摘要(yao):在硫磺回(hui)收的工藝(yi)裝置中,由(you)于測量特(te)殊酸性氣(qi)體的質量(liang)流量較困(kun)難,提出了(le)具有可測(ce)量相對分(fen)子質⭐量,能(neng)夠應對多(duo)組分氣體(ti)并通過壓(ya)力補償,以(yi)及溫度補(bu)償計算的(de)氣體超聲(sheng)波流量計(ji) 測量方案(an)。介紹了硫(liu)磺回收工(gong)藝裝置中(zhong)氣體流量(liang)的特點💯、氣(qi)體超聲波(bo)流量計原(yuan)理以及安(an)裝設計、出(chu)現的問題(ti)及技術改(gai)造,爲💁同類(lei)型裝置提(ti)供參考和(he)選擇。
　　随着(zhe)中國煉化(hua)一體化項(xiang)目的快速(su)發展，硫磺(huang)回收裝置(zhi)規模快速(su)增大及套(tao)數不斷增(zeng)多，同時國(guo)家對化工(gong)🚶‍♀️裝置清潔(jie)生産、環保(bao)排放的要(yao)求更加嚴(yan)苛,作爲煉(lian)化一體化(hua)項目配☀️套(tao)環保裝置(zhi),硫磺回收(shou)裝置♻️的重(zhong)要性不言(yan)而喻。作爲(wei)硫磺❄️回收(shou)裝置☔主進(jin)料,酸性氣(qi)體積流量(liang)的測量要(yao)求穩定且(qie)精度高,關(guan)系到💛酸性(xing)氣與燃燒(shao)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(huang)回收裝置(zhi)簡介
　　16Mt/a煉化(hua)一體化配(pei)套建設總(zong)規模爲4X0.15Mt/a硫(liu)磺回收裝(zhuang)置,硫磺回(hui)收裝置❌配(pei)套尾氣處(chu)理設施以(yi)保證硫回(hui)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(zhuang)置三級克(ke)勞斯工藝(yi)流程如圖(tu)1所示。硫磺(huang)回收裝置(zhi)采用三級(ji)常規克勞(lao)斯主燃燒(shao)爐和氨法(fa)煙氣脫硫(liu)工藝,并煙(yan)氣排放ρ(SO2)≤35mg/m3的(de)超潔淨排(pai)放的措施(shi),适應将來(lai)更嚴格的(de)環保要求(qiu)。
2硫磺回收(shou)裝置酸性(xing)氣流量的(de)特點
　　主燃(ran)燒爐有三(san)路酸性氣(qi),分别是從(cong)溶劑再生(sheng)及加氫酸(suan)性👈水🔞汽提(ti)來的清潔(jie)酸性氣、非(fei)加氫酸性(xing)水汽提來(lai)的含氨酸(suan)性氣、IGCC裝置(zhi)🌂(即氣化裝(zhuang)置、淨化裝(zhuang)置、甲烷化(hua)裝置及清(qing)潔中心)來(lai)的IGCC酸性氣(qi),三路酸性(xing)氣經分液(ye)罐氣液分(fen)離後,部分(fen)清潔酸性(xing)氣與IGCC酸性(xing)氣混🌈合,經(jing)加熱後再(zai)與含氨酸(suan)性氣混合(he),進入主燃(ran)燒爐反應(ying)室的主燃(ran)燒器,剩餘(yu)部分的清(qing)潔酸性氣(qi)‼️從主燃燒(shao)爐中部進(jin)入。與酸性(xing)🏃🏻‍♂️氣燃燒反(fan)應所需的(de)燃燒空氣(qi)供給量需(xu)根據主燃(ran)燒爐反應(ying)需氧量通(tong)過比值複(fu)雜調節嚴(yan)格控制，經(jing)燃燒将酸(suan)性氣中的(de)氨和✊烴類(lei)等有機物(wu)全部分解(jie),在燃燒爐(lu)内大部分(fen)H2S進行✏️高溫(wen)克勞斯反(fan)應後轉化(hua)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(zu)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(hun)合後酸性(xing)氣組分範(fan)圍更大。因(yin)此,從🙇‍♀️組分(fen)⭕角度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼看,酸(suan)💛性氣體積(ji)流量測量(liang)難度大,特(te)别是相對(dui)分子質量(liang)的🈲測量。
 
2)克(ke)勞斯反應(ying)部分流程(cheng)(酸性氣部(bu)分)如圖2所(suo)示，酸性氣(qi)有三🔞路🛀,清(qing)潔酸性氣(qi)來自溶劑(ji)再生裝置(zhi)和加氫汽(qi)提裝置,溶(rong)劑再生🥰裝(zhuang)置有4套;含(han)氨酸性氣(qi)來自非加(jia)氫汽提裝(zhuang)置;IGCC酸性氣(qi)🤞來自煤氣(qi)化淨化裝(zhuang)置，煤氣化(hua)淨化裝置(zhi)有2套。酸性(xing)氣路數較(jiao)多且相🌈互(hu)獨立，每🌏路(lu)酸性氣裝(zhuang)置運行工(gong)況直接影(ying)響三🌂路酸(suan)性氣的工(gong)況,特别是(shi)酸性氣的(de)流量。從上(shang)遊酸性氣(qi)裝置運行(hang)工況角度(du)看,酸性氣(qi)體積流量(liang)測量難度(du)也大。
3)主燃(ran)燒爐控制(zhi)方案是前(qian)饋-比值-反(fan)饋複雜控(kong)制,其目🌈的(de)是控⁉️制主(zhu)燃燒爐燃(ran)燒反應，控(kong)制合适的(de)爐膛溫度(du),并合理配(pei)風使去尾(wei)✌️氣淨化單(dan)元的過程(cheng)氣中φ(H2S)-2φ(SO2)=0,保證(zheng)硫磺回收(shou)單元的💘最(zui)大硫回收(shou)率。供給主(zhu)燃燒🌏室合(he)适的空氣(qi)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(guo)量将使SO2過(guo)剩。以上兩(liang)種情況都(dou)将導🤟緻主(zhu)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(jie)酸性氣、含(han)🏃‍♂️氨酸性氣(qi)酸、IGCC酸性氣(qi)和燃料氣(qi)的體積流(liu)量進行比(bi)值控制。從(cong)工藝控制(zhi)角度👅看,酸(suan)性氣體積(ji)流量測🌂量(liang)很關鍵。
 
4）清(qing)潔酸性氣(qi)安全儀表(biao)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(zheng)常運行是(shi)相互獨立(li)的，同時考(kao)慮到其中(zhong)一路或兩(liang)路酸性氣(qi)突然中斷(duan)或體積流(liu)量降低,防(fang)止酸性氣(qi)倒竄回火(huo),三路酸性(xing)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(liu)量計測量(liang)結果的正(zheng)确性及穩(wen)定性至關(guan)重要。

 
3氣體(ti)超聲波流(liu)量計在硫(liu)磺回收裝(zhuang)置中的應(ying)用
　　硫磺回(hui)收裝置一(yi)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(zhuang)置。三路酸(suan)性氣體的(de)組分是一(yi)個動态變(bian)化的過程(cheng),要求流量(liang)計量具備(bei)對氣體組(zu)分變化識(shi)别的能力(li),具有大量(liang)程比，且考(kao)慮到酸性(xing)氣體的劇(ju)毒性,要求(qiu)選擇一種(zhong)可以現場(chang)密閉測量(liang)、在線維🔞護(hu)和自動标(biao)定的儀表(biao)。
　　以往國内(nei)很多煉化(hua)企業采用(yong)傳統的流(liu)量測量，如(ru)熱式氣體(ti)流量計 、氣(qi)體渦街流(liu)量計 和氣(qi)體質量流(liu)量計等,但(dan)在實際應(ying)用中并不(bu)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(xiang)應慢、被測(ce)量氣體組(zu)分變化大(da)的場所,測(ce)量㊙️值會有(you)🌂較大的變(bian)化而産生(sheng)誤差;氣體(ti)渦街流量(liang)計的發生(sheng)體易被介(jie)質污染,改(gai)變幾何尺(chi)寸之🈲後,對(dui)測量精❓度(du)造成很大(da)影響。因此(ci)，可以選擇(ze)氣體超聲(sheng)波流量計(ji)👉用于硫磺(huang)回收裝置(zhi)三路酸性(xing)氣體的體(ti)積流📐量測(ce)量。
4氣體超(chao)聲波流量(liang)計的測量(liang)原理
　　氣體(ti)超聲波流(liu)量計測量(liang)原理如圖(tu)4所示。它是(shi)利用1對超(chao)聲波傳感(gan)器安裝在(zai)管段上下(xia)遊兩側，傳(chuan)感器A和傳(chuan)感器B相互(hu)☀️發送和接(jie)💔收超聲波(bo)信号,通過(guo)觀測💃超聲(sheng)波在介質(zhi)中的順流(liu)和逆流傳(chuan)播🤟的時間(jian)差值來計(ji)算流速,從(cong)而可應用(yong)流速🤞來計(ji)算介質體(ti)積流量的(de)一種間接(jie)測量方法(fa)。
 
　　由圖4可知(zhi),1對超聲波(bo)流量計傳(chuan)感器A和傳(chuan)感器B分别(bie)安裝在管(guan)♈段兩側,即(ji)順流傳感(gan)器和逆流(liu)傳感器,并(bing)相距-定的(de)♈距離,管段(duan)内徑爲d,超(chao)聲波在介(jie)質中傳播(bo)路徑爲L,介(jie)質流速ʋ和(he)L的夾角爲(wei)θ,超聲波順(shun)流方向傳(chuan)播時間tAB和(he)超聲波逆(ni)流方向傳(chuan)播時間tBa,可(ke)用公式(1)來(lai)📱表示:
 
　　式中(zhong):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(ji)算介質流(liu)速如式(2)所(suo)示:
 
　　由式(2)可(ke)見:當c和Lcosθ爲(wei)固定常數(shu)時,v和△t成正(zheng)比,體積流(liu)量qv計🐕算✍️如(ru)式(3)所示:
 
　　以(yi)上即爲測(ce)量所得的(de)流體流速(su)和體積流(liu)量，在對流(liu)體的🐅溫度(du)和壓力測(ce)量值補償(chang)運算後得(de)到正确的(de)流✌️量值。
5氣(qi)體超聲波(bo)流量計的(de)性能和特(te)點
　　酸性氣(qi)超聲波流(liu)量計測量(liang)時采用時(shi)差法原理(li),利用超聲(sheng)波信号在(zai)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(jin)行測量。該(gai)型流量計(ji)能夠通過(guo)去除各種(zhong)無效信号(hao)、接收有效(xiao)信号,經過(guo)補償後,較(jiao)于同類型(xing)産品精度(du)更高,且能(neng)識别不同(tong)的流場。通(tong)過修正參(can)數,大幅提(ti)高時間計(ji)📞算和測量(liang)的精度。該(gai)型流量計(ji)可測量相(xiang)對分子質(zhi)量,能夠應(ying)對多組分(fen)氣體并正(zheng)确監測☂️到(dao)氣體變化(hua)，并且通過(guo)壓🔞力補償(chang)以及溫度(du)補償計算(suan)出體積流(liu)量,相對于(yu)傳統的流(liu)量計，氣體(ti)超聲波流(liu)量計優勢(shi)明顯。
　　該流(liu)量計可以(yi)雙向測量(liang),配置1對、2對(dui)、3對或4對測(ce)量探頭。1對(dui)探‼️頭測量(liang)時，當正向(xiang)流速和反(fan)向流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和反(fan)向流💁量測(ce)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(xiang)和反身流(liu)量測量精(jing)度均滿足(zu)讀數的1.5%~2.0%。3對(dui)探頭測量(liang)時,當正向(xiang)流速和反(fan)向流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和反(fan)向流量測(ce)量✔️精度均(jun)滿足讀數(shu)的1.0%~1.5%。4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時,正(zheng)向和反向(xiang)流量測量(liang)⭕精度均滿(man)♉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(xing)有毒氣體(ti)流量的要(yao)求。
6超聲波(bo)流量計在(zai)硫磺回收(shou)裝置上的(de)安裝設計(ji)
　　該型流量(liang)計包括1對(dui)傳感器前(qian)置放大器(qi)和變送器(qi),流📐量計采(cai)用偏置垂(chui)直90°安裝,傳(chuan)感器插入(ru)到預先安(an)裝好的便(bian)于在線插(cha)拔的⁉️球閥(fa)中。球閥主(zhu)要結構由(you)⭕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(ting)産情況下(xia)在線維護(hu)裝卸。變送(song)器和傳感(gan)器連接線(xian)纜長度最(zui)大可以達(da)到300m,适用于(yu)任何特殊(shu)現場狀況(kuang)。
7出現問題(ti)及技術改(gai)造
　　該超聲(sheng)波流量計(ji)自安裝投(tou)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(tan)頭的軸心(xin)不對中的(de)問題,造成(cheng)調試時接(jie)收端探頭(tou)信号強度(du)不夠。在供(gong)應商技術(shu)💞人員現場(chang)指導下,均(jun)已解決。
2)流(liu)量計供電(dian)電壓的變(bian)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(bu)償,實現DCS配(pei)風調節控(kong)制功能，溫(wen)　　信号進DCS,壓(ya)力信号進(jin)SIS(通過通信(xin)至DCS),SIS又設.置(zhi)了酸性氣(qi)流量聯鎖(suo),但無法實(shi)現溫度、壓(ya)力補償🈲。爲(wei)了避免🙇🏻兩(liang)系統酸性(xing)氣流量示(shi)值出現差(cha)别對工藝(yi)操作的影(ying)響，後改爲(wei)現場流量(liang)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(zhi)帶有油垢(gou)等情況,出(chu)現了單路(lu)酸性氣裝(zhuang)置工況突(tu)變導緻流(liu)🌈量計示值(zhi)驟降,但酸(suan)性氣壓力(li)未降低，從(cong)而觸發酸(suan)性氣聯鎖(suo)。
　　探讨了清(qing)潔酸性氣(qi)在三路酸(suan)性氣中屬(shu)于主物料(liao)✊，針對清潔(jie)酸性氣管(guan)線，開展了(le)“清潔酸性(xing)氣流量低(di)低與清潔(jie)酸性♊氣壓(ya)☁️差“二取二(er),觸發清潔(jie)酸性氣聯(lian)鎖”技術改(gai)造。清潔酸(suan)性氣壓差(cha),即清潔酸(suan)性氣壓力(li)-主燃燒爐(lu)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(suan)性氣👨‍❤️‍👨單法(fa)蘭壓力變(bian)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(ji)側作溫壓(ya)補償，一路(lu)去sIS參與聯(lian)鎖。
8結束語(yu)
　　作爲硫磺(huang)回收裝置(zhi)主進料，酸(suan)性氣超聲(sheng)波流量計(ji)的測👨‍❤️‍👨量要(yao)求穩定且(qie)精度高,關(guan)系到酸性(xing)氣與燃燒(shao)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。通過(guo)該項目氣(qi)體超聲波(bo)流量計的(de)❄️實踐,特别(bie)☀️是一系列(lie)的技術改(gai)🏃🏻進，對氣體(ti)超聲波流(liu)量計在硫(liu)磺回收裝(zhuang)置的應用(yong)有借鑒意(yi)義。在氣體(ti)超聲波流(liu)量計發展(zhan)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(he)改進産品(pin)，将有利于(yu)提升國内(nei)産品的競(jing)🍉争力。

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