Pengukuran Aliran dalam Pemrosesan Kriogenik dan Hidrokarbon

Mengapa penyimpanan suhu rendah dan pengolahan hidrokarbon begitu sulit ditangani?

Mereka yang pernah bekerja di bidang penyimpanan suhu rendah dan pengolahan hidrokarbon tahu bahwa pekerjaan ini tidak mudah. Suhu dapat turun hingga minus 100 derajat Celcius, dan gas minyak cair (LPG) mengalir melalui pipa. Kesalahan kecil dapat mengakibatkan kecelakaan besar. Bukan tugas mudah bagi flowmeter untuk mengukur secara akurat dalam kondisi kriogenik ekstrem seperti itu.

Industri penyimpanan kriogenik dan pengolahan hidrokarbon

Pabrik pengolahan gas dan tangki penyimpanan suhu rendah saat ini sepenuhnya bergantung pada meteran aliran kriogenik ini untuk memastikan pengoperasian yang aman, serah terima yang akurat, dan pengendalian proses. Memilih instrumen yang tepat menghemat waktu dan tenaga; pilihan yang salah, masalah akan terus muncul.

Tiga media utama, masing-masing dengan karakteristiknya sendiri.

Etana cair adalah cairan yang paling sulit diukur.

Pengukur aliran kriogenik etana

Etana, ketika dalam bentuk cair, dapat didinginkan hingga -116 °C, dengan densitas yang berfluktuasi antara 552-568 kg/m3 dan viskositas yang berubah sesuai dengan itu. Yang lebih merepotkan adalah bahwa terkadang ia dapat berupa cair dan terkadang berupa gas, dengan tekanan berkisar dari 3,5 hingga 29 kilogram gaya. Pabrik petrokimia menggunakannya sebagai bahan baku untuk memproduksi etilena, sehingga pengukuran aliran tidak dapat dianggap enteng.

Pengukuran aliran propana cair relatif lebih baik, tetapi tetap tidak sederhana.

Pengukur Aliran Propana

Suhu kerja propana cair berkisar antara -50 °C hingga 40 °C, yang lebih rendah daripada etana. Kepadatannya 581-585 kg/m³, viskositas 0,19-0,21 cp, tampak cukup stabil. Namun masalahnya adalah laju alirnya sangat bervariasi, mulai dari sangat kecil hingga lebih dari 30.000 kilogram per jam, yang membutuhkan rasio rentang pengukur alir yang cukup lebar. Tekanan desain dapat mencapai 35 kilogram gaya, dan materialnya juga harus mampu menahannya.

Pipa berukuran besar menjadi masalah bagi gas hidrokarbon.

Pengukur aliran gas hidrokarbon

Pengukuran gas dalam sistem obor menggunakan pipa berukuran hingga 24 inci atau 36 inci. Berat molekul gas sekitar 21:00, koefisien kompresi 0,9887, dan laju aliran berkisar dari 0,1 juta meter kubik standar hingga 330 juta meter kubik standar per hari. Suhu tidak ekstrem, sekitar 30-40 derajat, dan tekanan hanya 6-8 kilogram gaya.

Dua jenis flow meter utama, masing-masing dengan keunggulannya sendiri.

Pengukur aliran Coriolis - mahal tetapi berguna untuk propana dan etana cair.

Dalam hal pengukuran etana dan propana cair, flowmeter Coriolis adalah yang paling andal. Alat ini secara langsung mengukur aliran massa tanpa perlu khawatir tentang perubahan densitas, dengan akurasi ± 0,05% atau bahkan lebih tinggi, sehingga sangat cocok untuk transfer kepemilikan. Saat memuat dan membongkar material, kedua sisi dapat diukur, yang sangat praktis.

Mengapa para insinyur instrumentasi lebih memilih menggunakannya?

-Tidak peduli bagaimana perubahan densitas propana atau etana cair, laju aliran massa yang diukur selalu akurat dan langsung.
-Rasio rentang yang besar, akurasi yang baik dari laju aliran kecil hingga laju aliran besar
-Satu sensor aliran dapat mengukur densitas, suhu, dan viskositas, sehingga menghemat beberapa sensor.
-Tidak ada bagian yang bergerak, jadi pada dasarnya tidak perlu perawatan.
-Pengukur aliran kriogenik memiliki kinerja stabil bahkan pada suhu di bawah minus 100 derajat Celcius

Alat ini dapat menampung tabung berukuran mulai dari 3/8 inci hingga 10 inci, dengan volume cairan 800 hingga 2000 meter kubik per jam dan volume gas lebih dari 60000 kilogram per jam.

Pengukur aliran massa termal

Pengukur aliran massa termal - pilihan ekonomis untuk jalur pipa besar.

Pengukur aliran termal adalah yang paling hemat biaya untuk mengukur gas, terutama gas dalam pipa besar. Pemasangannya mudah dan hampir tidak mengalami kehilangan tekanan, yang sangat penting untuk sistem obor bertekanan rendah. Prinsipnya adalah menggunakan probe yang dipanaskan untuk mengukur kecepatan pelepasan panas guna menghitung laju aliran, dan langsung menghasilkan laju aliran massa tanpa perlu kompensasi tekanan dan suhu.

Apa saja manfaat penggunaan meter aliran massa termal untuk hidrokarbon?
-Pengukuran kualitas gas secara langsung, menghemat waktu
-Bahkan laju aliran rendah pun dapat diukur secara akurat.
-Jumlahnya dapat diukur mulai dari 0,1 juta meter kubik standar per hari hingga beberapa ratus juta meter kubik standar.
-Biaya pemasangannya murah dan perawatannya mudah
-Dapat berinteraksi dengan sistem DCS menggunakan protokol HART
-Alat ini juga dapat menampilkan berat molekul secara real-time, yang cukup berguna.

Flowmeter termal paling cocok untuk tempat-tempat yang mendekati tekanan atmosfer, seperti tangki pemisah dengan obor.

Perhatikan poin-poin berikut saat memilih flow meter.

Tekanan dan suhu seharusnya tidak hanya bergantung pada kondisi kerja.

Jangan hanya melihat suhu dan tekanan selama operasi normal; Anda harus mempertimbangkan batas desainnya. Meskipun flowmeter etana cair beroperasi pada -116 °C, alat ini dirancang untuk menahan tekanan 43,5 kilogram dari -118 °C hingga 65 °C. Propana cair juga digunakan, dengan kisaran suhu -52 °C hingga 115 °C, dengan gaya 35,7 kilogram. Material harus dipilih dengan benar dan tidak boleh rapuh pada suhu rendah.

Pengukur aliran ATEX seringkali dibutuhkan.

Situasi ini merupakan area berbahaya Zona 1, dengan kelompok gas IIA dan kelompok suhu T3. Pengukur aliran harus memiliki sertifikasi ATEX dan tingkat tahan ledakan Ex'd'. Tingkat perlindungan IP 67 juga diperlukan; jika tidak, alat tersebut pada akhirnya akan rusak oleh air dan debu.

Sinyal keluaran dari flow meter harus dapat terhubung.

Sekarang semuanya terhubung ke sistem DCS, dan protokol HART menjadi standar. Dengan menambahkan sinyal analog 4-20mA dan sinyal digital HART atau MODBUS RTU, parameter dapat diatur dan informasi diagnostik dapat dilihat dari jarak jauh. Pengukur aliran digital canggih atau pengukur aliran suhu rendah analog dapat mengirimkan beberapa data secara bersamaan, termasuk laju aliran, densitas, suhu, dan pengukuran kumulatif, sehingga mudah dikendalikan.

Beberapa Pertimbangan untuk Pemasangan

Jangan hanya fokus pada aliran maksimum saat memilih flowmeter yang tepat.

Banyak insinyur hanya mengandalkan kecukupan aliran maksimum, padahal itu tidak benar. Hal ini bergantung pada tiga poin: laju aliran minimum, laju aliran normal, dan laju aliran maksimum. Pengukur aliran Coriolis umumnya paling akurat dalam rentang 20% hingga 100%, sedangkan pengukur aliran termal memiliki rentang yang lebih luas. Hanya jika ketiga titik aliran berada dalam rentang akurasi, tabel ini dapat dianggap telah dipilih dengan benar.

Penurunan tekanan tidak bisa diabaikan.

Terutama pada aliran gravitasi atau sistem bertekanan rendah, penurunan tekanan sangat fatal. Flowmeter Coriolis dapat menurunkan tekanan hingga 0,3 kilogram, sedangkan tipe termal hampir tidak menurunkan tekanan. Setelah perhitungan selesai, pilih lagi, jika tidak, cairan akan mudah menguap, tekanan hilir tidak mencukupi, dan seluruh sistem akan kacau.

Sertifikat kalibrasi harus lengkap.

Akurasi harus dipastikan, dan kalibrasi rutin sangat penting. Flowmeter Coriolis biasanya dikalibrasi dengan air atau hidrokarbon ringan sebelum meninggalkan pabrik, dan sertifikat kalibrasi akan diberikan, yang mencakup kondisi pengujian, catatan tekanan, dan verifikasi rentang. Untuk serah terima perdagangan, sertifikat ini harus ada dan dapat dilacak.

Sebagai rangkuman

Memilih flow meter untuk etana cair, propana cair, dan gas hidrokarbon memerlukan pemahaman yang jelas tentang kondisi proses, sifat fluida, dan kebutuhan aktual.

Untuk pengukuran cairan dalam perdagangan, meskipun flowmeter Coriolis mahal, alat ini memiliki akurasi tinggi, bebas masalah, dan sesuai dengan harganya. Untuk pengukuran gas dengan pipa besar, flowmeter termal adalah yang paling hemat biaya, dengan penurunan tekanan rendah serta pemasangan dan perawatan yang murah.

Industri pengolahan hidrokarbon dan suhu rendah dicirikan oleh suhu ekstrem, perubahan tekanan yang besar, dan rentang aliran yang luas. Tanpa pengukur aliran yang andal, hal ini benar-benar tidak mungkin dilakukan. Pemilihan jam tangan yang tepat, pengukuran yang akurat, memenuhi spesifikasi, dan sistem yang stabil, akan menghemat banyak uang dibandingkan dengan selisih harga jam tangan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

Q1: Apakah Anda masih memerlukan flowmeter Coriolis suhu rendah untuk mengukur propana pada suhu ruangan? Apakah harganya terlalu mahal?

Jawaban: Alat ini memang sangat perlu digunakan. Meskipun berada pada suhu ruangan, densitas propana tetap bervariasi dengan suhu. Flowmeter Coriolis secara langsung mengukur massa tanpa memengaruhi densitas, dengan akurasi ± 0,05%. Akurasi ini diperlukan untuk proses serah terima. Dan alat ini dapat mengukur densitas dan suhu secara mandiri, sehingga menghemat biaya pembelian alat ukur lain. Setelah dihitung, sebenarnya tidak ada kerugian.

Q2: Meter apa yang digunakan untuk mengukur gas dalam pipa obor suhu ambien 24 inci? Pelat orifice harganya murah, mengapa tidak menggunakannya?

Jawaban: Pengukur aliran massa termal adalah yang paling cocok. Penggunaannya hemat biaya untuk pipa besar, karena dapat langsung mengukur aliran massa tanpa kompensasi tekanan dan suhu. Kuncinya adalah tekanan hampir tidak turun, dan sistem obor sudah berada di bawah tekanan rendah dan tidak dapat turun. Meskipun pelat orifice murah, kehilangan tekanan permanen terlalu besar, dan sistem tegangan rendah sama sekali tidak dapat digunakan.

Q3: Apa kegunaan dari "tampilan berat molekul waktu nyata" pada flowmeter termal?

Jawaban: Fungsi ini cukup praktis. Flow meter dapat mendeteksi perubahan berat molekul gas, dan perubahan berat molekul menunjukkan perubahan komposisi gas. Jika ada masalah dengan proses atau perubahan pada umpan, alat ini dapat mendeteksinya terlebih dahulu, yang setara dengan memiliki beberapa metode pemantauan. Operator melihat angka ini dengan percaya diri.

T: Apakah Anda memiliki opsi yang lebih murah daripada Coriolis untuk cairan suhu ruangan yang tidak memerlukan presisi yang sangat tinggi?

Jawaban: Ya, pengukur pusaran, pengukur turbin, dan pengukur roda gigi elips semuanya lebih murah daripada itu. Tetapi meteran ini mengukur laju aliran volumetrik, dan untuk menghitung massa, dibutuhkan meteran densitas presisi tinggi, termometer, dan integrator aliran. Sistem menjadi lebih kompleks dan terdapat lebih banyak sumber kesalahan. Jika tidak ada kekurangan uang, akan lebih nyaman bagi Coriolis