ASTM D5454-11 Standardprüfverfahren für den Wasserdampfgehalt von gasförmigen Brennstoffen unter Verwendung elektronischer Feuchtigkeitsanalysatoren

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM D5454-11 Standardtestmethode für den Wasserdampfgehalt von gasförmigen Brennstoffen unter Verwendung elektronischer Feuchtigkeitsanalysatoren“ beschreibt eine Testmethode zur Bestimmung des Wasserdampfgehalts von gasförmigen Brennstoffen unter Verwendung elektronischer Feuchtigkeitsanalysatoren. Solche Analysatoren verwenden typischerweise Sensorzellen auf Basis von Phosphorpentoxid, Aluminiumoxid oder Siliziumsensoren, piezoelektrische Zellen und laserbasierte Technologien.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Bei der Kapazitätszelle wird als Teil des Kondensators mit Aluminiumoxid beschichtetes Aluminium verwendet. Der dielektrische Aluminiumoxidfilm verändert die Kapazität des Kondensators je nach vorhandenem Wasserdampf. Anders als Phosphorpentoxidzellen reagiert dieser Typ nichtlinear. Wird Silizium statt Aluminium verwendet, bietet die Siliziumzelle eine verbesserte Stabilität und eine sehr schnelle Reaktion.
• Die elektrolytische Zelle besteht aus zwei mit Phosphorpentoxid beschichteten Elektrodendrähten aus Edelmetall. An die Elektroden wird eine Vorspannung angelegt und der Wasserdampf reagiert chemisch, wodurch zwischen den Elektroden ein Strom entsteht, der proportional zum vorhandenen Wasserdampf ist.
• Der Sensor ist eine Zelle vom piezoelektrischen Typ und besteht aus einem Elektrodenpaar, das einen Quarzkristall-Wandler trägt. Beim Anlegen einer Spannung an den Sensor entsteht eine sehr stabile Schwingung. Die Oberflächen des Sensors sind mit einem hygroskopischen Polymer beschichtet. Wenn sich die Menge der am Polymer adsorbierten Feuchtigkeit ändert, kommt es zu einer proportionalen Änderung der Schwingungsfrequenz.
• Die Laserzelle besteht aus einer Probenzelle, an deren einem Ende ein optischer Kopf und am anderen Ende ein Spiegel angebracht ist. Der optische Kopf enthält einen NIR-Laser, der Licht bei einer Wellenlänge aussendet, von der bekannt ist, dass sie von Wassermolekülen absorbiert wird. Neben dem Laser ist ein Detektor angebracht, der auf Licht im NIR-Wellenlängenbereich reagiert. Das Licht des Lasers passiert das andere Ende und kehrt zum Detektor im optischen Kopf zurück. Ein Teil des emittierten Lichts wird proportional zu den vorhandenen Wassermolekülen absorbiert, wenn das Licht durch die Probenzelle geht und zum Detektor zurückkehrt.
• Der Wassergehalt ist üblicherweise der Taupunkt bei atmosphärischem Druck und wird in Grad F oder C gemessen oder Pfund/Million Standardkubikfuß, wird in Bezug auf ausgedrückt. Der letztgenannte Begriff wird bei dieser Testmethode verwendet, da es sich dabei um die übliche Ableseeinheit für elektronische Analysatoren handelt. Ein Pfund pro Million Standardkubikfuß entspricht 21,1 ppm oder 16,1 mgm/m3 Wasserdampf nach Volumen. Analysatoren müssen einen Bereich von 0,1 bis 50 Pfund pro Million Standardkubikfuß abdecken.
• Der Wassertaupunkt ist die Temperatur, bei der flüssiges Wasser aus vorhandenem Wasserdampf (bei einem bestimmten Druck) zu kondensieren beginnt. Diagramme der Taupunkte gegenüber Druck und Wassergehalt sind im Standard „ASTM D1142-95 Standardprüfverfahren für den Wasserdampfgehalt von gasförmigen Brennstoffen durch Messung der Taupunkttemperatur“ enthalten.

Der Wassergehalt im Brenngas ist der wichtigste Faktor, der die innere Korrosion beeinflusst. Unter günstigen Bedingungen bilden sich Hydrate, eine halbfeste Kombination aus Kohlenwasserstoffen und Wasser, die zu ernsthaften Betriebsproblemen führen. Der Heizwert des Brennstoffs sinkt mit der Wasserkonzentration. Aus diesem Grund wird in Erdgassystemen häufig die Wasserkonzentration gemessen. Eine übliche Pipeline-Spezifikation beträgt 4 bis 7 Pfund pro Million Standardkubikfuß. Dieses Prüfverfahren beschreibt die Messung des Wasserdampfgehalts mit direkt ablesbaren elektronischen Instrumenten.

Der Feuchtigkeitsanalysator ist ein Gerät, das den Feuchtigkeitsgehalt durch die Trocknungsverlustmethode bestimmt und aus einer Wiege- und Halogenheizeinheit besteht. Es eignet sich für Qualitätskontroll- und Produktionsanforderungen in der Lebensmittel-, Pharma-, Chemie- und anderen Industrien.

Im Allgemeinen enthalten Verträge zur Pipeline-Übertragung von Erdgas Spezifikationen, die die maximal zulässige Wasserdampfkonzentration begrenzen. Übermäßiger Wasserdampf kann zu Korrosion führen und Rohrleitungen und Geräte beschädigen. Es kann auch kondensieren und gefrieren oder Methanhydrate bilden und Verstopfungen verursachen. Der Wasserdampfgehalt beeinflusst außerdem den Heizwert von Erdgas und beeinflusst somit die Qualität des Gases. Mit diesem Prüfverfahren lässt sich der Wassergehalt von Erdgas bestimmen.

Wenn für das zu prüfende Gas ein akzeptables Diagramm vorliegt, das die Variation des Wasserdampfgehalts mit der Sättigungs- oder Wassertaupunkttemperatur über einen geeigneten Druckbereich zeigt, kann der Wasserdampfgehalt direkt mithilfe der beobachteten Wassertaupunkttemperatur und des Drucks berechnet werden, bei dem die Bestimmung vorgenommen wird.

Neben den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die unser Unternehmen für Unternehmen in verschiedenen Sektoren durchgeführt hat, bietet es mit seinem geschulten Fachpersonal und seiner hochmodernen technologischen Ausrüstung auch die im Standard „ASTM D5454-11 Standardtestmethode für den Wasserdampfgehalt von gasförmigen Brennstoffen unter Verwendung elektronischer Feuchtigkeitsanalysatoren“ definierten Testdienste an.