POX裝置氣化單元在線分析儀表系統(tǒng)應(yīng)用

賀雷

[摘? ? 要]文章通過對(duì)POX裝置氣化單元在線分析儀表測量樣品特點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用條件和在線分析儀表連續(xù)可靠運(yùn)行要求，配置了相應(yīng)適用的在線分析儀表前處理系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)等，滿足工藝控制、維護(hù)保養(yǎng)、環(huán)保管理等方面要求?？偨Y(jié)了氣化單元分析儀表配置、安裝及維護(hù)注意事項(xiàng)。

[關(guān)鍵詞]POX;煤焦制氫;在線分析儀表;預(yù)處理

[中圖分類號(hào)]TQ545 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）04–0–03

Application of On-line Analyzer system in Gasification Unit of Pox Unit

He Lei

[Abstract]Based on the analysis of the characteristics of the measured samples of the online analyzer in the gasification unit of pox unit， combined with the field application conditions and the continuous and reliable operation requirements of the online analyzer， the corresponding applicable online analyzer pretreatment system， pretreatment system and tail gas recovery system are configured to meet the requirements of process control， maintenance and environmental protection management. The configuration， installation and maintenance precautions of analyzer in gasification unit are summarized.

[Keywords]pox;coal coke hydrogen production;on-line analytical instrument;pretreatment

1 氣化部分配置在線分析儀表種類及介質(zhì)條件

氣化部分共有3個(gè)系列，每個(gè)系列配置了一臺(tái)在線CO分析儀、一臺(tái)甲烷分析儀和一臺(tái)合成氣組成色譜儀，正常時(shí)氣化爐兩開一備，兩個(gè)系列在線分析儀表同時(shí)運(yùn)行。以1#氣化爐為例，配置在線分析儀表種類見表1。

2 樣品預(yù)處理系統(tǒng)

2.1 預(yù)處理功能

在線分析儀表對(duì)樣品氣的壓力、流量、溫度、含水量、含雜質(zhì)量、含油霧量等都有嚴(yán)格的技術(shù)要求，分析儀表能否連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，很大程度上取決于樣品預(yù)處理系統(tǒng)是否可靠。當(dāng)被測樣品壓力或溫度太高時(shí)，檢測器承受不了超負(fù)荷的壓力或溫度;當(dāng)被測樣品中含水、油、雜質(zhì)等較多時(shí)，將直接影響儀表測量部分的運(yùn)行和使用壽命。因此，一般在線分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)根據(jù)被測樣品條件需配置減壓、冷卻、氣液分離、過濾雜質(zhì)、過濾油霧等功能。POX裝置氣化單元在線分析儀表樣品介質(zhì)中含水量都比較大，樣品除水是關(guān)鍵。根據(jù)安托尼方程：

要想使樣品全部為氣態(tài)，不凝結(jié)出液態(tài)水，通常的方法是降低樣品溫度使飽和蒸氣壓減小，除去液態(tài)水后再升高溫度。以樣品減壓至常壓為例，脫液部分溫度降低至少在10℃以上，才能確保樣品不容易凝結(jié)出水，冷卻脫液后樣品溫度可以升高至常溫。

2.2 燒嘴氮?dú)庠诰€CO分析儀樣品處理系統(tǒng)方案

2.2.1 燒嘴氮?dú)庠诰€CO分析儀采樣探針

由于樣品壓力不高，未設(shè)置前級(jí)箱，采用夾持式采樣探針，確保取樣有代表性，切斷閥可在探針不拔除狀態(tài)關(guān)閉，確保檢修時(shí)安全。采樣探針后連接一體化電伴熱管纜，伴熱溫度60 ℃，全程伴熱傳輸至預(yù)處理系統(tǒng)。

2.2.2 燒嘴氮?dú)庠诰€CO分析儀預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括可切換樣品泵，帶旋風(fēng)制冷的脫液系統(tǒng)，一體化過濾器，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。樣品氣壓力接近常壓，經(jīng)采樣泵抽取，一體化管纜傳輸至預(yù)處理后，在旋風(fēng)制冷脫水器中冷卻脫水，脫出液態(tài)水經(jīng)排水管進(jìn)入排液罐中，制冷器控制溫度10 ℃左右，樣品在經(jīng)過一級(jí)過濾后進(jìn)分析儀測量，進(jìn)分析儀樣品流量調(diào)整至100 mL/min左右，如圖1所示。

2.3 合成氣分析儀前處理方案

2.3.1 合成氣分析儀前處理

由于粗合成氣高溫、高壓、帶顆粒、含水量高、易形成碳酸氫銨結(jié)晶等特點(diǎn)，在線分析儀表系統(tǒng)配置了旋冷儀作為前處理，安裝方式如圖2所示，旋冷儀豎直安裝，高溫樣品從底部上升，被儀表風(fēng)渦旋制冷冷卻至60 ℃左右，從頂部出旋冷儀，樣品為高溫含水飽和氣體，冷卻后會(huì)產(chǎn)生較多凝結(jié)水，在重力作用下回到工藝管道中，同時(shí)將顆粒物、雜質(zhì)等帶回工藝管道，實(shí)現(xiàn)自沖洗功能，減少維護(hù)量，提高分析儀續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

同時(shí)對(duì)旋冷儀及樣品切斷閥圖2采樣旋冷儀進(jìn)行伴熱保溫，確保在冬季低溫時(shí)能夠維持在正常溫度范圍。旋冷儀帶溫度控制功能，當(dāng)出旋冷儀樣品溫度超過80 ℃時(shí)，自動(dòng)切斷出樣，樣品采用一體化電伴熱管纜傳輸?shù)筋A(yù)處理系統(tǒng)中，全程伴熱80 ℃。

2.3.2 合成氣分析儀預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括帶旋風(fēng)制冷的脫液系統(tǒng)，一體化過濾器，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。樣品氣壓力接近常壓，經(jīng)采樣泵抽取，一體化管纜傳輸至預(yù)處理后，在旋風(fēng)制冷脫水器中冷卻脫水，脫出液態(tài)水經(jīng)排水管進(jìn)入排液罐中，制冷器控制溫度10 ℃左右，樣品在經(jīng)過一級(jí)過濾后進(jìn)分析儀測量，流量調(diào)整至100 mL/min左右。預(yù)處理系統(tǒng)如圖3所示。3A2866B9-11F9-4C27-9AAC-E7BCF61826B9

2.3.3 分析小屋系統(tǒng)

氣化單元現(xiàn)場配置了一座不銹鋼6 000 mm×2 500 mm×2 800 mm分析小屋，在線分析儀表安裝在小屋內(nèi)，預(yù)處理系統(tǒng)及尾氣回收系統(tǒng)安裝在分析小屋外，主要功能如下：

（1）對(duì)在線分析儀表進(jìn)行防護(hù)、防塵，提供儀表運(yùn)行合適溫度范圍安裝場所。

（2）提供在線分析儀表所需的電源、信號(hào)、儀表風(fēng)、氮?dú)?、蒸汽、水等公用工程系統(tǒng)的接口轉(zhuǎn)接。

（3）提供分析小屋內(nèi)安全監(jiān)測、報(bào)警。

2.3.4 尾氣回收系統(tǒng)

目前煉油化工裝置在線分析儀表尾氣大多數(shù)都是現(xiàn)場直接高空排放，尾氣中含有可燃易爆、有毒有害氣體對(duì)現(xiàn)場作業(yè)人員的安全有較大隱患，對(duì)現(xiàn)場周圍造成環(huán)境污染。

POX裝置在線分析表系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了尾氣的危害和隱患，分析小屋外配置尾氣回收系統(tǒng)，按全新技術(shù)理念設(shè)計(jì)，采用工業(yè)氮?dú)鉃閯?dòng)力抽射。既滿足了分析儀出口需要穩(wěn)定的常壓（或微正壓），確保分析儀穩(wěn)定運(yùn)行，又解決了尾氣帶壓返回火炬或工藝低壓管線問題，以達(dá)到安全環(huán)保零排放的要求。整套系統(tǒng)全部由氣動(dòng)部件組成，無電器元件，滿足任何爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境使用。

本次應(yīng)用了1套尾氣回收系統(tǒng)將分析小屋內(nèi)所有9套分析儀尾氣收集后返回到工藝管道中。

3 POX裝置在線分析儀表系統(tǒng)安裝及維護(hù)注意事項(xiàng)

3.1 在線分析儀表及分析小屋安裝質(zhì)量及監(jiān)管要求

3.1.1 采樣探頭及樣品管要求

取樣方式：對(duì)進(jìn)樣、回樣點(diǎn)壓力進(jìn)行確認(rèn)，以確定是否配置取樣泵，取樣泵需雙泵冗余配置。液體介質(zhì)采用側(cè)面中部取樣，氣體介質(zhì)采用側(cè)面或頂部取樣，探針時(shí)應(yīng)伸進(jìn)工藝管道1/3處，斜口背對(duì)樣品流向。取樣點(diǎn)與分析儀器之間距離不宜過遠(yuǎn)，一般宜在50 m之內(nèi)，以保證樣品在1 min內(nèi)到達(dá)儀器。取樣點(diǎn)選擇在污染小、流相平穩(wěn)、代表性好的點(diǎn)位上，同時(shí)盡量與化驗(yàn)手工采樣點(diǎn)一致。

樣品管纜：①取樣管一般選用，6～，12（或英制對(duì)應(yīng)管線）316不銹鋼管，走向向下有一定斜度，不應(yīng)有凹形走向，管線每隔2 m應(yīng)有一個(gè)固定點(diǎn)。②管線要避開極冷、極熱區(qū)。③液體樣品、易自聚樣品、汽化吸熱樣品等要合理伴熱保溫。④測量<100 mg/m3以下H2S組成含量取樣管線要用硅鋼管。

3.1.2 預(yù)處理系統(tǒng)及分析小屋要求

（1）預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)在到貨之前集成到在分析小屋外墻上，預(yù)處理中部件標(biāo)識(shí)清楚，出廠前做過壓力測試。

（2）分析小屋樣品管線、儀表風(fēng)管線、蒸汽管線要管線布局合理，配管橫平豎直，固定支架牢固，表面無銹蝕，保溫完好、標(biāo)識(shí)清楚。分析小屋多余防爆格蘭口用堵頭堵死。

（3）分析小屋應(yīng)安裝在地基上，地基高度100～150 mm，長度大于3 m分析小屋要求有兩點(diǎn)接地。

3.2 在線分析儀表系統(tǒng)的維護(hù)要求

3.2.1 在線分析系統(tǒng)的可維護(hù)性

主要指系統(tǒng)通過預(yù)防性維護(hù)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以及出現(xiàn)故障后通過維修恢復(fù)原有性能的特性。預(yù)處理和分析儀中的部件應(yīng)確保有足夠空間可方便拆卸，確保出現(xiàn)故障時(shí)修理需要較少的時(shí)間。

3.2.2 POX裝置氣化單元在線分析儀表主要維護(hù)工作

（1）每天巡檢樣品流量、分析儀是否有報(bào)警、載氣壓力、分析小屋內(nèi)氣報(bào)儀狀態(tài)、分析小屋空調(diào)、尾氣回收運(yùn)行狀態(tài)、凝液罐液位等。

（2）根據(jù)樣品中含水量情況（一般為每月）進(jìn)行凝液罐密閉排液。

（3）每季度進(jìn)行預(yù)處理系統(tǒng)維護(hù)，更換過濾器芯，色譜儀閥瓣檢查，分析儀通標(biāo)氣確認(rèn)。

（4）按照定期校驗(yàn)周期要求進(jìn)行分析儀定期校驗(yàn)。

4 結(jié)束語

該氣化單元在線分析儀表已投用兩年多，系統(tǒng)運(yùn)行正常，維護(hù)量小，測量值穩(wěn)定準(zhǔn)確，已取代手工化驗(yàn)，在線分析儀出口尾氣全部進(jìn)行密閉回收，實(shí)現(xiàn)真正零污染零排放，達(dá)到清潔生產(chǎn)要求，為裝置正常運(yùn)行提供可靠的測量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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