摘要(yào):在硫磺回(huí)收的工藝(yi)裝置中,由(you)于測量特(tè)殊酸性氣(qi)體🔴的質量(liang)流量較困(kun)難,提出了(le)具有可測(cè)量相對分(fèn)子質量,能(néng)🐉夠應對多(duō)組分氣體(tǐ)并通過壓(yā)力補償,以(yǐ)及溫度補(bǔ)償計算的(de)氣體超聲(shēng)波流量計(jì) 測量方案(an)。介紹了硫(liu)磺回收工(gong)藝裝置中(zhōng)氣體流量(liang)☂️的特點、氣(qi)💞體超聲波(bo)流量計原(yuán)理以及安(an)裝設計、出(chū)現的🥰問題(ti)及技術改(gǎi)📞造,爲同類(lei)型裝置提(tí)供參考和(he)選擇。
　　随着(zhe)中國煉化(hua)一體化項(xiang)目的快速(sù)發展，硫磺(huang)回收裝置(zhi)規模快🐆速(sù)增大及套(tao)數不斷增(zeng)多，同時國(guo)家對化工(gong)裝置清潔(jié)生産、環保(bǎo)🛀🏻排放的要(yào)求更加嚴(yan)苛,作爲煉(lian)化一體化(hua)項目配💯套(tào)環保裝置(zhì),硫磺回收(shou)裝置的重(zhòng)要性不言(yan)而喻。作爲(wèi)硫磺回收(shou)裝置主進(jìn)料,酸性氣(qì)體積流量(liàng)的測量要(yào)求穩定且(qie)精📧度高,關(guān)系到酸性(xìng)氣與燃💃燒(shāo)空氣、燃料(liao)氣的👣配比(bi)控制,對裝(zhuang)👄置安全穩(wen)定長周期(qi)運行至關(guan)重要。
1硫磺(huáng)回收裝置(zhì)簡介
　　16Mt/a煉化(hua)一體化配(pèi)套建設總(zǒng)規模爲4X0.15Mt/a硫(liú)磺回收裝(zhuāng)置,硫磺回(huí)收裝置配(pèi)套尾氣處(chu)理設施以(yi)保證硫回(huí)收率達到(dao)99.99%以上,SO2排放(fang)🏒質量濃度(du)🍓ρ(SO2)<35mg/m3的要求。
　　硫(liu)磺回收裝(zhuāng)置三級克(ke)勞斯工藝(yi)流程如圖(tu)1所示。硫磺(huáng)回收裝置(zhi)😄采用三級(jí)常規克勞(láo)斯主燃燒(shāo)爐和氨🏃‍♀️法(fǎ)煙氣脫硫(liu)工👄藝,并煙(yan)氣排放ρ(SO2)≤35mg/m3的(de)超潔淨排(pái)放的措⛱️施(shi),适應将來(lai)更嚴格的(de)環保要求(qiú)。
2硫磺回收(shōu)裝置酸性(xing)氣流量的(de)特點
　　主燃(rán)燒爐有三(san)路酸性氣(qì),分别是從(cóng)溶劑再生(shēng)及加🏃🏻‍♂️氫酸(suān)性水汽提(tí)來的清潔(jié)酸性氣、非(fēi)加氫酸性(xing)水汽提來(lai)的含氨酸(suān)♉性氣、IGCC裝置(zhi)(即氣化裝(zhuāng)置、淨化裝(zhuāng)置、甲❌烷化(huà)裝置及清(qing)⁉️潔中心)來(lái)的IGCC酸性氣(qi),三路酸性(xìng)氣經🏒分液(yè)罐氣液分(fen)離後,部分(fèn)清潔酸性(xing)氣與IGCC酸性(xing)氣混合,經(jīng)加熱後再(zài)與含氨酸(suan)性氣混合(hé),進入主燃(ran)燒爐💘反應(yīng)室的主燃(ran)燒器,剩餘(yú)部分的清(qing)潔酸性氣(qi)從主燃燒(shao)爐中部進(jìn)入。與酸性(xing)氣燃燒反(fan)應所需的(de)燃燒空氣(qì)供給量需(xu)根據主燃(ran)燒爐反應(ying)需氧量通(tōng)過比值複(fú)雜調節嚴(yán)格控制，經(jīng)燃燒将酸(suan)性氣中的(de)氨和烴類(lèi)等有機物(wù)全部分解(jiě),在燃燒爐(lu)内大部分(fen)H2S進行高溫(wēn)克勞斯⭕反(fan)應後轉化(huà)爲硫,餘下(xia)的H2S中小部(bu)分轉🐪化爲(wei)SO2。

 
1)三路酸性(xing)氣參考組(zǔ)分見表1所(suo)列,可見三(san)路酸性氣(qi)的組分差(cha)别較大,混(hùn)合後酸性(xing)氣組分範(fàn)圍更大。因(yin)此,從組分(fèn)角度看,酸(suan)性氣體積(jī)流量測量(liàng)難度大,特(tè)别是相對(dui)分子質量(liang)的測量。
 
2)克(kè)勞斯反應(yīng)部分流程(cheng)(酸性氣部(bu)分)如圖2所(suǒ)示，酸性✌️氣(qi)有三路,清(qīng)潔酸性氣(qì)來自溶劑(ji)再生裝置(zhì)和加氫🔅汽(qi)提裝置,溶(róng)劑再生裝(zhuāng)置有4套;含(hán)氨酸性氣(qì)來自非加(jiā)氫汽提裝(zhuang)置♉;IGCC酸性氣(qì)來自煤氣(qi)化淨化裝(zhuāng)置，煤氣化(huà)淨化裝⭕置(zhi)有2套。酸❓性(xìng)氣路數較(jiào)多且相互(hù)獨立，每路(lu)酸性氣裝(zhuāng)置運行工(gong)況直接影(ying)響三路酸(suan)性氣的🏃🏻‍♂️工(gōng)況,特别是(shi)酸性氣的(de)流量。從上(shàng)遊酸性氣(qì)裝置運行(háng)工況角度(du)看,酸🤩性氣(qì)體積流量(liang)測量難度(du)也大。
3)主燃(rán)燒爐控制(zhi)方案是前(qián)饋-比值-反(fǎn)饋複雜控(kong)制,其目的(de)是控制主(zhǔ)燃燒爐燃(ran)燒反應，控(kong)制合适的(de)爐膛溫度(du),并合理配(pèi)風使去尾(wei)氣淨化單(dan)元的過程(cheng)氣中φ(H2S)-2φ(SO2)=0,保證(zhèng)硫磺回收(shou)單元的最(zui)大硫回收(shou)率。供給主(zhǔ)燃燒室合(hé)适的空氣(qì)量是重要(yao)的，如空氣(qi)不足将産(chan)生過🔅剩H2S;反(fan)之,空氣🔱過(guò)量将使SO2過(guo)剩。以上兩(liǎng)種情況都(dou)将導緻主(zhǔ)燃燒爐硫(liu)回收減少(shao),爲了避免(mian)上述情形(xing),主配風通(tong)過對清潔(jié)酸性氣、含(hán)㊙️氨酸性氣(qì)酸、IGCC酸性氣(qi)和燃料氣(qi)的體積流(liú)量進行比(bi)值控制。從(cóng)工藝控制(zhi)角度看,酸(suān)性氣體積(jī)流量測量(liàng)很關鍵。
 
4）清(qīng)潔酸性氣(qi)安全儀表(biǎo)系統(SIS)聯鎖(suo)如圖3所示(shi),因三路酸(suan)性🆚氣對🧡主(zhu)燃燒爐正(zhèng)常運行是(shi)相互獨立(li)的，同時考(kǎo)慮到其中(zhong)一🚩路或兩(liǎng)路酸性氣(qi)突然中斷(duàn)或體積流(liu)量降低,防(fáng)止酸性氣(qi)倒竄回火(huǒ),三路酸性(xìng)氣流量低(di)低參與📧清(qing)潔酸性氣(qi)SIS聯鎖。綜✌️上(shang)四點，三路(lu)酸性氣🙇🏻流(liú)量計測量(liàng)🛀結果的正(zhèng)确性及穩(wen)定性🌈至關(guan)重要。

 
3氣體(tǐ)超聲波流(liu)量計在硫(liú)磺回收裝(zhuāng)置中的應(ying)用
　　硫磺回(hui)收裝置一(yī)般位于煉(lian)油裝置的(de)下遊,從上(shang)遊裝置排(pai)放♊出來的(de)酸性氣體(ti)進人該裝(zhuāng)置。三路酸(suān)性氣體的(de)組分是一(yī)個動态變(bian)化的過程(cheng),要求流量(liàng)計量具備(bèi)對氣體🏃‍♀️組(zǔ)分變化識(shí)别的能力(li),具有大量(liàng)程比，且考(kǎo)慮😄到酸性(xing)氣體的劇(jù)毒性,要求(qiú)選擇一種(zhǒng)可以現場(chǎng)密閉♌測量(liang)、在線維護(hu)和自動标(biao)定的儀表(biǎo)。
　　以往國内(nei)很多煉化(huà)企業采用(yòng)傳統的流(liu)量測量，如(ru)熱式氣體(tǐ)流量計 、氣(qi)體渦街流(liú)量計 和氣(qi)體質量流(liú)量計等,但(dàn)在實際應(ying)用中并不(bú)能滿足硫(liu)磺回🈲收裝(zhuang)置酸性氣(qi)體測量的(de)要求,例如(ru):熱式氣體(ti)流量計響(xiǎng)應慢、被測(ce)❗量氣體組(zǔ)分變化大(da)的場所,測(cè)量值會有(yǒu)較大的變(bian)化而産生(shēng)誤差;氣體(tǐ)渦街💔流量(liang)計的🚩發生(shēng)體易🧡被介(jiè)質污染,改(gai)變幾何尺(chi)寸之🈲後,對(duì)測量精度(du)造成很大(dà)影響。因此(cǐ)，可以選擇(ze)氣體超聲(shēng)波流量計(ji)用于硫磺(huáng)回收裝置(zhì)三路酸性(xìng)氣體的體(tǐ)積流量測(cè)量。
4氣體超(chāo)聲波流量(liang)計的測量(liang)原理
　　氣體(ti)超聲波流(liú)量計測量(liang)原理如圖(tú)4所示。它是(shì)利用🌈1對超(chāo)聲波傳感(gǎn)器安裝在(zai)管段上下(xià)遊兩側，傳(chuán)感器A和傳(chuan)❗感器B相互(hù)發送和接(jiē)收超聲波(bo)信号,通過(guò)觀測超聲(sheng)波在介質(zhì)中的順流(liú)和逆流傳(chuan)播的時間(jiān)差值♻️來計(jì)算流速,從(cong)而可應用(yòng)流速‼️來計(jì)算介質體(tǐ)積流量的(de)一種間接(jiē)測量方法(fa)🌍。
 
　　由圖4可知(zhī),1對超聲波(bō)流量計傳(chuán)感器A和傳(chuán)感器B分别(bié)安裝在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管(guǎn)段兩側,即(jí)順流傳感(gan)器和逆流(liú)傳感器,并(bìng)相距-定的(de)距離,管段(duàn)内徑爲d,超(chāo)聲波在介(jie)質中傳播(bo)路徑爲🛀L,介(jiè)質流🐕速ʋ和(hé)L的夾角爲(wèi)θ,超聲波順(shun)流方向傳(chuan)播時間tAB和(he)超聲波逆(nì)流方向傳(chuán)播時間tBa,可(ke)用公式(1)來(lái)😄表示:
 
　　式中(zhōng):c一超聲波(bo)在非流動(dong)介質中的(de)聲速
　　利用(yong)tAB和tBA之差計(jì)算介質流(liu)速如式(2)所(suo)示:
 
　　由式(2)可(kě)見:當c和Lcosθ爲(wei)固定常數(shù)時,v和△t成正(zhèng)比,體積流(liu)量qv計算如(rú)式(3)所示:
 
　　以(yǐ)上即爲測(cè)量所得的(de)流體流速(su)和體積流(liú)量，在對流(liu)體✏️的溫度(du)和壓力測(cè)量值補償(cháng)運算後得(dé)到正确的(de)流⭕量值。
5氣(qì)體超聲波(bō)流量計的(de)性能和特(te)點
　　酸性氣(qì)超聲波流(liú)量計測量(liang)時采用時(shí)差法原理(lǐ),利🚶用📧超聲(sheng)波信号在(zài)流體中的(de)傳播速度(du)和流體流(liu)動🐪速度🐕的(de)疊加和疊(die)減關系進(jìn)行測量。該(gāi)型流量計(ji)能夠通過(guò)🌈去除各種(zhǒng)無效✉️信号(hao)、接收有效(xiao)信号,經過(guò)補償後,較(jiao)于👄同類型(xing)産⛹🏻‍♀️品精度(du)更高,且能(néng)識别不同(tóng)的✔️流場。通(tōng)過修正參(can)數,大幅提(tí)高時間計(ji)算和測量(liang)的精度。該(gāi)型流量🈲計(ji)可測量相(xiàng)對🏒分子質(zhì)量,能夠❄️應(yīng)對多組分(fen)氣體并正(zhèng)确監測✌️到(dao)氣體變化(hua)，并且通過(guò)壓力補償(chang)以及溫度(dù)補♈償計算(suan)出體積流(liu)量🌈,相對于(yu)傳♋統的流(liú)量🔴計，氣體(ti)超聲波流(liú)量計優勢(shì)明顯。
　　該流(liú)量計可以(yǐ)雙向測量(liang),配置1對、2對(duì)、3對或4對測(ce)量探🥵頭。1對(dui)探頭👨‍❤️‍👨測量(liàng)時，當正向(xiàng)流速和反(fan)向流速爲(wèi)0.03~120m/s,正向和反(fǎn)向流量測(cè)量精度均(jun)滿足讀數(shu)的1.5%~3.0%;2對探頭(tou)測量時，當(dang)正向流速(su)🌍和反向流(liu)速爲0.03~120m/s,正向(xiàng)和反身流(liú)量測量精(jing)度均滿足(zu)讀數的1.5%~2.0%。3對(duì)探頭測量(liang)時,當正向(xiàng)流速和反(fan)向流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和反(fǎn)向流量測(ce)量精度均(jun1)滿足讀數(shù)的1.0%~1.5%。4對探頭(tou)🌈測量時，當(dang)正向流速(sù)和反向流(liú)速爲0.03~120m/s時,正(zheng)向和反向(xiang)流量測量(liàng)精度均滿(mǎn)足讀數的(de)0.5%~1.5%。
　　綜上所述(shu)，該型流量(liang)計滿足測(ce)量大量程(cheng)比、腐蝕性(xìng)有毒氣體(ti)流量的要(yao)求。
6超聲波(bo)流量計在(zài)硫磺回收(shou)裝置上的(de)安裝設計(ji)
　　該型流量(liàng)計包括1對(duì)傳感器前(qián)置放大器(qi)和變送器(qì)🐪,流量計采(cǎi)用偏置垂(chuí)直90°安裝,傳(chuán)感器插入(ru)到預先安(ān)裝好的便(biàn)👣于在線插(cha)㊙️拔的🙇‍♀️球閥(fa)中。球閥主(zhǔ)要結構由(yóu)連接支管(guan)、球閥主體(ti)、在線插拔(ba)附件組成(cheng),該設計實(shi)現了不停(tíng)産情況下(xià)在線維護(hu)✌️裝卸。變送(sòng)器和傳感(gǎn)器連接線(xiàn)纜長度最(zuì)大可以達(dá)到300m,适用于(yu)任何特殊(shu)現場狀況(kuang)。
7出現問題(tí)及技術改(gai)造
　　該超聲(shēng)波流量計(ji)自安裝投(tóu)用以來,陸(lu)續出現了(le)以下問♊題(ti):
1)施工單位(wei)安裝出現(xian)了部分探(tàn)頭的軸心(xin)不對中的(de)問🏃‍♂️題,造成(cheng)👌調試時接(jie)收端探頭(tóu)信号強度(dù)不夠。在供(gòng)應商🌈技術(shu)🌈人員⭕現場(chǎng)指導下,均(jun1)已解決。
2)流(liú)量計供電(dian)電壓的變(biàn)更,由220V(AC)改爲(wei)24V(DC)。在技術的(de)幫助下,均(jun)已解❤️決。
3)流(liu)量溫度、壓(ya)力補償實(shi)現方式的(de)變動。起初(chu)考慮通過(guo)DCS軟件🐇組🚶态(tai),對溫度、壓(ya)力進行補(bǔ)償,實現DCS配(pei)風調節㊙️控(kong)制☂️功能，溫(wēn)　　信号進DCS,壓(yā)力☀️信号進(jìn)SIS(通過通信(xin)至DCS),SIS又設.置(zhì)了酸性氣(qi)流量聯鎖(suǒ),但無法實(shi)現溫度、壓(ya)力補償。爲(wei)了避免🚩兩(liǎng)系統酸🈲性(xìng)氣流量示(shì)值出現差(cha)别對工藝(yì)操作的影(ying)🤟響，後改爲(wei)現場流量(liàng)計側溫度(du)壓力補償(chang)。
4)因各路酸(suan)性氣裝置(zhi)開工時序(xu)有差異或(huo)工藝介質(zhì)帶有油垢(gòu)等情況,出(chū)現了單路(lu)酸性氣裝(zhuang)置工況突(tū)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變導緻流(liu)量計示值(zhí)驟降,但酸(suan)性氣壓力(li)未降低，從(cóng)而觸發酸(suān)性氣聯鎖(suo)。
　　探讨了清(qīng)潔酸性氣(qì)在三路酸(suan)性氣中屬(shǔ)于主物料(liào)，針🈚對清潔(jié)酸性氣管(guan)線，開展了(le)“清潔酸性(xing)氣流量低(dī)🌈低與㊙️清潔(jie)酸性氣壓(ya)差“二🈲取二(er),觸發清潔(jié)酸性氣聯(lián)鎖”技術改(gai)造。清潔酸(suan)性❄️氣壓差(cha),即清潔⭐酸(suan)性氣壓力(lì)-主燃燒爐(lú)入口空氣(qi)壓力,2個壓(ya)力點信号(hao)👅進SIS,在SIS中作(zuo)🈚差值運算(suan)。在🥰清潔酸(suān)性氣🌂單法(fǎ)蘭壓力變(biàn)送器取壓(ya)處,加Y型三(san)通♍、再增加(jia)1個清潔酸(suan)性氣單法(fa)蘭壓力檢(jian)⛹🏻‍♀️測點。兩路(lu)壓力信号(hao),一路去現(xian)場流💛量計(jì)側作溫壓(ya)補償，一路(lu)去sIS參與聯(lián)鎖。
8結束語(yu)
　　作爲硫磺(huang)回收裝置(zhì)主進料，酸(suān)性氣超聲(shēng)波流量計(jì)的測量要(yào)⭐求穩定且(qie)精度高,關(guān)系到酸性(xing)氣與燃燒(shāo)空氣、燃料(liao)氣的📧配比(bǐ)控制，對裝(zhuang)置安全穩(wěn)定長周期(qi)運行至關(guan)重要。通過(guo)該項目氣(qì)體超聲👉波(bo)流量計的(de)實踐,特别(bie)是一系列(liè)的技術改(gǎi)進，對氣體(tǐ)超聲波流(liú)量計在硫(liu)磺回收裝(zhuāng)置的應用(yong)有借鑒🚩意(yi)義。在氣體(ti)✔️超聲波流(liu)量計發展(zhǎn)方面,如國(guo)🈲内供應商(shang)能結合項(xiang)目實踐不(bu)🙇‍♀️斷優化方(fang)案設計和(hé)改進💯産品(pǐn)，将有利于(yu)提升國内(nèi)産品的競(jìng)⚽争力。

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