摘要:在硫磺回(huí)收的工藝裝置(zhi)中,由于測量特(tè)殊酸㊙️性氣體的(de)質量流量較困(kun)難,提出了具有(yǒu)可測量相對分(fèn)子質量,能💰夠應(ying)㊙️對多組分氣體(ti)并通過壓力補(bu)✉️償,以及溫度補(bǔ)償計算的氣體(tǐ)超聲波流量計(jì) 測量方案。介紹(shao)了硫磺回收工(gong)藝裝置中氣體(tǐ)流量💘的特點、氣(qì)體超聲波流量(liang)計原理以及安(ān)裝設計、出現的(de)問題及技術改(gǎi)造,爲同類型裝(zhuāng)置提供參考和(he)選擇。
　　随着中國(guo)煉化一體化項(xiang)目的快速發展(zhan)，硫磺回收裝🧑🏽‍🤝‍🧑🏻置(zhì)規模💛快速增大(dà)及套數不斷增(zeng)多，同時國家對(dui)化工裝置清潔(jie)生産♋、環保㊙️排放(fàng)的要求更加嚴(yán)苛,作爲煉化一(yi)體化🈲項目配套(tao)環保裝置,硫磺(huang)回收裝置的重(zhong)要性💛不言而喻(yu)。作爲硫磺回收(shōu)裝置主進料,酸(suān)性氣體積流量(liang)的測量要🧑🏽‍🤝‍🧑🏻求穩(wěn)定且精度高,關(guan)系到💃酸性氣與(yu)燃燒空氣、燃料(liào)氣的配比控制(zhi),對裝置安全穩(wen)定長周期運✂️行(háng)至關重要。
1硫磺(huang)回收裝置簡介(jie)
　　16Mt/a煉化一體化配(pei)套建設總規模(mo)爲4X0.15Mt/a硫磺回收裝(zhuang)置,硫磺回收裝(zhuāng)置配套尾氣處(chu)理設施以保證(zhèng)硫回收率達到(dao)99.99%以上,SO2排放質量(liang)濃度㊙️ρ(SO2)<35mg/m3的要求。
　　硫(liú)磺回收裝置三(sān)級克勞斯工藝(yi)流程如圖1所示(shì)。硫磺回收裝置(zhi)采用三級常規(guī)克勞斯主燃燒(shāo)爐和氨🍉法煙氣(qì)脫硫工藝,并煙(yan)氣排放ρ(SO2)≤35mg/m3的超潔(jié)淨排放的措💘施(shī),适應👉将來更嚴(yán)格的環保要☔求(qiú)。
2硫磺回收裝置(zhi)酸性氣流量的(de)特點
　　主燃燒爐(lú)有三路酸性氣(qì),分别是從溶劑(jì)再生及加氫☁️酸(suān)性水汽提來的(de)清潔酸性氣、非(fēi)加氫酸性水汽(qi)提來的含氨酸(suān)🌈性氣、IGCC裝置(即氣(qi)化裝置、淨化裝(zhuang)置、甲烷化裝置(zhì)及清潔中心)來(lai)的IGCC酸性氣,三路(lu)酸性氣經♌分液(yè)罐氣液分離後(hou),部分清潔酸性(xing)氣與IGCC酸性氣混(hun)合,經加熱後再(zai)與含氨酸👄性氣(qi)混合,進入主燃(ran)燒爐📞反應室的(de)主燃燒器,剩餘(yu)部分的清潔酸(suān)性氣從主燃燒(shāo)爐中🧡部進入📐。與(yu)酸性氣燃燒反(fan)❓應所需的燃燒(shāo)空氣供給量需(xu)根據主燃燒爐(lu)反應需🤟氧量通(tōng)過比值複雜調(diao)節嚴格控制，經(jing)燃燒将酸性氣(qì)中的氨和烴類(lei)等有機物全🈚部(bu)分解,在燃燒爐(lu)内大部分H2S進行(hang)😄高溫克勞斯反(fan)應後轉化爲硫(liú),餘下的H2S中小部(bù)分轉化爲☀️SO2。

 
1)三路(lù)酸性氣參考組(zu)分見表1所列,可(ke)見三路酸性氣(qì)的組分差别✊較(jiao)大,混合後酸性(xing)氣組分範圍更(geng)大。因此,從組分(fèn)角度🛀🏻看,酸🚩性氣(qi)體積流量測量(liang)難度大,特别是(shi)相對分子質量(liàng)的測量。
 
2)克勞斯(si)反應部分流程(chéng)(酸性氣部分)如(rú)圖2所示，酸性氣(qì)有❤️三路,清♋潔酸(suan)性氣來自溶劑(jì)再生裝置和加(jia)氫汽提裝置,溶(rong)劑再生裝置有(you)4套;含氨酸性氣(qì)來自非📱加氫汽(qi)提裝置;IGCC酸性氣(qì)來自煤氣化淨(jing)化裝置，煤氣化(huà)淨化裝置有2套(tào)。酸性氣路數較(jiào)多且相互獨立(li)，每路酸性氣裝(zhuang)置運行工況💜直(zhi)接影響三路酸(suan)性氣的工況,特(te)别是✂️酸性氣的(de)流量。從上遊酸(suan)性氣裝置運行(háng)工況角度看,酸(suān)性氣體積流量(liàng)測🍉量難度也大(dà)。
3)主燃燒爐控制(zhì)方案是前饋-比(bi)值-反饋複雜控(kong)制,其目的是控(kong)制👣主燃燒爐燃(ran)燒反應，控制合(he)适的爐膛溫度(du),并合理配風使(shǐ)去尾氣淨化單(dan)元的過程氣中(zhong)φ(H2S)-2φ(SO2)=0,保證硫💔磺回收(shōu)單元的最大硫(liu)回收率。供給主(zhu)燃燒室合适的(de)空氣量是重要(yao)的，如🏃‍♀️空氣不足(zú)🔞将産生過剩H2S;反(fǎn)之,空氣♌過量将(jiang)使SO2過剩。以上兩(liǎng)種情況都将導(dao)✊緻主燃燒爐硫(liú)回收減少,爲了(le)避免上述情形(xing),主配㊙️風通過對(duì)清潔酸性氣、含(hán)⭕氨酸性氣酸、IGCC酸(suān)性氣和燃料氣(qì)的體積流量進(jìn)🐆行比值控制。從(cóng)工藝🏃‍♀️控制角度(dù)看,酸性氣體積(ji)流量測量很關(guān)💰鍵。
 
4）清潔酸性氣(qì)安全儀表系統(tong)(SIS)聯鎖如圖3所示(shì),因三路酸性氣(qì)對主燃燒爐正(zheng)常運行是相互(hù)獨立的，同時考(kǎo)慮到其中一路(lu)或✏️兩路酸性氣(qì)突然中斷或體(ti)積流量降低,防(fáng)止酸性氣倒竄(cuàn)回火,三路👨‍❤️‍👨酸性(xing)氣流量低低參(can)與清潔酸性氣(qi)SIS聯鎖。綜上四點(diǎn)，三路酸性氣流(liú)量計測量結果(guo)的正确性及穩(wěn)定性至關重要(yao)。

 
3氣體超聲波流(liú)量計在硫磺回(huí)收裝置中的應(ying)用
　　硫磺回收裝(zhuang)置一般位于煉(lian)油裝置的下遊(yóu),從上遊裝置排(pai)放出來的酸性(xìng)氣體進人該裝(zhuāng)置。三路酸性氣(qi)體的組分是🌂一(yi)個動态😄變化的(de)過程,要求流量(liàng)計量具備對氣(qì)體組分變化識(shi)别的能力,具有(you)大量程比，且考(kǎo)慮到酸性氣體(tǐ)的劇毒😘性,要求(qiu)選擇一種可💚以(yi)現場密閉測量(liàng)、在線維護和自(zì)動标定的儀表(biǎo)。
　　以往國内很多(duo)煉化企業采用(yòng)傳統的流量測(ce)量，如熱式氣體(tǐ)流量計 、氣體渦(wo)街流量計 和氣(qi)體質量流量計(ji)等,但在實際應(yīng)用中并不能滿(mǎn)足🐅硫磺🔆回收裝(zhuang)置酸性氣體測(cè)量的要求,例如(ru):熱式♉氣體流量(liang)計響應慢、被測(cè)量氣體組分變(bian)化大的場所,測(cè)量值會有較大(da)的變化而産生(sheng)誤差;氣體渦街(jie)🛀🏻流量計的發生(sheng)體易被介質污(wu)染,改變幾何尺(chǐ)寸之後,對測量(liàng)精度造成很大(da)影響。因此，可以(yǐ)選擇氣體📐超聲(shēng)波流量計用于(yú)硫磺回收🚩裝置(zhi)三路酸性🥰氣體(ti)🥵的體積流🐪量測(cè)量。
4氣體超聲波(bo)流量計的測量(liàng)原理
　　氣體超聲(sheng)波流量計測量(liàng)原理如圖4所示(shi)。它是利用1對‼️超(chāo)聲波傳感器安(ān)裝在管段上下(xià)遊兩側，傳感器(qì)📞A和傳感器B相互(hu)發送和接收超(chāo)聲波信号,通過(guò)觀測超聲波在(zai)介質中的順流(liu)和逆流傳播的(de)時間差值來計(ji)算流速,從而可(kě)應用流速💯來計(jì)算介質體積流(liú)量的一種間⛹🏻‍♀️接(jie)測量方法。
 
　　由圖(tú)4可知,1對超聲波(bō)流量計傳感器(qì)A和傳感器B分别(bie)安裝在管☎️段兩(liang)側,即順流傳感(gǎn)器和逆流傳感(gǎn)器,并🧡相距-定的(de)距離,管段内徑(jìng)爲d,超聲波在介(jiè)質中傳播路徑(jìng)爲L,介質流🔞速ʋ和(hé)L的🐆夾角爲θ,超聲(shēng)波順流方向傳(chuan)📞播時間tAB和超聲(shēng)波逆流方向傳(chuan)播時間tBa,可用公(gōng)式(1)來表示:
 
　　式中(zhōng):c一超聲波在非(fei)流動介質中的(de)聲速
　　利用tAB和tBA之(zhi)差計算介質流(liu)速如式(2)所示:
 
　　由(yóu)式(2)可見:當c和Lcosθ爲(wei)固定常數時,v和(he)△t成正比,體積流(liú)量🍉qv計算如式(3)所(suo)示:
 
　　以上即爲測(cè)量所得的流體(ti)流速和體積流(liú)量，在對流體的(de)溫度和壓力測(ce)量值補償運算(suan)後得到正确的(de)流量值。
5氣體超(chao)聲波流量計的(de)性能和特點
　　酸(suan)性氣超聲波流(liu)量計測量時采(cai)用時差法原理(lǐ),利用超聲♉波信(xìn)👈号在流體中的(de)傳播速度和流(liú)體流動速度的(de)疊加和疊減關(guān)系進行測量。該(gāi)型流量計能😘夠(gou)通過去除各種(zhǒng)無效信号、接收(shōu)有效信号,經過(guo)補償後,較于同(tóng)類型産品精度(dù)更高,且能識别(bié)不同的流場。通(tōng)過修正參數,大(dà)幅提高時間計(ji)算和測量的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼精(jīng)度。該型流量🐆計(jì)可測量相對分(fen)子質量,能夠應(yīng)對多組分氣體(tǐ)并正确監測♊到(dao)氣體變化，并且(qiě)通過壓🥰力補償(cháng)以及溫度補⭕償(cháng)計算出體積流(liú)量,相對于傳統(tong)的流量計，氣體(ti)超聲波流量㊙️計(jì)優勢明顯。
　　該流(liú)量計可以雙向(xiang)測量,配置1對、2對(dui)、3對或4對測量探(tan)頭。1對探頭測量(liang)時，當正向流速(su)和反向流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和反🛀向流(liu)量測量精度均(jun1)滿足讀數的1.5%~3.0%;2對(dui)探頭測量時，當(dang)正💁向流速和反(fan)向流速爲0.03~120m/s,正向(xiàng)和反身流量測(ce)量精度均滿足(zú)讀數💚的1.5%~2.0%。3對探頭(tou)測量時,當正向(xiàng)流速和反向流(liu)速爲0.03~120m/s,正向和反(fan)🥵向流量測量✊精(jīng)度均滿足讀數(shu)的1.0%~1.5%。4對探頭測量(liang)時，當正向🏃🏻‍♂️流速(su)和反向流速爲(wei)0.03~120m/s時,正向和反向(xiàng)流量測量精度(dù)均滿🙇🏻足讀數的(de)0.5%~1.5%。
　　綜上所述，該型(xíng)流量計滿足測(ce)量大量程比、腐(fu)蝕性有毒氣體(tǐ)流量的要求。
6超(chao)聲波流量計在(zai)硫磺回收裝置(zhi)上的安裝設計(ji)
　　該型流量計包(bao)括1對傳感器前(qian)置放大器和變(biàn)送器,流量計采(cǎi)用偏置垂直90°安(an)裝,傳感器插入(rù)到預先安裝好(hǎo)的便于在🚶‍♀️線插(chā)💔拔的♻️球閥中。球(qiú)閥主要結構由(yóu)⭐連接支管、球閥(fá)主體、在線插拔(ba)附件組🏃成,該設(shè)計實現了不停(tíng)産情況下在線(xian)維護🔞裝卸。變送(sòng)🔞器和傳感器連(lian)接線纜長度最(zui)大可以達到300m,适(shi)用🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于任何特殊(shū)現場狀況。
7出現(xiàn)問題及技術改(gai)造
　　該超聲波流(liú)量計自安裝投(tóu)用以來,陸續出(chu)現了以下問💰題(ti):
1)施工單位安裝(zhuāng)出現了部分探(tàn)頭的軸心不對(duì)中的問📱題,造成(chéng)調📞試時接收端(duan)探頭信号強度(dù)不夠。在供應商(shāng)技術人員現場(chǎng)指導下,均已解(jiě)決。
2)流量計供電(dian)電壓的變更,由(you)220V(AC)改爲24V(DC)。在技術的(de)幫助下,均已💔解(jie)決。
3)流量溫度、壓(ya)力補償實現方(fang)式的變動。起初(chu)考慮通過DCS軟件(jiàn)組态🔴,對溫度、壓(yā)力進行補償,實(shí)現DCS配風調節控(kòng)制功能，溫　　信😍号(hao)進DCS,壓力🔱信号進(jin)SIS(通過通信至DCS),SIS又(yòu)設.置了酸🔴性氣(qi)流量聯鎖,但無(wu)法實現溫度、壓(yā)力補償。爲了避(bì)免兩系統酸性(xing)氣流量示值出(chu)現差别對工藝(yi)操作的影響，後(hou)改爲現✨場流量(liàng)計側溫度壓力(li)補償。
4)因各路酸(suan)性氣裝置開工(gong)時序有差異或(huò)工藝介質🈲帶有(yǒu)油☂️垢🌈等情況,出(chū)現了單路酸性(xing)氣裝置工況突(tū)☁️變導緻流量計(jì)示值驟降,但酸(suān)性氣壓力未降(jiàng)低，從而觸發酸(suān)性氣🌈聯鎖。
　　探讨(tǎo)了清潔酸性氣(qì)在三路酸性氣(qi)中屬于主物料(liào)，針對清潔酸性(xìng)氣管線，開展了(le)“清潔酸性氣流(liú)量低❗低與清潔(jie)酸性㊙️氣壓差“二(er)取二,觸發清潔(jie)酸性氣聯鎖”技(ji)術改造。清🚶潔酸(suan)性氣壓差,即清(qing)潔酸性氣壓力(lì)-主燃燒爐入口(kou)空氣✌️壓力,2個壓(yā)力點信号進SIS,在(zài)SIS中作💃🏻差值運算(suàn)。在清潔酸性氣(qi)單法蘭壓力變(biàn)送器取壓🐇處,加(jia)Y型三通、再♌增加(jia)1個清潔酸性氣(qi)單法蘭壓力檢(jiǎn)測點。兩路壓力(lì)信号,一路去現(xian)場流🈲量計側作(zuo)溫壓補償，一路(lu)去sIS參與聯鎖。
8結(jié)束語
　　作爲硫磺(huang)回收裝置主進(jin)料，酸性氣超聲(sheng)波流量計㊙️的測(cè)量要求穩定且(qie)精度高,關系到(dào)酸性氣與燃燒(shao)⛱️空氣、燃料氣的(de)💃🏻配比控制，對裝(zhuāng)置安全穩定長(zhang)周期💜運行至關(guan)重要🧡。通過該項(xiang)目氣體超聲波(bō)流量計的實踐(jiàn),特别是一系列(lie)的技術改進，對(dui)氣體✊超聲波流(liú)📧量計在硫磺回(huí)收裝置的應用(yong)有借鑒⛷️意義。在(zai)氣體⚽超聲波流(liú)量🐪計🔞發展方面(mian),如國内供應商(shāng)能結🌍合項🔴目實(shi)踐不斷優化方(fāng)案設計和改進(jìn)産品，将有利于(yú)提升國内産品(pin)的競👅争力。

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