ANALISADORES DE GASES EM LINHA

Instrumentação Analítica - Analisadores de Gases 

 

Introdução:

São instrumentos desenvolvidos para determinar a composição qualitativa e quantitativa de misturas de gás. Os analisadores de gases podem operar de forma manual ou em linha (online) e também serem do tipo "in situ" ou por extração.

Os analisadores de gás mais comuns são aqueles baseados no princípio da absorção: 
os componentes de uma mistura de gases são absorvidos um após o outro por meio de 
diferentes reagentes.

Já os analisadores de gás em linha operam de forma continua e podem medir as propriedades
física ou físico-química de uma mistura de gás como um todo ou um dos  seus componentes de forma separada.

Os analisadores em linha por sua vez podem ser divididos em 3 (três) grupos de acordo com o seu 
 principio de funcionamento.




O primeiro grupo, inclui instrumentos que utilizam métodos fisicos de análise,
incluindo reações  químicas auxiliares. Estes analisadores de gás volumétrico  
chamados de manométricos ou químicos, medem as mudanças na pressão ou o
volume de uma mistura de gás resultante das  reações químicas dos seus  
componentes separados.

O segundo grupo inclui os instrumentos utilizando métodos físicos de análise,
incluindo auxiliares de processos físico-químicos (tais como termo químico,
electro química, fotocolorimétrica, e os processos de cromatografia), densidade óptica, 
os espectros de absorção, ou os espectros de emissão de uma mistura gasosa.

a)  Instrumentos termoquimicos, são analisadores de gás baseados no efeito térmico 
da reação de oxidação catalítica (combustão) de um gás, são utilizados principalmente
para detectar concentrações de gases inflamáveis (por exemplo, concentrações
perigosas de monóxido de carbono no ar).
 
b) Instrumentos electro químicos,  permitem determinar a concentração de um gás,
   numa mistura de acordo com a condutividade eléctrica de uma solução de absorção
   do gás em questão.

c) Instrumentos fotocolorimétricos baseiam-se na alteração da cor de certas
substâncias, quando reagem com um componente de uma mistura gasosa em análise,
são utilizados principalmente para medir  micro-concentrações de impurezas tóxicas em
sulfureto de hidrogênio de misturas de gás e de óxidos de azoto, por exemplo.

d) Instrumentos cromatográficos  são atualmente os mais amplamente utilizados
para a análise de misturas de hidro carbonetos gasosos.

O terceiro grupo de analisadores de gases é constituído por instrumentos baseados
puramente em métodos físicos de análise por termo condutividade, densimetria,
magnético, óptico, infra vermelho e ultra violeta).
 
 a) Instrumentos por termo condutividade, baseiam-se na alteração da 
 termo condutividade dos gases, e podem ser empregados para analisar misturas de dois 
 componentes (ou misturas de componentes múltiplos, se a concentração de apenas
 um componente se altera).

b) Instrumentos densimétricos, baseiam-se na alteração da densidade de uma mistura
de gases e utilizados para determinar por exemplo a quantidade de dióxido de carbono
(cuja densidade é 1,5 vezes  maior do que a atmosfera) de uma mistura.

c) Instrumentos magnéticos, são usados principalmente para medir a concentração de
O2 em uma  mistura, sendo que o: oxigênio tem uma grande suscetibilidade magnética.
  
d) Instrumentos óticos, são aqueles baseados na variação de determinada
quantidade de átomos de  halogênio, os vapores de mercúrio, e certos compostos
orgânicos em misturas gasosas.  
 
Os analisadores em linha, são equipamentos que foram desenvolvidos para a analise 
continua, tendo como objetivo principal oferecer aos responsáveis pela operação da  
planta o resultado da analise de um determinado produto que esteja sendo monitorado e 
ao mesmo tempo possa servir de ferramenta complementar as analises periódicas feitas
pelo laboratório de controle da qualidade de um determinado processo industrial.

Atualmente com o advento de novas tecnologias de sensores nos diversos campos da
física e da  eletrônica micro processada, uma grande parte dos métodos analíticos foram
automatizados e alguns analisadores acabaram ficando mais acessíveis a nível de custo,
muito mais versáteis, de maior confiabilidade e robustez.

Assim mesmo ainda hoje o grande desafio que o pessoal responsável pela engenharia
de processo enfrenta é conseguir reunir e integrar o conhecimento do processo junto com
a instrumentação, analisadores do processo, sistemas de amostragem ao projeto que esta
sendo desenvolvido.
 
O sucesso da implantação de um analisador e o seu respectivo sistema e amostragem
seja "in situ" ou  "extração" vai depender da existência de uma equipe treinada e 
capacitada para identificar a origem  do problema e apresentar uma solução.
Inicialmente, vamos abordar nesta seção do blog os seguintes tipos de analisadores de
gases;

 1-Analisador por Infra Vermelho

 2-Analisador por Ultra Violeta

 3-Analisador de O2 por Oxido de Zirconio

 4-Analisador de Gases TDLS

Outras tecnologias também se aplicam na analise de gases (veja na postagem "Novas Tecnologias" neste blog) o artigo que versa sobre  o analisador totalmente ótico com plataforma do hardware baseado em um filtro sintonizavel patenteado Espectroscopia (TFSTM) de Precisive ®, que fornece digitalização rápida, robusta e de alta precisão espectral tanto na faixa do ultra violeta, luz visível e infra vermelha.

Ressalto mais uma vez que este blog se encontra a disposição de todos os profissionais envolvidos com instrumentação analítica para que me enviem os seus trabalhos os quais serão publicados e desta forma possamos divulgar as tecnologias envolvidas, manter atualizado o maior número de pessoas que trabalham com os analisadores contínuos do processo.

Analisador por Infra Vermelho

O analisador de infra vermelho para aplicação industrial é um instrumento analítico, o qual foi projetado para determinar, quantitativamente, em uma mistura de dois ou mais gases, um dos componentes.

Este tipo de analisador utiliza o princípio de que as moléculas de um determinado gás absorvem o raio infra vermelho e analisa de forma continua a variação da concentração de um componente específico de uma mistura gasosa.

O analisador por IR, opera através de um espectro eletro magnético, no qual seu comprimento λ se encontra situado em uma faixa de valores, determinada neste caso na região IR (Infrared) ou IV (Infra vermelho).

Basicamente, cada componente (molécula), possui um comprimento de onda (e frequência correspondente) especifico e baseado nisso e na transmitância, é possível obtermos a concentração de determinados componentes que estão situados na região IR (infra red).

Através do comprimento de onda e da velocidade da luz será possível obter a frequência desta onda.

f= c/λ

Onde,

f=  frequência
λ= comprimento de onda (m)
c= velocidade da luz (constante 2,99792458 x 10.8 m/s)

Interação Eletro magnética com a Matéria

Ø Todas as regiões do espectro magnético interagem de uma forma com a matéria (vibração molecular, spin do elétron, rotação molecular, etc...). Baseada nesta forma de interação que pode-se obter outras aplicações analíticas.

Ø Nos analisadores IR (infra red), é possível obter esta interação através da absorção de energia eletro magnética. Neste caso, esta absorção se dá pelas vibrações moleculares.

Transmitância / Absorbância

O gráfico que representa a transmitância/absorbância de determinado espectro é de acordo com a equação:

T = P/Po             ó        T% = 100.T

A = log10(1/T)    ó        A = log10(100/T%)

             A = log10(102/T%)

             A = log10(102) - log10(T%)

             A = 2.1 - log10(T%)

             A = 2 - log10(T%)

Logo

Um feixe luminoso atravessa determinado gás. As moléculas irão vibrar numa determinada frequência e estas irão absorverá energia eletro magnética.

A absorção desta energia, nesta banda de frequência, resultará numa atenuação da transmitância de acordo com a Lei de Lambert-Beer.

                                             

                                                    -a.b.c

                                  E= Eo.e

Onde,

E à energia resultante após passar o gás

Eo à energia máxima (com transmitância 100%)

e à base logaritmos naturais (log. Neperiano ou número de Euler) = 2,7183

a à coeficiente de absorção de energia do gás. [L / (mol . cm)]

b à distância por onde o feixe luminoso percorre, ou seja, passo ótico [cm]

c à concentração da substância [mol / L

Exemplos de atenuação de acordo com a concentração:

Diagrama em bloco do sistema de medição do Analisador IR;

Exemplo de Modelos de Analisadores de Gases IR, aplicado nas industrias e comercializados atualmente;

              Analisador IR-200 (Yokogawa)

 2-Analisador por Ultra Violeta

 A absorção da radiação UV por uma substância provoca a excitação dos elétrons de baixa energia e elétrons desemparelhados de radicais livres.  As absorções de radiações UV por uma substância ocorrem em níveis eletrônicos e não moleculares como no caso da absorção de radiação na faixa do infra vermelho.

Comparando-se os espectros de absorção no UV de algumas substâncias, com os espectros de absorção no infra vermelho, verifica-se que;

Os analisadores por infra vermelho são muito mais seletivos que os por UV,
Porém, a sensibilidade dos UV é da ordem de 10 vezes maior que a dos detetores por infra vermelho.

A taxa de absorção de radiação UV pela amostra segue a Lei de Lambert.
Os elementos básicos de um analisador UV são: fonte, célula de análise, filtros óticos, detetor e indicador.

A determinação da concentração é feita medindo-se a energia  que incide no detetor após o feixe de radiação atravessar a amostra. O filtro permite a seleção do comprimento de onda no qual a substância a ser analisada absorva o máximo de radiação e as outras substâncias presentes nada absorvam.

Neste tipo de analisador de gases por UV a fonte exerce um papel fundamental, pois além de gerar o feixe de radiação também tem função seletiva, na medida em que cada uma proporciona um espectro de emissão particular. As fontes de UV são lâmpadas divididas em 2 categorias: as de espectro largo (lâmpada de tungstênio) e as de linhas espectrais (lâmpada de vapor de mercúrio).

Exemplo de modelos de Analisadores por UV, para aplicação em processos industriais;

         Analisador Extrativo Sick para analises de SO2,NO, NO2, Cl2,NH3,CS2,COS e H2S

    Analisador In Situ Servomex 2520

                                                       











  Analisador de Gases por UV _ABB Serie EL3000 modelo Extrativo 
 

3 - Analisador de O2 por Oxido de Zirconia

Principio Básico;

Nesta postagem aproveitamos para comentar que existem 3 (três) tipos de aplicação para os analisadores de O2 tipo oxido de zircônio, sendo um deles (in situ) e outro por extração e o terceiro (semi-extrativo), aplicados na medição da concentração de O2, através da Celula de Oxido de Zircônio (ZrO2) e também para medir o nível de umidade e ponto de orvalho.

O sensor de zircônio utilizado para medir a concentração de O2 é um componente com formato de tubo fechado em uma das extremidades e recorberto interna e externamente por eletrodos porosos de
metal, normalmente de platina.

 

                                                         

















Aspecto físico de uma celula de Oxido de Zircônio

Com a temperatura acima de 400 graus C o sensor de oxido de zircônio começa se tornar condutor dos íons de oxigenio, gerando uma diferença de potencial entre ambos eletrodos.

A temperatura normal de operação esta situado ao redor dos 750 graus C.

O nível de  valor da tensão  depende da diferencia entre a pressão parcial do O2 contido na amostra e do gás de referencia (geralmente se utiliza ar de instrumento ) e se utiliza como referencia a equação de Nernst:

E= (volts)=RT  ln= -2.3026   P1 log

                  nF                       P2

              

Onde:

R= constante molar do gás

T= temperatura absoluta da célula em  ºK  (Kelvin)

F= constante de Faraday

P1= pressão parcial do O2  (gás de referencia) (ar de instrumento na maioria das aplicações)

P2= pressão parcial do O2 (contido na amostra)

Portanto, com ar em ambos os lados da célula, a tensão de saída é zero (log1=0).

O eletrodo de referencia é negativo (-) em relação ao eletrodo da amostra em concentrações de oxigênio superiores que ao do ar e é positivo (+) para concentrações inferiores.

Segundo a aplicação se pode utilizar como referencia o eletrodo interno ou externo. A tensão de saída se processa eletronicamente para se obter o sinal de saída proporcional a concentração de O2, sendo enviado para sistemas de monitoração, alarme e controle.

O eletrodo de referencia é negativo em relação ao eletrodo que contem o gás amostrado e em concentração de oxigênio superiores a do ar e positivo para concentrações inferiores.

Diagrama básico de uma celula de Oxido de Zircônio.

Segundo a aplicação, se pode utilizar como referencia o eletrodo interno ou externo. A tensão de saída gerada pela celula é processada eletronicamente e depois transformada em um sinal linear proporcional a concentração que esta sendo analisada e a saída encaminhada para sistemas de monitoração, controle e alarme.

Disposição dos eletrodos formando uma espiral dentro do tubo de oxido de zircônio

Células de cerâmica de zircônio permite que apenas íons de O2  passem através de altas temperaturas. Com o gás de referência de um lado e do gás de amostra, do outro lado, os íons de oxigênio se movem a partir do lado com a maior concentração de oxigênio em relação ao lado com a concentração mais baixa. O movimento de íons de O2 geram uma EMF (força eletro motriz), que pode ser medida e assim para determinarmos o teor de oxigênio contido em uma amostra.

Uma vez que a EMF (força eletro motriz) varia dependendo da temperatura do sensor de oxido de zircônio e a concentração de O2 do gás de referencia, o sensor de oxido de zircônio é colocado em um forno com temperatura controlada é geralmente se utiliza ar de instrumento como gás de referencia e a partir de 500 graus Celsius obtemos a EMF, força eletro motriz. 

Precauções Gerais;

Os analisadores de O2 por oxido de zircônio,  operam a uma elevada temperatura na faixa ao redor de 800 ° C e pode variar de acordo com o fabricante do analisador.

Portanto, lembre-se que a medição pode ser impossível ou pode haver efeitos adversos sobre a vida útil do sensor, nas seguintes condições;

1. Verifique se o gás a ser analisado contém gás inflamável (ou seja, metano, álcool, monóxido de carbono), porque irá causar uma reação de combustão, e resultar em erro de medição do gás amostrado.

2. O sensor pode degradar se o gás analisado contém gás corrosivo (flúor, com base em gases, à base de cloro, sulfato de gases baseados em gases) ou substâncias venenosas (isto é, Si, Pb, P, Zn, Sn).

3. Se o gás analisado contém monóxido de carbono, com um elevado poder calorífico, o sensor irá acumular um histórico de calor, e isto pode causar mau funcionamento do sensor devido a problemas no eléctrodo de platina, o descascamento.

4. Gás analisado contém grandes quantidades de NOX, SOX ou outro gás corrosivo, isto irá causar um mau funcionamento do sensor devido a problemas, com o eléctrodo de platina, o descascamento.

5. A altas temperaturas, o gás freon irá provocar uma reação imprevisível com oxigênio, o que pode resultar em erros de medição.

6. Gotículas de água, poeira e névoa vai danificar o sensor, encurtar a sua vida útil e causar erros.

7. Em geral, esses analisadores não devem ser utilizados com circuitos fechados de circulação (sistemas), a menos que sejam especialmente concebidos para esse efeito.

8. O sensor pode ser danificado pelo excesso de pressão. Quando a medição de gases que contêm as substâncias descritas acima, deve ser previsto um sistema para tratamento da amostra e retirado essas substâncias.

Exemplo de modelos de Analisadores Oxido de Zirconia, para aplicação em processos industriais

Oxido de Zirconia (in situ)  ABB modelo

                                                                                
                                                                                Oxido de Zirconia (in situ)  Yokogawa modelo ZR202G

4-Analisador de O2 Paramagnético

Principio de Funcionamento:

A propriedade paramagnética do oxigênio faz com que uma amostra de gás contendo oxigênio se mova dentro de um campo magnético.

Este é o principio básico utilizado por todos os analisadores de O2 do tipo paramagnético e a partir deste ponto foi desenvolvido um modelo de célula com arranjos particulares a cada um destes fabricantes.

Por exemplo no caso da GE, os pares do termistor, que fazem parte de um circuito de ponte Wheatstone, percebem o “vento magnético” criado pelo movimento do gás.

O sinal resultante, junto com a capacidade de calor e as medidas de viscosidade, é usado pelo micro processador para calcular o teor de oxigênio com precisão.

Uma pequena parte do fluxo do gás de amostrado é difundido a partir da parte mais baixa da câmara mais baixa para dentro da câmara superior da célula de de medição. Se o gás amostrado  contém o oxigênio, o mesmo será atraído para o campo magnético magnético, fazendo com que o pressão do  gás amostrado possa tornar-se mais elevada no centro da câmara de medição.

Ao mesmo tempo, a pressão do gás de amostra é ligeiramente mais baixa perto dos termistores, porque a alta temperatura do termistor diminui em função das propriedades paramagnéticas de oxigênio.

 

Este ligeiro aumento na pressão do gás amostrado faz com que o gás flua para fora do centro do campo magnético e ao longo dos termistores. Como resultado, o vento no interior da celula aonde esta localizado os termistores gera uma diminuição da temperatura à medida que perdem calor para o vento magnético. Isto provoca um diferença na temperatura no interior do termistor que esta sendo refrigerado.

Já a celula utilizada no analisador paramagnetico da Yokogawa modelo MG8 a amostra proveniente do processo é introduzida a partir da entrada de gás de amostra e dividida em duas correntes nas células do sensor em forma de anel. O gás de referencia  é introduzido a partir da entrada de gás auxiliar e dividido em duas correntes A e B.

Cada fluxo se encontra com o gás de amostra e um campo magnético é gerado por um Man. Dois termistores são instalados nas correntes A e B, respectivamente, com taxas de fluxo determinadas.

No interior da célula, duas esferas de vidro cheios de N2 ficam suspensas por uma estrutura de metal. Inicialmente, as esferas são mantidos em equilíbrio em um campo magnético formado por imãs.

Quando uma amostra de gás contém oxigênio, o oxigênio contido na amostra é aspirado para dentro do campo magnético, diminuindo desse modo a taxa de fluxo de gás auxiliar em corrente B. A diferença na velocidade de fluxo de duas correntes A e B, que é causada pelo efeito de restrição de fluxo, em fluxo B, é proporcional à concentração de oxigênio do gás de amostra. As taxas de fluxo são determinados pelos termistores e convertidos em sinais eléctricos, a diferença é calculado como um sinal de oxigênio.

Este método oferece resposta rápida e resistência à vibração e choque. Além disso, como os termistores não entram em contacto com o gás de amostra, a medição estável é alcançado ao longo de um período de tempo prolongado, sem os efeitos da contaminação e à corrosão.

Um terceiro método de analise utilizando também o principio paramagnetico do oxigênio se aplica nas celulas de medição dos analisadores da Servomex, Fuji e alguns outros fabricantes.

No interior da célula, duas esferas de vidro cheios de N2 ficam suspensas por uma estrutura de metal.

Inicialmente, as esferas são mantidos em equilíbrio em um campo magnético formado por imãs.

Quando as moléculas de oxigênio que possuem uma grande suscetibilidade magnética são atraídas para dentro da zona do campo magnético as esferas se movimentam para longe da zona.

O desvio resultante do movimento das esferas é detectado através de uma fonte de luz infra-vermelho, que reflete no espelho que esta recebendo o feixe de luz e como resultado uma corrente é gerada para frente alimentando as bobinas de feedback que fazem o controle, de modo que as esferas possam voltar ao estado inicial equilíbrio.

A corrente que flui através do circuito fechado de realimentação é proporcional à concentração de oxigênio. Como resultado, a concentração de oxigênio é convertido num sinal eléctrico.

Comentários Gerais;

Um ponto importante que deve ser ressaltado é que a amostra do gás a ser analisado deve estar isenta de umidade porque a presença de agua arrastada pela amostra proveniente do processo pode interferir  no resultado da medição e também pode danificar a celula do analisador.

Além deste item também devemos ficar atentos com a presença de material particulado no gás amostrado.

"Deposito de partículas solidas na parte interna da celula danifica a mesma de forma permanente devido ao entupimento provocado nos tubing que conduzem a amostra na parte interna da celula".

5-ANALISADORES DE GASES TIPO TDLS

Principio de Funcionamento

Nesta postagem vamos abordar o analisador de gases tipo TDLS.

Uma variedade de analisadores baseados na tecnologia laser podem contribuir com a indústria petroquímica e os produtores de energia a evitar problemas que acabam corrompendo o processo e afetando a qualidade do produto.

A capacidade de detectar e medir a presença de umidade e compostos problemáticos no fluxos do gás torna-se cada vez mais vital para a proteção e  integridade do processo, a segurança das instalações, a prevenção da poluição e preservação dos ativos de infra-estrutura da planta em refinarias e indústrias de processamento químico.

O TDL é considerado um dos avanços mais significativos da área de analítica de processo para medição e detecção de gases.

O TDL-(laser de diodo sintonizável) baseados na absorção de gases por espectroscopia é um sistema óptico que utiliza o laser para produzir um comprimento de onda específico da luz sintonizado para uma linha de absorção, a frequência de luz conhecido do "alvo" gases.  

A luz do laser estimula as vibrações e o movimento da molécula, o que resulta na absorção de energia, permitindo a detecção de vapor de água e outros gases. A A concentração de gás é calculado medindo-se a diferença na quantidade de luz recebida por cada comprimento de onda através do detector que fica alojado dentro do próprio analisador

Resumindo, o analisador TDL é um fotômetro. Enquanto outros tipos de fotômetros (por exemplo, infra vermelho e ultra violeta) são usados para detectar contaminantes nas correntes de gás, eles são geralmente menos precisos para medir a largura de banda de absorção do que o  baseado na tecnologia TDL.

O analisador TDL oferece pureza espectral elevada (alta resolução, ou a largura de linha espectral estreita), permitindo a detecção de certos gases na faixa de ppb com tempos de integração de sinal muito curtos. Capacidade de medição da corrente de gás através do infra vermelho próximo, os dispositivos a temperatura ambiente a laser inclui o vapor de água, o metano, o acetileno, o fluoreto de hidrogênio, sulfureto de hidrogênio, amoníaco, dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxido de etileno e oxigênio.

Enquanto a indústria química, durante muitos anos usou dispositivos não dispersiva de raios infra vermelhos para realizar as medições ópticas, a disponibilidade de laser rentáveis semi condutores (TDLs), nos últimos anos, desde que e outras indústrias com uma ferramenta superior analítica.

Basicamente, existem dois modelos populares de analisador TDL em uso:  " passo ótico” e o tipo por "extração". Ambos os sistemas usam princípios semelhantes, porém eles variam significativamente em aplicações.

O analisador de gases tipo TDLS é um analisador que foi projetado para medições rápidas e precisas de gases na região do infra-vermelho próximo,  podendo fazer a medição através da absorção de gases nos diversos ambientes industriais.

Os analisadores de gases tipo TDLS são fornecidos para serem aplicados em sistemas “in-situ” ou na forma “extrativa”

O analisador de gases tipo TDLS, pode trabalhar “in-situ” com pressões do processo em torno de 20 bar e a temperatura de 1500◦C e possui uma resposta rápida as variações na composição do gás que esta sendo amostrado.

 

O TDL passo ótico;

O TDL aplicado in situ (diretamente no fluxo), é geralmente utilizado  para medir os gases de combustão e também medir os contaminantes contidos nos gases emitidos a partir de um forno ou caldeira ou  Off-gás  aplicações que incluem a medição de gases em dutos de ventilação através da qual são emitidos diferentes gases.

Estes tipos de emissões são comumente referidos como sistemas de emissões contínuas de monitoramento (CEMS). CEMS analisadores monitorar contaminantes perigosos, como NOx.

O TDL  por Extração Continua

Outra importante  aplicação da espectroscopia de absorção TDL é a tecnologia de amostragem por extração continua ou online. As amostras dos gases são extraídos diretamente do processo. O analisador extractivo TDL oferece várias vantagens. É pequeno o suficiente para permitir a instalação conveniente virtualmente em qualquer lugar da planta. O comprimento do caminho óptico da célula permite medições altamente sensíveis de gases- em volumes pequenos. As medições de contaminantes, tais como umidade, H2S, e amônia podem ser detectados a níveis de ppm e ppb.

Este tipo de analisador opera medindo a quantidade de luz lazer que é absorvida quando o feixe atravessa o gás que esta sendo analisado, suportando bem ambientes agressivos, corrosivos e com alta formação de material particulado.

Podendo  ser utilizado  para efetuar medições precisas do gás amostrado de forma on-line tornando o TDLS ideal para aplicações como controle de combustão, onde ele pode ser usado para otimizar o processo de combustão através da medição de oxigênio e excesso de monóxido de carbono em uma base precisa e contínua. O TDLS,  também permite que o monóxido de carbono seja medidos em uma base contínua a níveis de ppm.

Existem outras aplicações potenciais incluindo a analise de  monóxido de carbono, metano e água de queimador para identificar vazamento na tubulação, a medição de oxigênio nas linhas de flare, as unidades de alquilação e instalações de gás, o monitoramento de monóxido de carbono e oxigênio no craqueamento, unidades de segurança e de regeneração do catalisador, ou a detecção de concentrações baixas ppm de água em hidro carbonetos em processos de reforma catalítica.

TDLS, faz a analise baseado  em uma  medição óptica . O gás que esta sendo analisado a sua composição absorve a luz laser no comprimento de onda específico. A quantidade de luz absorvida é uma função da concentração de gases, pressão, temperatura e comprimento do caminho   ótico.

A luz laser modulada é mantida num feixe circular e enviada através das janelas do processo  a luz é  transmitida através da amostra processo e  atinge  o  detector

O sinal gerado, vai indicar uma absorção (perda de luz) nos comprimentos de onda que o gás absorveu.

O TDLS  é baseado na absorção espectroscopica que opera através da medição do total do feixe de luz laser que é absorvido (perdido) quando passa através da amostra que esta sendo medida.

As moléculas do gás absorvido pela luz tem um comprimento de onda especifico, conhecido como linhas de absorção. Esta absorção são baseadas na Lei de Beers. O analisador de gás tipo TDLS é efetivamente um analisador de gás por infravermelho.

            -E-G,L

I= Io.e

Io= Intensidade da Radiação

E= Coeficiente de excitação

G=Concentração do Gás

L= Comprimento do passo ótico

O analisador opera através da medição da quantidade de luz laser que é absorvida quando o feixe de luz passa através do gás que esta sendo analisado.

Na forma mais simples um analisador TDL consiste de um laser que gera uma luz infra vermelha, lentes óticas para focalizar a luz laser através do gás a ser medido e em seguida é encaminhado para um detetor..

A Unidade Eletrônica, converte o sinal gerado pelo detetor em um sinal proporcional que representa a concentração dos gases.

Possibilidades de combinação do TDL para analise continua

       a)      Oxigênio + temperatura

       b)      HF (hydrogen fluoride) + vapor d´agua (H2O)

       c)       HC (hydrogen  chloride) + vapor d´agua (H20)

       d)      NH3 (Ammonia) + vapor d´agua (H2O)

       e)      CO (carbono monoxide) + CO2 (carbono dioxide)

Principais Aplicações;

A  seguir estão descritas as principais aplicações que podem ser aplicado o analisador TDLS   na configuração “in situ” ou por extração continua. Não podemos esquecer que o N2 utilizado para a selagem das lentes no caso do tipo "in situ" deve estar livre de umidade.

Otimização de Processos, Otimização de NOX, Processos de Combustão

Controle de Emissões, Medição de gases tóxicos e corrosivos e Controle da Umidade

Nereu Guimarães (ng1949@uol.com.br)

 

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