統及其檢測方法
EP3615919A1 (en) Compact multi-wavelength tdlas system
Kokoric et al. Breath analysis with mid-infrared diagnostics
Huang et al. Simultaneous measurement of 13C-, 18O-, and 17O-isotopes of CO2 using a compact mid-infrared hollow waveguide gas sensor