摘要(yao):在硫磺(huang)回收的(de)工藝裝(zhuang)置中,由(you)于測量(liang)特殊酸(suan)💋性📐氣體(ti)的質量(liang)流量較(jiao)困難,提(ti)出了具(ju)有可測(ce)量相對(dui)分子質(zhi)量,能✔️夠(gou)應🤩對多(duo)組分氣(qi)體并通(tong)過壓力(li)補償,以(yi)及溫度(du)補償計(ji)算的氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計 測量(liang)方案。介(jie)紹了硫(liu)磺回收(shou)工藝裝(zhuang)置中氣(qi)體流量(liang)的特點(dian)、氣體超(chao)聲波流(liu)量計原(yuan)理以及(ji)安裝設(she)計、出現(xian)的👉問題(ti)💜及技⛹🏻‍♀️術(shu)改造,爲(wei)🏒同類型(xing)裝置提(ti)供參考(kao)和選擇(ze)。
　　随着中(zhong)國煉化(hua)一體化(hua)項目的(de)快速發(fa)展，硫磺(huang)回收裝(zhuang)置規模(mo)快速增(zeng)大及套(tao)數不斷(duan)增多，同(tong)時國家(jia)對化工(gong)裝置清(qing)潔生産(chan)、環保🤞排(pai)放的要(yao)求更加(jia)嚴苛,作(zuo)爲煉化(hua)一體化(hua)項目配(pei)套環保(bao)裝置,硫(liu)磺回收(shou)裝置的(de)重要性(xing)不言而(er)喻。作爲(wei)硫磺回(hui)收裝置(zhi)主進料(liao),酸性氣(qi)體積流(liu)✏️量的測(ce)量要求(qiu)穩定且(qie)精度高(gao),關系到(dao)酸性氣(qi)與燃燒(shao)🔴空氣、燃(ran)料氣的(de)♈配比控(kong)制,對裝(zhuang)置安全(quan)穩定長(zhang)周期運(yun)行至關(guan)😘重要。
1硫(liu)磺回收(shou)裝置簡(jian)介
　　16Mt/a煉化(hua)一體化(hua)配套建(jian)設總規(gui)模爲4X0.15Mt/a硫(liu)磺回收(shou)裝置,硫(liu)磺回❌收(shou)裝置配(pei)套尾氣(qi)處理設(she)施以保(bao)證硫回(hui)收率達(da)到99.99%以上(shang),SO2排放質(zhi)量濃度(du)ρ(SO2)<35mg/m3的要求(qiu)。
　　硫磺回(hui)收裝置(zhi)三級克(ke)勞斯工(gong)藝流程(cheng)如圖1所(suo)示。硫磺(huang)回收裝(zhuang)置采用(yong)三級常(chang)規克勞(lao)斯主燃(ran)燒爐和(he)氨㊙️法煙(yan)👅氣脫硫(liu)工藝,并(bing)煙氣排(pai)放ρ(SO2)≤35mg/m3的超(chao)潔淨排(pai)放的措(cuo)施,适應(ying)将來更(geng)嚴格的(de)環保要(yao)求。
2硫磺(huang)回收裝(zhuang)置酸性(xing)氣流量(liang)的特點(dian)
　　主燃燒(shao)爐有三(san)路酸性(xing)氣,分别(bie)是從溶(rong)劑再生(sheng)及加氫(qing)👉酸性水(shui)汽提來(lai)的清潔(jie)酸性氣(qi)、非加氫(qing)酸性水(shui)汽💁提來(lai)❄️的含氨(an)酸性氣(qi)、IGCC裝置(即(ji)氣化裝(zhuang)置、淨化(hua)裝置、甲(jia)烷化裝(zhuang)置及清(qing)❗潔中心(xin))來的IGCC酸(suan)性氣,三(san)路酸性(xing)氣經分(fen)液罐氣(qi)液分離(li)後,部分(fen)清潔酸(suan)性氣與(yu)IGCC酸性氣(qi)混☔合,經(jing)加熱後(hou)🌏再與含(han)氨酸㊙️性(xing)氣混合(he),進入主(zhu)燃燒爐(lu)🔞反應室(shi)的主燃(ran)♈燒器,剩(sheng)餘部分(fen)的清潔(jie)酸性氣(qi)從主燃(ran)燒爐中(zhong)部進入(ru)。與酸性(xing)氣燃燒(shao)反應所(suo)需的燃(ran)燒空氣(qi)供給量(liang)需根據(ju)🙇🏻主燃燒(shao)爐反應(ying)需氧💜量(liang)通過比(bi)🐆值複雜(za)調節嚴(yan)格控制(zhi)，經燃燒(shao)将酸性(xing)氣中的(de)👣氨和烴(ting)類等有(you)機物全(quan)部分解(jie),在燃燒(shao)爐内大(da)部分H2S進(jin)行高溫(wen)克勞斯(si)反應後(hou)轉化🤟爲(wei)硫,餘下(xia)的H2S中小(xiao)部分轉(zhuan)化爲SO2。

 
1)三(san)路酸性(xing)氣參考(kao)組分見(jian)表1所列(lie),可見三(san)路酸性(xing)氣的組(zu)分差别(bie)較大,混(hun)合後酸(suan)性氣組(zu)分範圍(wei)更大。因(yin)此,從組(zu)分角度(du)看,酸🔅性(xing)氣體積(ji)流量測(ce)量難度(du)大,特别(bie)是相對(dui)分子💋質(zhi)量的測(ce)量。
 
2)克勞(lao)斯反應(ying)部分流(liu)程(酸性(xing)氣部分(fen))如圖2所(suo)示，酸性(xing)氣有三(san)路,清潔(jie)酸性氣(qi)來自溶(rong)劑再生(sheng)裝置和(he)加氫汽(qi)提裝置(zhi),溶劑再(zai)生裝置(zhi)有4套;含(han)氨酸性(xing)氣來自(zi)非🌂加氫(qing)汽提裝(zhuang)置;IGCC酸性(xing)氣來自(zi)煤氣化(hua)淨🏃🏻‍♂️化裝(zhuang)置，煤氣(qi)化淨化(hua)裝置有(you)2套。酸性(xing)氣路數(shu)較多且(qie)相互獨(du)立，每路(lu)酸性氣(qi)裝置運(yun)行工況(kuang)直接影(ying)響三路(lu)酸性氣(qi)的工況(kuang),特别是(shi)酸🈲性氣(qi)的流量(liang)。從上遊(you)酸性氣(qi)裝置運(yun)♌行工況(kuang)角度看(kan),酸性氣(qi)體積流(liu)量測量(liang)難度也(ye)大。
3)主燃(ran)燒爐控(kong)制方案(an)是前饋(kui)-比值-反(fan)饋複雜(za)控制,其(qi)目的是(shi)控制主(zhu)燃燒爐(lu)燃燒反(fan)應，控制(zhi)合适的(de)爐膛溫(wen)度,并合(he)理配🐕風(feng)使去尾(wei)氣淨化(hua)單元的(de)過程氣(qi)中φ(H2S)-2φ(SO2)=0,保證(zheng)硫磺回(hui)收單元(yuan)的最大(da)硫回收(shou)率。供給(gei)主燃燒(shao)室合适(shi)的空氣(qi)量是🚶重(zhong)要的，如(ru)♍空氣不(bu)足💛将産(chan)生過剩(sheng)H2S;反之,空(kong)氣過量(liang)将使SO2過(guo)剩。以上(shang)兩種情(qing)況都将(jiang)導🎯緻主(zhu)燃燒爐(lu)硫回收(shou)減少,爲(wei)了避免(mian)上述情(qing)形❓,主配(pei)風通過(guo)對清潔(jie)酸性氣(qi)、含氨酸(suan)性氣酸(suan)、IGCC酸性氣(qi)和燃✏️料(liao)氣的體(ti)積流量(liang)進行比(bi)值控制(zhi)。從工藝(yi)控制角(jiao)度看,酸(suan)性氣體(ti)積流量(liang)測量很(hen)關鍵。
 
4）清(qing)潔酸性(xing)氣安全(quan)儀表系(xi)統(SIS)聯鎖(suo)如圖3所(suo)示,因三(san)路酸性(xing)氣💃🏻對🥰主(zhu)燃燒爐(lu)正常運(yun)行是相(xiang)互獨立(li)的，同時(shi)♋考慮到(dao)其中一(yi)路或🍉兩(liang)路🐅酸性(xing)氣突然(ran)中斷或(huo)體積🙇‍♀️流(liu)量降低(di),防止酸(suan)性氣倒(dao)竄回火(huo),三路酸(suan)性氣流(liu)量低低(di)參與清(qing)潔酸性(xing)氣SIS聯鎖(suo)。綜上四(si)點，三路(lu)酸性氣(qi)⭐流量計(ji)測量👨‍❤️‍👨結(jie)果的正(zheng)确性及(ji)穩定性(xing)至關重(zhong)要。

 
3氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)在硫磺(huang)回收裝(zhuang)置中的(de)應用
　　硫(liu)磺回收(shou)裝置一(yi)般位于(yu)煉油裝(zhuang)置的下(xia)遊,從上(shang)遊📐裝置(zhi)排放㊙️出(chu)來的酸(suan)性氣體(ti)進人該(gai)裝置。三(san)路酸性(xing)氣體的(de)組🈚分是(shi)💋一個🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動(dong)态變化(hua)的過程(cheng),要求流(liu)量計量(liang)具備📐對(dui)氣體組(zu)分變化(hua)識别的(de)能力,具(ju)有大量(liang)程比，且(qie)考慮💛到(dao)酸性氣(qi)體的劇(ju)毒性,要(yao)求選擇(ze)一種可(ke)✊以現場(chang)密閉測(ce)量、在線(xian)維護和(he)自動标(biao)定的儀(yi)表。
　　以往(wang)國内很(hen)多煉化(hua)企業采(cai)用傳統(tong)的流量(liang)測量，如(ru)熱式氣(qi)體流量(liang)計 、氣體(ti)渦街流(liu)量計 和(he)氣體質(zhi)量流量(liang)計等,但(dan)在實際(ji)應用中(zhong)并不能(neng)滿足🌍硫(liu)磺回收(shou)裝置酸(suan)性氣體(ti)測量的(de)要求,例(li)如:熱式(shi)氣體流(liu)量🏃🏻‍♂️計響(xiang)應慢、被(bei)測量氣(qi)體組分(fen)變化大(da)的場所(suo),測量值(zhi)會有🔞較(jiao)大的變(bian)化而産(chan)生誤差(cha);氣體渦(wo)街流量(liang)計的發(fa)生體易(yi)🔞被介質(zhi)污染,改(gai)變幾何(he)尺寸之(zhi)♊後,對測(ce)量精度(du)造成很(hen)大影響(xiang)。因此，可(ke)以選擇(ze)氣體㊙️超(chao)聲波流(liu)量計用(yong)于硫磺(huang)回收裝(zhuang)置三路(lu)酸性🐉氣(qi)體的體(ti)積流量(liang)測量。
4氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計的測(ce)量原理(li)
　　氣體超(chao)聲波流(liu)量計測(ce)量原理(li)如圖4所(suo)示。它是(shi)利用1對(dui)超聲波(bo)傳感器(qi)安裝在(zai)管段上(shang)下遊兩(liang)側，傳感(gan)器A和傳(chuan)感器B相(xiang)互發送(song)和接收(shou)超聲波(bo)信号,通(tong)過觀測(ce)超聲波(bo)🐅在介質(zhi)中的順(shun)流和逆(ni)流傳播(bo)的時間(jian)差值🐇來(lai)計算流(liu)速,從而(er)可應用(yong)流速✊來(lai)計算介(jie)質體積(ji)流量的(de)一種間(jian)接測量(liang)方法。
 
　　由(you)圖4可知(zhi),1對超聲(sheng)波流量(liang)計傳感(gan)器A和傳(chuan)感器B分(fen)别安裝(zhuang)在💃🏻管段(duan)🔞兩側,即(ji)順流傳(chuan)感器和(he)逆流傳(chuan)感器,并(bing)🎯相距-定(ding)的距離(li)💚,管段内(nei)徑🐆爲d,超(chao)聲波在(zai)介質中(zhong)傳播路(lu)徑爲L,介(jie)質流速(su)ʋ和L的夾(jia)角爲θ,超(chao)聲波順(shun)流方向(xiang)傳🌂播時(shi)間tAB和超(chao)聲波逆(ni)流方向(xiang)傳播時(shi)間tBa,可🈲用(yong)公式(1)來(lai)❤️表示:
 
　　式(shi)中:c一超(chao)聲波在(zai)非流動(dong)介質中(zhong)的聲速(su)
　　利用tAB和(he)tBA之差計(ji)算介質(zhi)流速如(ru)式(2)所示(shi):
 
　　由式(2)可(ke)見:當c和(he)Lcosθ爲固定(ding)常數時(shi),v和△t成正(zheng)比,體積(ji)流量qv計(ji)算如🤟式(shi)㊙️(3)所示:
 
　　以(yi)上即爲(wei)測量所(suo)得的流(liu)體流速(su)和體積(ji)流量，在(zai)對⛱️流體(ti)的溫度(du)和壓力(li)測量值(zhi)補償運(yun)算後得(de)到正确(que)的流量(liang)值。
5氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)的性能(neng)和特點(dian)
　　酸性氣(qi)超聲波(bo)流量計(ji)測量時(shi)采用時(shi)差法原(yuan)理,利用(yong)超聲波(bo)💋信号在(zai)流體中(zhong)的傳播(bo)速度和(he)流體流(liu)動速度(du)的疊加(jia)和🙇🏻疊減(jian)關系進(jin)行測量(liang)。該型流(liu)量計能(neng)夠通過(guo)🚶去除各(ge)種無效(xiao)👈信号、接(jie)收有效(xiao)✍️信号,經(jing)過補償(chang)後,較于(yu)同類型(xing)産品精(jing)度更高(gao),且能識(shi)别不同(tong)的🐅流場(chang)。通過修(xiu)正參數(shu),大幅🐪提(ti)高時間(jian)計🏃算和(he)測量的(de)精度。該(gai)型流量(liang)💋計可測(ce)量相對(dui)分子質(zhi)量,能夠(gou)應對多(duo)組分氣(qi)💘體并正(zheng)确監測(ce)到氣體(ti)變化，并(bing)且通過(guo)壓力補(bu)償以及(ji)溫度補(bu)償計算(suan)出體積(ji)流量,相(xiang)對于傳(chuan)統的流(liu)量計，氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計優勢(shi)明顯。
　　該(gai)流量計(ji)可以雙(shuang)向測量(liang),配置1對(dui)、2對、3對或(huo)4對測量(liang)探頭。1對(dui)探頭測(ce)量時，當(dang)正向流(liu)速和反(fan)向流速(su)爲0.03~120m/s,正向(xiang)和反向(xiang)流量測(ce)量精度(du)均🐆滿足(zu)讀數的(de)1.5%~3.0%;2對探頭(tou)測量時(shi)，當正向(xiang)流速和(he)反向流(liu)速爲0.03~120m/s,正(zheng)向和反(fan)身流量(liang)測量精(jing)度均⛱️滿(man)足讀數(shu)的1.5%~2.0%。3對探(tan)頭測量(liang)時,當正(zheng)向流速(su)和反向(xiang)流速爲(wei)0.03~120m/s,正向和(he)反向流(liu)量測量(liang)精度均(jun)滿足😘讀(du)數的1.0%~1.5%。4對(dui)探頭測(ce)量時，當(dang)正向流(liu)速和反(fan)向流速(su)爲0.03~120m/s時,正(zheng)向和反(fan)向流量(liang)測量精(jing)度均滿(man)足讀數(shu)的0.5%~1.5%。
　　綜上(shang)所述，該(gai)型流量(liang)計滿足(zu)測量大(da)量程比(bi)、腐蝕性(xing)有毒氣(qi)🤩體流👄量(liang)的要求(qiu)。
6超聲波(bo)流量計(ji)在硫磺(huang)回收裝(zhuang)置上的(de)安裝設(she)計
　　該型(xing)流量計(ji)包括1對(dui)傳感器(qi)前置放(fang)大器和(he)變送器(qi)🔞,流量🔞計(ji)采用偏(pian)置垂直(zhi)90°安裝,傳(chuan)感器插(cha)入到預(yu)先安裝(zhuang)好的便(bian)✂️于在🔴線(xian)插拔的(de)球閥中(zhong)。球閥主(zhu)要結構(gou)由連接(jie)支管、球(qiu)閥主體(ti)、在💋線插(cha)拔附件(jian)組成,該(gai)設計實(shi)現了不(bu)停産情(qing)況下在(zai)線維護(hu)裝卸。變(bian)送器和(he)傳感🌈器(qi)連接線(xian)纜長度(du)最大可(ke)🌐以達到(dao)300m,适用☁️于(yu)任何特(te)殊👉現場(chang)狀況。
7出(chu)現問題(ti)及技術(shu)改造
　　該(gai)超聲波(bo)流量計(ji)自安裝(zhuang)投用以(yi)來,陸續(xu)出現了(le)以下問(wen)題:
1)施工(gong)單位安(an)裝出現(xian)了部分(fen)探頭的(de)軸心不(bu)對中的(de)問題,造(zao)成調試(shi)時接收(shou)端探頭(tou)信号強(qiang)度不夠(gou)。在供應(ying)商技術(shu)人員現(xian)場指導(dao)下,均已(yi)解決。
2)流(liu)量計供(gong)電電壓(ya)的變更(geng),由220V(AC)改爲(wei)24V(DC)。在技術(shu)的幫助(zhu)下,均👈已(yi)解決。
3)流(liu)量溫度(du)、壓力補(bu)償實現(xian)方式的(de)變動。起(qi)初考慮(lü)通過DCS軟(ruan)件組态(tai)💘,對溫度(du)、壓力進(jin)行補償(chang),實現DCS配(pei)風調節(jie)控制功(gong)能，溫　　信(xin)号進🌏DCS,壓(ya)力信号(hao)進SIS(通過(guo)通信至(zhi)DCS),SIS又設.置(zhi)了酸性(xing)氣流量(liang)聯鎖,但(dan)無法實(shi)現溫度(du)、壓力補(bu)償。爲了(le)避免🛀🏻兩(liang)系統酸(suan)性氣流(liu)量示值(zhi)出現差(cha)别對工(gong)藝操作(zuo)的影響(xiang)，後改爲(wei)現場流(liu)量計側(ce)溫度壓(ya)力補✂️償(chang)。
4)因各路(lu)酸性氣(qi)裝置開(kai)工時序(xu)有差異(yi)或工藝(yi)介質帶(dai)🆚有油垢(gou)等🌈情況(kuang),出現了(le)單路酸(suan)性氣裝(zhuang)置工況(kuang)突變導(dao)緻流👉量(liang)計示值(zhi)🌏驟降,但(dan)酸性氣(qi)壓力未(wei)降低，從(cong)而觸發(fa)酸性氣(qi)📱聯鎖。
　　探(tan)讨了清(qing)潔酸性(xing)氣在三(san)路酸性(xing)氣中屬(shu)于主物(wu)料，針💯對(dui)清潔酸(suan)性氣管(guan)線，開展(zhan)了“清潔(jie)酸性氣(qi)流量低(di)低與清(qing)潔酸性(xing)氣壓差(cha)“二取二(er),觸發清(qing)潔酸性(xing)氣聯鎖(suo)”技術改(gai)造。清潔(jie)酸性氣(qi)壓差,即(ji)清潔酸(suan)性氣壓(ya)力-主燃(ran)燒爐🔴入(ru)口空氣(qi)壓力,2個(ge)壓🛀🏻力點(dian)信号進(jin)SIS,在SIS中作(zuo)差值運(yun)算。在🙇🏻清(qing)潔酸性(xing)氣💁單法(fa)蘭壓力(li)🌈變送器(qi)取壓處(chu),加Y型三(san)通、再增(zeng)加1個清(qing)潔酸性(xing)氣單法(fa)蘭壓力(li)檢☁️測點(dian)。兩路♋壓(ya)力信号(hao),一路去(qu)現場流(liu)🥰量計側(ce)作溫壓(ya)補償，一(yi)路去sIS參(can)與聯鎖(suo)。
8結束語(yu)
　　作爲硫(liu)磺回收(shou)裝置主(zhu)進料，酸(suan)性氣超(chao)聲波流(liu)量計的(de)測👌量☔要(yao)👉求⚽穩定(ding)且精度(du)高,關系(xi)到酸性(xing)氣與燃(ran)燒💁空氣(qi)🌈、燃料氣(qi)的配比(bi)控制，對(dui)裝置安(an)全穩定(ding)長周期(qi)運行至(zhi)關重要(yao)。通過該(gai)項目氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計的實(shi)踐,特别(bie)是一系(xi)列🔞的技(ji)術改進(jin)，對氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)在硫磺(huang)回收裝(zhuang)置的應(ying)用有借(jie)鑒💋意義(yi)。在氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)發展方(fang)面,如國(guo)内供應(ying)商能結(jie)合項目(mu)實踐不(bu)斷優化(hua)㊙️方案設(she)計和改(gai)進産品(pin)，将有利(li)于提升(sheng)國内産(chan)品的競(jing)争力。

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