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Affrontare la sfida del monitoraggio dell'H2S

L'idrogeno solforato (H2S) è un gas pericoloso che deve essere monitorato in prossimità degli impianti petroliferi e del gas a monte. I rivelatori devono spesso operare in ambienti difficili, come il clima estremo del Medio Oriente. Questo rappresenta un problema per i tradizionali rilevatori di H2S, che si basano sulla chimica umida, con il gas bersaglio che induce cambiamenti in un elettrolita. Le alte temperature e la bassa umidità tendono a seccare i sensori, compromettendo le prestazioni e portando a frequenti sostituzioni e a costi più elevati.

Una possibile alternativa è la tecnologia dei semiconduttori ad ossido metallico (MOS), che non soffre dello stesso problema. Tuttavia, i sensori MOS hanno diversi altri svantaggi significativi. La cosa più preoccupante è che alcuni sono inclini a "addormentarsi" se non incontrano gas per un periodo, presentando un vero problema di sicurezza.

Inoltre, i sensori MOS devono essere riscaldati per produrre risultati coerenti. Richiedono tempo per riscaldarsi, con un conseguente ritardo significativo tra l'accensione e la corretta risposta del sensore al gas. I produttori raccomandano comunemente che i sensori MOS siano lasciati 24-48 ore per equilibrarsi prima della calibrazione. Questo allunga il tempo per l'assistenza e la manutenzione e ostacola la produzione.

I riscaldatori sono anche affamati di energia e possono provocare drastici cambiamenti di temperatura nel cavo di alimentazione DC. Questo può portare a cambiamenti significativi nella tensione alla testa del rilevatore e a corrispondenti imprecisioni nella lettura del livello del gas.

I sensori MOS si basano sui semiconduttori, che sono inclini alla deriva con i cambiamenti di umidità. I semiconduttori nei chip dei computer sono racchiusi in resina epossidica per prevenire tali problemi, ma questo ostacolerebbe la capacità di un sensore di gas di fare il suo lavoro. L'elemento di rilevamento esposto è anche vulnerabile alla deriva quando si trova in un'atmosfera acida, che è tipica dell'ambiente sabbioso del Medio Oriente.

La deriva può portare a falsi allarmi a livelli vicini allo zero diH2S. Questo viene talvolta gestito utilizzando la "soppressione dello zero" sul pannello di controllo, ma ciò ha implicazioni significative per la sicurezza. Il pannello di controllo può continuare a mostrare una lettura di zero per un certo tempo dopo che i livelli diH2Shanno iniziato a salire. Questa registrazione tardiva di bassi livelli diH2Spuò ritardare l'avvertimento di una perdita di gas significativa, ritardando a sua volta un'evacuazione e mettendo a rischio delle vite.

Questi problemi possono essere aggravati da eventuali cambiamenti di tensione alla testa del rilevatore e dalle imprecisioni nella lettura del livello del gas causate dall'elemento riscaldante, come menzionato in precedenza.

Sul lato positivo, i sensori MOS reagiscono molto rapidamente all'H2S. Tuttavia, la necessità di una sinterizzazione contrasta questo vantaggio. L'H2Sè un gas "appiccicoso" che si adsorbe sulle superfici, compresi i sinterizzatori, rallentando la velocità con cui il gas raggiunge la superficie di rilevamento.

Una soluzione fresca

Esiste un modo per superare tutte queste sfide adattando l'approccio elettrochimico al rilevamento dell'H2S per renderlo meno vulnerabile all'essiccazione. Il sensoreH2Sad alta temperatura (HT) per XgardIQdi Crowcon utilizza una combinazione di due adattamenti per prevenire l'evaporazione, anche nel clima più rigido.

In primo luogo, il sensore è basato su un gel elettrolitico igroscopico (che ama l'acqua) che è progettato per mantenere i livelli di umidità. In secondo luogo, la dimensione del poro attraverso il quale il gas entra nel sensore è stata ridotta, rendendo ancora più difficile la fuga dell'umidità.

Se conservato a 55°C o 65°C per oltre un anno, l'H2SHT perde solo il 3% del suo peso, il che corrisponde a una perdita di umidità molto bassa. Un sensore elettrochimico diH2Sstandard perderebbe in genere il 50% del suo peso in 100 giorni in queste condizioni. Ciò significa che, a differenza dei modelli tradizionali, il nuovo sensore offre un'aspettativa di vita di oltre 24 mesi, anche in condizioni desertiche.

Il sensore HTH2Sdi Crowcon funziona felicemente in un ambiente operativo fino a 70°C a 0-95%rh. A temperature superiori a -25°C, questo sensore 0-200ppm ha un tempo di risposta T90 inferiore a 30 secondi, che è migliore della maggior parte degli altri sensori elettrochimici perH2S.