L’ Analizzatore Olio in Acqua o OIW Oil in Water serie EXP di Inov8 grazie alla sua certificazione per area pericolosa Atex/IECEx, evita i costi ed i problemi di cassette EExd supplementari così come l’inserimento in cabinet pressurizzati EEXp ed inoltre essendo ad inserzione non necessita di prelievo campione, fast loop, condizionamento e trattamento con enormi risparmi in termini di ingegneria, materiali e commissioning… Questo analizzatore olio in acqua si installa facilmente tramite suo attacco flangiato a specifica cliente e  vista la sua tolleranza verso i limiti di temperatura ambientale inferiori o superiori non ha bisogno di null’altro che dell’ alimentazione elettrica per misurare in continuo.

Nel caso in cui l’installazione ad inserzione non sia praticabile, è disponibile anche la versione side stream per bypass denominata EXS anch’essa completamente certificata.

Cosa Intendiamo per Oil in Water o Olio in Acqua e quindi dove è utile EXP?

OIW o Olio in Acqua è una enorme famiglia che indica la presenza di composti idrocarburici in acqua e rappresenta uno dei punti più delicati nel controllo delle emissioni e dell’inquinamento di falda acquifera, fiumi o mari: la misura e quindi l’analisi OIW è cruciale per evitare goccia dopo goccia la dispersione di idrocarburi nell’ambiente. Ma come sono questi idrocarburi? In che forma si possono presentare? Tipicamente una prima divisione è fra idrocarburi dispersi e disciolti: possono infatti essere ben visibili delle goccioline a se stanti che viaggiano all’interno della fase acquosa senza sciogliersi in essa oppure al contrario avere idrocarburi completamente solubilizzati in acqua. Gli stessi idrocarburi poi si suddividono ulteriormente a seconda della propria struttura molecolare ad esempio le catene alifatiche sono tipicamente in fase dispersa mentre gli acidi carbossilici od organici sono mediamente disciolti, gli anelli aromatici possono essere in una o entrambi le fase a seconda del loro peso molecolare e complessità strutturale ove tendenzialmente quelli a basso PM sono più solubili in acqua e quindi più presenti in fase disciolta. In soldoni possiamo affermare che nella Produced Water in un moderno impianto Oil & Gas gli Aromatici a singolo o doppio anello insieme a composti come acidi organici e Fenolo rappresentano con buona approssimazione la gran parte degli inquinanti in acqua. Quindi le applicazioni dove possono essere utili questi analizzatori sono

• Trattamenti Acqua a vario titolo dove l’analisi in linea del TOC non è sufficientemente rapida oppure non è necessaria una metodologia analitica secondo normativa
• Negli Impianti di Estrazione e Trattamento idrocarburi on-shore dove è necessario ripulire l’acqua da eventuali idrocarburi per poi ri-iniettarla nel pozzo o mandarla a scarico
• Nelle Piattaforme Off-Shore o FPSO dove la Produced Water non può essere scaricata in mare se dovesse presentare una concentrazione fuori limite di idrocarburi non recuperati

Infatti la presenza di idrocarburi è un rischio per la falda acquifera e pochi ppm di inquinanti possono devastare ampi tratti lacustri o rendere imbevibili centinaia di metri cubi di acqua potabile. Per il mercato navale l’argomento bilge water è uno dei più delicati e sotto la lente di ingradimento della IMO con tanto di regolamento e multe colossali a seguito scaricando oltre i 15 ppm di HC in acqua. Ancora più specificatamente nell’Oil & Gas classico il rapporto tra barili di petrolio prodotti e barili di acqua è circa 1:5 quindi nell’Offshore o FPSO si pone il problema dello scarico in mare che non può superare i severi limiti locali oppure anche a terra dove come detto si usa riniettare nei pozzi l’acqua oppure utilizzarla in applicazioni industriali.

Perché questo analizzatore Oil in Water dovrebbe essere diverso dagli altri? Come funziona?

Storicamente i metodi analitici da laboratorio si basano su metodiche condivise e principi ben noti come GC-FID piuttosto che GC o Assorbimento Infrarosso…purtroppo però la migrazione di questi analizzatori da banco in campo non ha riscosso grande successo in termini di accuratezza, affidabilità e soprattutto di costo/investimento. Un vero analizzatore da campo è in grado non solo di misurare i parametri necessari all’Operatore ma anche di farlo in tempo reale senza aspettare le consuete tempistiche del laboratorio: assenza di reagenti o altri chemicals,  manutenzione minima o meglio nulla del tutto, nessuna parte in movimento…sono solo alcune delle caratteristiche che dovrebbe avere questo strumento. Ma che principio di misura riesce a dare tutto ciò? Ad oggi ne conosciamo diversi, esempio

• a luce diffusa
• sistemi di visione microscopia
• ultrasonici
• fluorescenza UV ultravioletto
• fluorescenza indotta da laser [LIF Laser Induced Fluorescence]

In breve mentre la tecnologia UV classica l’ha fatta da padrona per molto tempo, l’innovativa LIF ha il vantaggio dell’inserzione diretta e il sistema di autopulizia ad ultrasuoni sull’ottica ma anch’essa funziona finché sono presenti aromatici negli inquinanti idrocarburici. Via luce diffusa è invece un sistema basato sulla presenza di goccioline di idrocarburo, in pratica lavora come una torbidità, ed è ben conosciuta nelle applicazioni navali, servizio bilge ad esempio. La microscopia ottica accoppia i vantaggi di misurare la concentrazione e la dimensione delle goccioline e trova il maggior campo applicativo nella ri-iniezione in falda dell’acqua prodotta e trattata, ma attenzione allo sporcamento.

La serie EXP ad inserzione cosi come la serie EXS per bypass si basano sul concetto della Fluorescenza: esistono delle molecole che quando sono bombardate da una fonte di energia si eccitano ed emettono una luce ad una lunghezza d’onda specifica. Come fonte di energia usiamo una luce sparata all’interno del flusso di acqua contaminato da idrocarburi: questi ultimi si eccitano dall’assorbimento della luce stessa, passano ad uno stato energetico inferiore prima di ritornare allo stato iniziale emettendo una luce fluorescente: l’intensità di questa luce fluorescente è proporzionale alla concentrazione di idrocarburo in acqua. La grande novità tecnologica è l’utilizzo di una sorgente laser come sorgente di energia per eccitare le molecole: i vantaggi della LIF Laser Induced Fluorescence sono

• la stabilità assoluta nel tempo di questa sorgente e quindi l’eliminazione di ogni deriva nel tempo
• una eccitazione selettiva con uno spettro ben definito
• la tecnologia laser è settabile a seconda dell’applicazione da risolvere

Questa tecnologia è perfetta per misure con un range ben definito e condizioni di processo statiche: in pratica occorre sapere prima la tipologia di inquinante idrocarburico per settare l’analizzatore olio in acqua. Ma ci possono essere dei casi nei quali solo questa modalità non sia sufficiente come nel caso di ampie variazioni della composizione idrocarburica e delle condizioni di Processo. INOV8 ha sviluppato un principio di misura aggiuntivo sempre all’interno degli strumenti basato sulla Spettroscopia Adattiva che utilizzando pluri-lunghezze d’onda passa dalla regione UV a quella VIS del Visibile in modo da apprezzare la presenza di idrocarburi diversi e ritarando le concentrazioni calcolate senza quindi sovrastimare o peggio sottostimare i ppm di oil in water.

 

Ma INOV8 non si è fermata qui. Grazie ai continui feedback dal Campo e alle richieste degli Operatori questa società dedita all’ R&D più spinto ha definito il concetto analitico DUF Deep UV Fluorescence. Vediamo perché l’ha fatto e a cosa serve realmente.

Tutto nasce dalla constatazione che la sorgente di luce è un laser Class 3 a 405 nanometri che è perfetto per individuare il grezzo ma meno performante quando deve interagire con idrocarburi più leggeri come condensato o distillato: dobbiamo infatti ricordare che la tipologia degli Idrocarburi Policiclici Aromatici [PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbon] presenti nello stream è critica per poter utilizzare o meno la fluorescenza. Perché?

 

 

La sorgente di luce a 405 nm va benissimo per i policiclici aromatici ad alto peso molecolare [HMW HIgh Molecular Weight], diciamo con almeno 3 o più anelli benzenici, tipici del crude oil, ma non molto bene per quelli a basso peso molecolare [LMW Low Molecular Weigh] che anche essendo della famiglia dei PAH non presentano il fenomeno della fluorescenza o quanto meno non ce l’hanno così marcato come i fratelli maggiori HMW. Questi idrocarburi leggeri sono ovviamente più presenti nei condensati o nei distillati meno pesanti e hanno bisogno quindi uno sviluppo ulteriore della tecnologia analitica: la DUF Deep UV Fluorescence. Qui sotto vediamo la fluorescenza come picco spettrale di 100 ppm di Fenantrene, 2 anelli aromatici quindi LMW PAH , in acqua sottoposto ad una sorgente di luce laser a 405 nm. Più che picco è una semplice cresta che si confonde con il rumore di fondo dello stream:

Ora invece usiamo la DUF Deep UV Fluorescence sullo stesso campione ed il risultato sembra finto tanto è accurato: la DUF produce un segnale forte e delineato con una curva spettrale ben definita e fondamentale per una analisi di olio in acqua che fino a ieri sembrava impossibile.

Ma gli analizzatori olio in acqua di Inov8 sono pur sempre ottici, non si sporcano? Non devo fare manutenzione? Fermo la linea?

Certamente sono ottici. Certamente l’idrocarburo si potrebbe appiccicare sopra. Certamente INOV8 ci ha pensato ed ha anche aggiunto l’ultima evoluzione della tecnologia di Autopulizia via ultrasuoni: RapidWave® Ultrasonics.

Questa procedura di pulizia automatica permette di mantenere l’ottica a contatto del processo acqua/idrocarburo per un tempo indefinito potendo essere sicuri della potenza controllata di questi ultrasuoni: difatti le tecnologie tradizionali possono realmente scrostare le finestre ma sono un compromesso fra la qualità della pulizia vs danni causati dall’erosione ultrasonica dell’ottica stessa e quindi parti di ricambio costose e fermo macchina.

Invece la pulizia con RapidWave® Ultrasonics può essere temporizzata in millisecondi contro invece i secondi delle vecchie tecnologie…. INOV8 grazie al suo know-how ha sviluppato una pulizia già attiva nei primi millisecondi senza essere più necessario tenerla accesa per tanti secondi in più per poi a lungo andare rovinare la finestra. Quindi più frequenza, meno tempo e meno danni.

Vediamo il video della pulizia, serve sentire il sonoro, grazie

E se volessi comunque ispezionare questo analizzatore oil in water? Nel modello EXS montato su bypass basterà chiudere le valvole up/downstream e drenare il bypass per poter agevolmente rimuovere lo strumento mentre nel modello EXP ad inserzione è disponibile il modulo DBB Double Block & Bleed che permette di isolare il processo ed estrarre lo strumento dalla linea in tutta sicurezza…

Si, le serie EXP ed EXS sono analizzatori olio in acqua certificati per area pericolosa con un qualcosa in più che lo differenzia su tutte le altre possibili soluzioni che vedi da trent’anni…chiamaci per un consulto e discuteremo insieme se questi strumenti potrebbero esserti d’aiuto!