過(guò)程分析儀的維護(hù)與應(yīng)用

張 成,張開(kāi)然,張曉偉

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

在合成氨裝置中,變換崗位是一個(gè)非常重要的單元,它的主要任務(wù)是將來(lái)自氣化單元的粗煤氣通過(guò)變換爐進(jìn)行CO深度變換,生成合成氨所需的H2,制得合格的變換氣送往甲醇洗單元。為此,變換爐出口CO過(guò)程分析儀的準(zhǔn)確測(cè)量在生產(chǎn)中特別重要,它直接反映了變換爐的反應(yīng)程度,為操作人員的可靠操作提供了依據(jù)。本文結(jié)合變換工藝的實(shí)際情況,從分析儀的選型、預(yù)處理裝置的改進(jìn)、日常維護(hù)3個(gè)方面進(jìn)行分析、總結(jié),并對(duì)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的優(yōu)化措施,以保障過(guò)程分析儀的長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行,為操作人員提供可靠的測(cè)量參數(shù),保障崗位的安全生產(chǎn)。

1 過(guò)程分析儀的選型

某變換單元采用4臺(tái)絕熱變換爐,按設(shè)計(jì)院控制要求,變換爐出口CO工藝控制指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 變換爐出口CO工藝控制指標(biāo)

在實(shí)際正常生產(chǎn)中,1～4號(hào)變換爐出口的具體變換氣參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 變換爐出口變換氣參數(shù)

過(guò)程分析儀的種類較多,有紅外線氣體分析儀、熱導(dǎo)式分析儀、電化學(xué)式分析儀、工業(yè)色譜儀等類型,這些分析儀的專用性強(qiáng),每種分析儀的適用范圍都是有限的。同一類分析儀,即使測(cè)量范圍相同,但是由于待測(cè)介質(zhì)的背景組分不同,并不一定都能適應(yīng)[1]。因此,應(yīng)根據(jù)工藝的控制指標(biāo),從分析儀的量程、線性偏差、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等方面綜合進(jìn)行考慮,既能避免選型不當(dāng)造成成本浪費(fèi),又能滿足工藝要求。

隔爆型紅外線氣體分析儀的工作原理為:將待測(cè)的氣體連續(xù)不斷地通過(guò)一定長(zhǎng)度和容積的容器,從容器可以透光的兩個(gè)端面中的一個(gè)端面一側(cè)入射一束紅外光,然后在另一個(gè)端面測(cè)定紅外線的輻射強(qiáng)度,然后依據(jù)紅外線的吸收與吸光物質(zhì)的濃度成正比就可知道被測(cè)氣體的濃度[2]。

為保證分析儀的線性度,根據(jù)工藝的控制指標(biāo),1～4號(hào)變換爐分別選擇了量程范圍為0～50%、0～10%、0～2%、0～2%的隔爆型紅外線氣體分析儀。在過(guò)程分析儀表線性偏差、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)均滿足工藝指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上,同時(shí)要求分析儀供應(yīng)廠家根據(jù)工藝的實(shí)際參數(shù)配置相應(yīng)的預(yù)處理裝置。

2 過(guò)程分析儀預(yù)處理裝置的優(yōu)化和應(yīng)用

在正常的生產(chǎn)運(yùn)行中,分析儀系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定,導(dǎo)致儀表人員維護(hù)量增大,也不利于工藝人員的安全操作。總結(jié)故障原因后發(fā)現(xiàn)分析儀主要存在以下問(wèn)題:(1)分析儀預(yù)處理帶水量大,尤其在工藝大幅度調(diào)整提高爐溫時(shí),冷凝水極易進(jìn)入分析儀氣室內(nèi),造成分析儀故障,同時(shí),頻繁更換變色硅膠,造成維護(hù)成本增加。(2)分析儀廠家在配置預(yù)處理裝置時(shí)存在缺陷,未有脫硫裝置和精過(guò)濾器,導(dǎo)致硫化物和細(xì)微顆粒進(jìn)入分析儀氣室內(nèi),造成分析儀氣室污染,使分析儀測(cè)量不準(zhǔn)確。原分析儀預(yù)處理流程見(jiàn)圖1。(3)分析儀預(yù)處理放散氣體排放存在一定困難,放散氣體排入地溝時(shí),易造成爆燃及人身中毒事故的發(fā)生,存在重大的安全隱患;放散氣體排入高處泄放口時(shí),放散氣體中帶有的飽和水蒸氣冷凝到排放管內(nèi),導(dǎo)致氣體無(wú)法排出,造成分析儀測(cè)量滯后。(4)分析儀預(yù)處理裝置內(nèi)未配置伴熱裝置,在冬季運(yùn)行時(shí),預(yù)處理裝置內(nèi)結(jié)冰,導(dǎo)致分析儀無(wú)法正常工作。

圖1 分析儀預(yù)處理示意圖

針對(duì)上述存在的問(wèn)題,逐項(xiàng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),具體改進(jìn)措施為:(1)設(shè)計(jì)了1套自動(dòng)冷凝排水裝置,并交由設(shè)備廠家制造后安裝(見(jiàn)圖2)。冷凝罐的頂部和底部為圓弧形設(shè)計(jì),具有承載壓力大、快速集聚水滴排放的優(yōu)點(diǎn),分析儀樣氣通過(guò)針型閥調(diào)節(jié)后,冷凝罐內(nèi)的壓力保持在0.15 MPa左右,樣氣通過(guò)取樣進(jìn)口管線插入冷凝罐底部,在冷卻的同時(shí)向上穿過(guò)上方的2層?xùn)虐逅P(pán),在離心力的作用下進(jìn)一步除水除塵,樣氣經(jīng)過(guò)2層?xùn)虐逅P(pán)后進(jìn)入冷凝罐頂部,從頂部中心的樣氣出口送至分析儀廠家配套的預(yù)處理裝置,同時(shí),冷凝下來(lái)的水滴聚集在冷凝罐內(nèi)。當(dāng)冷凝水達(dá)到一定高度時(shí),液位開(kāi)關(guān)高點(diǎn)觸發(fā),電磁閥聯(lián)鎖打開(kāi),進(jìn)行自動(dòng)排水。當(dāng)冷凝水低液位觸發(fā)時(shí),電磁閥關(guān)閉。改進(jìn)后,分析儀樣氣中的冷凝水基本上能夠全部排出,殘余的水蒸氣由原配套的預(yù)處理裝置去除。(2)由于樣氣中的硫化物和細(xì)微顆粒通過(guò)冷凝的方法是無(wú)法處理的,因此,在原預(yù)處理不銹鋼干燥罐的出口增加了2個(gè)脫硫罐。脫硫罐內(nèi)放有脫硫劑,便于吸收硫化物。同時(shí),為避免細(xì)微顆粒對(duì)分析儀氣室造成污染,在分析儀的進(jìn)口增加了1個(gè)0.2 μm的精過(guò)濾器,以有效濾除樣氣中的細(xì)微顆粒。(3)將分析儀放散樣氣通過(guò)取樣管引入自制的氣液分離罐內(nèi),放散樣氣進(jìn)口位于氣液分離罐中部(見(jiàn)圖3),所產(chǎn)生的液體聚積在氣液分離器底部,巡檢人員每天上午定時(shí)將排污閥打開(kāi),冷凝水從罐內(nèi)排出,氣體通過(guò)冷凝罐頂部排放至高處。改進(jìn)后,既解決了放散樣氣帶水無(wú)法排出的問(wèn)題,又消除了一項(xiàng)重大安全隱患。(4)由于分析儀預(yù)處理裝置內(nèi)未配置伴熱,導(dǎo)致分析儀樣氣在冬季時(shí)凍住,使過(guò)程分析儀無(wú)法及時(shí)測(cè)量?？紤]到該崗位為防爆區(qū)域,所測(cè)量的介質(zhì)成分又多為CO和H2,選擇電伴熱存在一定的安全隱患。因此,使用蒸汽伴熱,將蒸汽伴熱管彎成盤(pán)管狀固定在預(yù)處理裝置的后側(cè),避免伴熱管與裝置內(nèi)的柜體接觸,防止金屬熱傳導(dǎo),造成內(nèi)部的儀器損壞。同時(shí),新增的2個(gè)冷凝罐、樣氣管、排污管等也都進(jìn)行保溫伴熱,不留死角,改進(jìn)后保證了分析儀氣路的流暢,使分析儀在冬季能夠準(zhǔn)確及時(shí)地測(cè)量。

圖2 自動(dòng)冷凝排水裝置

圖3 氣液分離器

生產(chǎn)過(guò)程中的分析儀能否正常工作,應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),合理配置分析儀的預(yù)處理裝置,取樣器方向的安裝、導(dǎo)壓管材質(zhì)的選擇、樣氣介質(zhì)的除水和除塵、樣氣流量的控制、樣品的污染物排放、保溫設(shè)備的防護(hù)等每一個(gè)環(huán)節(jié)都是非常重要的,它為分析儀的可靠測(cè)量提供了條件。為此,對(duì)分析儀的安裝、預(yù)處理裝置的選用也都提出了要求:(1)取樣點(diǎn)具有代表性,與工藝管道或設(shè)備流體組分和含量相符合;(2) 取樣管盡可能短,避免測(cè)量滯后;(3)除去樣品中造成儀器內(nèi)部及管線腐蝕和堵塞的物質(zhì),以及對(duì)測(cè)量有干擾的物質(zhì),使處理后的樣品清潔干凈,溫度、壓力、流量均符合分析儀工作的要求[3]。只有這些條件都滿足了,分析儀才能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地測(cè)量。

3 過(guò)程分析儀的運(yùn)行維護(hù)

在分析儀的運(yùn)行中,其運(yùn)行維護(hù)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),日常巡檢、定期校驗(yàn)、大修檢查等都是不可缺少的,只有這些維護(hù)做好了,分析儀才能長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。本文從以下3個(gè)方面,對(duì)分析儀的運(yùn)行維護(hù)作簡(jiǎn)要概述。

3.1 日常巡檢

分析儀的日常檢查維護(hù)是儀表巡檢人員的一項(xiàng)重要工作,每天至少巡檢2回。在巡檢過(guò)程中,除了檢查預(yù)處理裝置管道的壓力、溫度、流量,以及分析儀的自身運(yùn)行情況外,具體的巡檢內(nèi)容還因分析儀的原理不同、工藝成分不同而各有差異,如變換單元工藝介質(zhì)中帶有水蒸氣、硫化物、細(xì)微顆料等成分,在日常的巡檢維護(hù)中,就需要對(duì)冷凝罐定期排水,更換干燥劑和脫硫劑,檢查過(guò)濾器、伴熱、各接頭是否漏氣等情況[4]。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,需要根據(jù)崗位的實(shí)際情況,制定相應(yīng)的日常巡檢、維護(hù)內(nèi)容,并認(rèn)真做好記錄,以便分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

3.2 定期校驗(yàn)

過(guò)程分析儀的定期校驗(yàn)是分析儀可靠運(yùn)行的保障,常量分析儀每月至少校驗(yàn)1次。通過(guò)對(duì)分析儀的校驗(yàn)可以檢查出其零點(diǎn)漂移、量程漂移、線性偏差等情況,并及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行消除。由于分析儀的量程范圍不同、介質(zhì)成分不同,其標(biāo)準(zhǔn)氣的成分也是不同的,因此在校驗(yàn)的過(guò)程中必須合理選擇,對(duì)所使用的標(biāo)準(zhǔn)氣、載氣情況進(jìn)行檢查,與校驗(yàn)情況一起做好記錄,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣過(guò)期、壓力不足等現(xiàn)象,及時(shí)申報(bào)計(jì)劃進(jìn)行采購(gòu),以保證分析儀能夠正常校驗(yàn)。

3.3 大修檢查

對(duì)于易沖刷、腐蝕、堵塞等惡劣工況,在裝置大修期間,需要對(duì)取樣器、管線、根部閥、安全閥等重要部位進(jìn)行認(rèn)真檢查,及時(shí)消除出現(xiàn)的問(wèn)題,保證檢修的質(zhì)量,確保在生產(chǎn)過(guò)程中分析樣氣暢通無(wú)阻、無(wú)泄漏。大修期間的檢查維護(hù)是過(guò)程分析儀長(zhǎng)周期運(yùn)行的一項(xiàng)重要保障,它為日常的檢查維護(hù)提供了基礎(chǔ),消除了日常維護(hù)所不能解決的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,影響過(guò)程分析儀可靠運(yùn)行的因素多種多樣,本文只是從變換單元分析儀的選型、預(yù)處理裝置的優(yōu)化應(yīng)用、運(yùn)行維護(hù)3個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述,對(duì)影響分析儀可靠運(yùn)行的因素進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)于不同的工況、環(huán)境等造成分析儀可靠運(yùn)行的因素也都是不同的,必須從實(shí)際情況出發(fā),才能保障過(guò)程分析儀的可靠運(yùn)行。