Detection of Elemental Sulfur Deposition in Gas Pipelines using Microwave and Optical Technique

Detection of Elemental Sulfur Deposition in Gas Pipelines using Microwave and Optical Technique. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
msc_thesis_final.pdf
Restricted to Repository staff only until 5 November 2022.

Download (5MB)

Arabic Abstract

في شبكة نقل الغاز الطبيعي ، يتسبب التغيير في الضغط ودرجة الحرارة في ترسيب الكبريت الأولي على السطح الداخلي لخط الأنابيب بسبب عملية إزالة التسامي. غالبًا ما يسد الكبريت الصلب المترسب خط الأنابيب ويعيق تشغيل مكونات خط الأنابيب ، مثل الضواغط ، والفوهات ، وصمامات التحكم والأمان ، والمرشحات ، وعدادات التدفق ، وما إلى ذلك ، لذا فإن مراقبة معدل ترسب عنصر الكبريت داخل خط الأنابيب أمر ضروري للحفاظ على كفاية عملية التدفق والقياس. في هذه الدراسة ، تم استخدام طريقتين للكشف عن سمك الترسب. في طريقة الكشف الأولى ، يتم وضع هوائي رنين microstripبالشكل الأمثل على الجدار الداخلي / الخارجي لخط الأنابيب من أجل المراقبة التدخلية وغير الاقتحامية. يعمل الكبريت المترسب كركيزة فوقية للهوائي ويغير خصائص الرنين للهوائي مع زيادة مستوى الترسيب. في تقنية الكشف الثانية ، يتم وضع شبكة مستشعر الألياف الضوئية ( )FBGداخل الجدار الداخلي لخط الأنابيب للكشف عن بداية ترسب الكبريت. تستخدم هذه التقنية أطوال موجية مميزة من الضوء لمراقبة الإجهاد المادي على مستشعر FBG الناجم عن وزن الكبريت المترسب على سطح المستشعر. يتم استخدام كلتا الطريقتين للتمييز بين ترسب الكبريت وملوثات المسحوق الأسود داخل خط الأنابيب

English Abstract

In a natural gas transmission network, change in pressure and temperature causes elemental sulfur to deposit on the inner surface of the pipeline due to the de-sublimation process. The deposited solid sulfur often clogs the pipeline and hinders the operation of pipeline components, like compressors, nozzles, control and safety valves, filters, flow meters, etc. So monitoring the deposition rate of the elemental sulfur within the pipeline is essential to maintain adequate flow and metering process. In this study, two detection methods are used to detect the deposition thickness. In the 1st detection method, a microstrip resonant antenna is optimally positioned on the inner/outer wall of the pipeline for intrusive and non-intrusive monitoring. The deposited sulfur acts as an antenna superstrate and changes the resonance properties of the antenna with an increasing level of deposition. In the 2nd detection technique, the optical Fiber Bragg Grating (FBG) sensor network is positioned within the inner wall of the pipeline to detect the onset of the sulfur deposition. This technique uses distinct wavelengths of light to monitor the physical strain on the FBG sensor caused by the weight of the deposited sulfur on the sensor surface. Both the techniques are used to differentiate sulfur deposition from black-powder contaminants within the pipeline.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Electrical
Department: College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor: Sheikh, S. I.
Committee Members: Qureshi, Khurram and Attia, Hussien
Depositing User: MUS'AB MAGAM (g201803060)
Date Deposited: 26 Nov 2020 08:21
Last Modified: 26 Nov 2020 08:21
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141734