在线分析仪在含硫天然气净化装置的应用综述.pdf

日廑 塞 日 D o i l 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 6 7 1 - 1 0 4 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 7 在线分析仪在含硫天然气净化装置的应用综述 器 麦旦 ’ 高进， 郑民， 陈世剑 西南油气田分公司，重庆天然气净化总厂，长寿 4 0 1 2 2 0 摘要重庆天然气净化总厂是国内最早从事含硫天然气净化处理的专业化工厂，以处理含硫天然气为主，辅助生产高纯度 的工业硫磺。随着在线分析仪技术的快速发展和 日益成熟，在线分析仪在重庆天然气净化总厂的应用逐渐增多，广泛的应 用于生产工艺流程的各个环节，分析数据直接用于过程控制、生产操作的调整和优化、质量指标控制以及排放废气废水的 监测，在线分析仪的可靠运行对装置正常生产具有重要的指导作用，决定装置能否平稳运行、产品天然气是否合格以及废 水废气是否达标排放。本文对在线分析仪在含硫天然气净化装置的应用现状进行阐述，供同行参考。 关键词在线分析仪；应用发展；使用现状；存在问题 中图分类号T E 6 4 8 文献标志码B Ap p l i c a t i o n o f o n l i n e a na l y z e r i n s o u r g a s p u r i fic a t i o n p l a n t GA0 l i n。ZHE NG Mi n．CHE N S h i - i i a n Ab s t r a c t Ch 0 n g q i n g g e n e r a l n a t u r a l g a s p u r i fi c a t i o n p l a n t i s t h e e a r l i e s t i n t h e s o u r g a s p u r i fi c a t i o n p r o c e s s i n g p r o f e s s i o n a l c h e m i c a l f a c t o r y , t h e p r o c e s s o f s o u r g a s ， s u l p h u r f o r i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n o f h i g h p u r i t y a s s i s t e d ． W i t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f o n l i n e a n a l y z e r t e c h n o l o g y a n d t h e i n c r e a s i n g l y ma t u r e ， a p p l i c a t i o n o f o n l i n e a n a l y z e r i n Ch o n g q i n g g e n g e r a l n a t ur a l g a s p u r i fic a t i o n p l a n t i n c r e a s e d g r a d u a l l y , wi d e l y u s e d i n a l l a s p e c t s o f p r o d u c t i o n p r o c e s s ， a n a l y z e d a t a for p r o c e s s c o n t r o l ， p r o d u c t i o n a n d o p e r a t i o n o f t h e a d j u s t me n t a n d o p t i mi z a t i o n ， q u a l i t y c o n t r o l a n d mo n i t o r i n g o f e mi s s i o n s f r o m w a s t e wa t e r , a n d r e l i a b l e o p e r a t i o n o f o n l i n e a n a l y z e r i t h a s i mp o r t a n t g u i d i n g r o l e t o t h e u n i t n o r ma l p r o d u c t i o n ， d e c i s i o n d e v i c e c a n r u n n i n g s mo o t h l y , t h e p r o d u c t g a s i s q u a l i fi e d a n d t h e wa s t e g a s i s d i s c h a r g e d ． T h i s p a p e r p r o v i d e s s o me i mp o r t a n t e x p e r i e n c e o f t h e a n a l y z e r a p p l i c a t i o n i n S O ur g a s p u rifi c a t i o n p l a n t ． Ke y wo r d t h e r mo we l l ； n a t u r a l fre q u e n c y ； s t r o u h a l fre q u e n c y ； v a l i d a t i o n ； s y mp a t h e t i c v i b r a t i o n O 引言 重庆天然气净化总厂 以下简称净化总厂 隶属于中 石油西南油气田分公司，下辖长寿、引进 、垫江、忠县 、 渠县 、大竹、万州、綦江八个分厂共 1 2 套净化装置，拥有 年处理原料天然气1 0 0 亿立方的能力。净化总厂从1 9 6 5 年建 成国内首套胺法脱硫装置开始发展至今，是 目前国内规模 大、综合配套齐全 、自动化程度高、工艺先进的大型天然 气净化厂，并担负着为哈萨克斯坦 、土库曼斯坦阿姆河右 岸天然气处理厂和机修厂提供人才和技术支撑的任务；先 后引进消化吸收C l i n s u l f - S D P 等温亚露点 、S u p e r C l a u s 超级克劳斯 及C B A 冷床吸附 、低温克劳斯 中国石 油硫磺回收 C P S 技术，同时也是天然气净化专业人员的 培训基地 、检维修基地 、人力资源输出基地；其发展历程 代表了中国天然气净化工业的发展。如表1 所示。 表1净化总厂装置分布基本情况表 净化 设计规模 设计H 2 S 硫磺 装置数量 套 含量 回 过滤 脱硫 脱水 硫磺 投产 厂 1 O in ／ d 收工 分离 回收 公用 时间 m o 1 ％ 装置 装置 工程 艺 装置 装置 垫江 C 1 i n 分，‘ 4 0 0 0 ． 2 9 s u l f 1 l 1 l 1 l 9 7 3 S D P 引进 0 ． 3 5 3 1 9 8 0 ／ 分厂 4 0 0 ／ 2 0 0 ／ 8 0 C B A 3 3 2 2 l 1 9 9 8 ／ 0 ．7 0 6 2 0 0 2 2 8 El C VO 1 ．21 2 0 1 4 No ． 2 渠县 0 ． 3 4 9 分厂 22 0 0 2 2 2 1 l 1 9 8 9 0 ．5 5 8 C 1 aus 长寿 分』 4 0 0 O 1 6 5 C P S l l l l 1 1 9 9 8 忠县 S u 分厂 2X 3 0 0 0 ． 6 3 3 p e r 2 2 2 2 l 2 0 0 5 C l a u s 大竹 2 0 0 0 ． 8 3 7 C B A 1 l l 1 l 2 0 0 8 分J 一 1 7 0 4 万州 2 0 0 2 1 2 C P S l l l 2 1 2 0 0 9 分厂 4 ． 2 5 注 綦江 分厂 设计 规模 仅2 0 x 1 0 4 m 3 ／ d ，与其 它七 个分厂 相 比装置 规 模小得多，不具有代表性，所以未列入论述中 ’ 净化总厂以处理含硫天然气为主，主要工艺为 采用 重力分离和过滤分离等方法去除原料天然气 中夹带的化学 药剂、烃类、游离水、固体杂质等物质，然后通过气一 液吸 收除去天然气中的硫化氢 、有机硫等有害物质和部分二氧 化碳 ，采用三甘醇脱水输出洁净、优质的净化天然气，并 将脱除的含硫化合物经催化氧化回收生产硫磺。每套天然 气净化装置还包含硫磺成型、火炬及放空、污水处理 、 循环冷却水、蒸汽及凝结水 、燃料气 、空气氮气 、消防系 统等功能单元。 l 在线分析仪应用发展 早期净化总厂配置在线分析仪较少 ，主要以化验分析 仪指导生产操作。1 9 8 0 年引进分厂由日本千代田设计引进 置 麦旦 装置建成投产 ，在线分析仪配置较为齐全，从原料气 、净 化气 、产品气 、过程气 、尾气等都设置有在线分析仪 ，仪 器主要为 日本横河 、岛津产品，限于当时的技术水平 ，在 线分析仪使用一段时间后因维护水平 、备品备件以及元器 件老化等冈素分析仪相继停用。 1 9 9 8 年 ，引进分厂新建8 0 万净化装置配置美国阿美特 克4 6 6 0 型、5 0 0 0 型在线分析仪用于产品天然气硫化氢 、水 含量分析。分别采用紫外光吸收技术 ，晶体震荡微平衡法 技术，使用情况较好。 2 0 0 0 年引进分厂斯科特尾气处理装置新换德同西克一 麦 哈克公司 7 2 0 型热导氢含量分析仪，使用较好。 2 0 0 1 年 ，引进分厂硫磺回收装置改造新上美国阿美特 克 8 8 0 硫化氢 、二氧化硫比值分析仪 ，用于主燃烧炉配风 精确控制从而提高硫磺收率。 2 0 0 2 年 ，西南油气田公司购置一批加拿大格威尼克公 司9 0 2 硫化氢分析仪 、美国阿美特克3 0 5 0 水露点分析仪用于 各净化厂实现天然气质量控制分析。同年，引进分厂新建 处理量为2 0 0 万方／ E t 净化装置，新配置美国阿美特克9 3 3 分 析仪用于产品气硫化氢含量分析。2 0 0 2 年垫江分厂硫磺回 收装置改造，引进C l i n s u l f - S D P 回收装置，新配置阿美特克 9 0 0 型硫化氢 、二氧化硫比值分析仪。 2 0 0 5 年后随着国家大力发展清洁能源，推广天然气使 用 ，净化总厂也进入高速发展期 ，忠县分厂的建成投产 ， 为在线分析仪在天然气净化装置大规模应用和推广奠定了 坚实的基础。忠县分厂是西南石油设计院在天然气净化厂 大规模使用在线分析仪的设计实践，通过在线分析仪在忠 县分厂各单元装置的大规模应用 ，实现了工艺介质分析数 据的实时监测，及时准确的提供分析数据 ，有效的指导装 置操作优化和i周整，极大的降低了因人工分析数据滞后而 导致装置操作调整不及时联锁停车的风险。 2 0 0 8 、2 0 0 9 年新建大竹 、万州天然气净化分厂也大规 模设计使用在线分析仪 ，同时也在净化总厂旧装置上逐年 增设 了部分在线分析仪。垫江 、引进 、渠县、长寿分厂大 部分在线分析仪都是在2 0 0 8 年以后增设的。如表2 所示。 表2净化总厂在线分析仪的配置情况统计表 配 置数 量 台 测 量介 单元 名称 分析仪类型 用途 质 垫 引 渠 长 忠 大 万 江 进 县 寿 县 竹 州 过 滤分离 高浓度H S 原料天 l 1 1 1 1 监测 单元 分析仪 然气 低浓度H S 湿 净化 脱硫 单元 2 1 2 l 1 质量监测 分析仪 天然气 低 浓度H S l 3 质量监测 分析仪 产品天 脱水单元 然气 H e0 分析仪 ， 1 1 2 1 1 质量监测 硫磺 回收 t b s ／ s o 分析 过程气 1 2 l l 2 1 2 控制 单元 仪 尾气s O 。 分 尾气处理 析仪 焚烧炉 1 1 1 l 1 环保监测 单元 尾气o 分析 排放废 1 1 环 保监测 仪 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 日廑旦塞 lJ 口 氧含量分析 空氮 系统 氮气 l l l J I I I 控制 仪 高浓度C O D 原料污 l ， ／ 监测 分析仪 水 原料污 P H 分析 仪 水 、外 2 2 2 临测 排废水 污水 处理 溶解氧分析 曝气池 装置 2 1 l 临测 仪 污水 低浓度C O D 外排废 1 ， ， 环保监测 分析仪 水 浊度悬浮物 曝气池 1 l 监测 分析仪 污水 P H 分析仪 l 2 2 2 监测 循环冷却 电导仪 循环冷 1 2 2 2 监测 水系统 却水 低 量程在线 2 监测 浊度仪 新鲜 浊度分析仪 2 2 监测 水、生 产生活 P H 分析仪 2 测 用 水 在线余氯分 生产牛 水处理系 析仪 活用水 l 1 怖测 统 锅炉除 电导仪 l 监测 盐水 锅炉除 硬度仪 l 崎测 盐水 溶解 氧在线 锅炉除 1 监测 分析仪 氧水 合计 5 1 4 8 8 2 5 2 1 2 1 注表 中斜体字表示国内组装和国内品牌产品，正体字表示国外品 牌产品 在西南油气 田公司下属的其他含硫天然气净化厂，工 艺流程 与净化 总厂基 本类似 ，在线分 析仪应用 发展历程也 与净化总厂基本一致。 2 在线分析仪使用现状 从表2 可以看出，净化总厂的在线分析仪以国外产品为 主，国内组装或国产的产品为辅；与硫化氢相关的在线分 析仪主要应用在过滤分离、脱硫 、脱水、硫磺回收、尾气 处理装置上，基本均为进口产品。近两年，杭州聚光科技 公司的在线分析仪在原料产品气硫化氢浓度、尾气二氧化 硫测量分析得到了一定的应用，使用情况也较为理想⋯。 如表3 所示 。 表3净化总厂在线分析仪使用情况统计表 分析 原 代表型 类型 生产厂家 使用分厂 使用情况 理 紫外光 A me t e k 9 3 l 除垫江 、 性能稳定，使用情况好，维 谱法 9 3 3 渠县分厂 护工作少，故障率低；紫外 光源 铜灯、镉灯 寿命约1 H z S 分 其他分厂 年 ，需定期更换。 析仪 醋酸铅 G a l V a ll i c 9 0 2 垫江 、渠 使用情况较为稳定，需定期更 法 县分』 换醋酸铅试纸；测量周期长。 性能稳定，使用情况较好， 维护T作量少，故障率低； 晶体振 A M E T E K 3 0 5 0 忠县分厂 干燥 器、水分发生器寿命约 1 荡法 年，传 感器寿命约2 年 ，需定 H E O 分 期更换 。 析仪 分析 方法成熟 ，样品气若含 除忠县分 P 2 0 5 吸 金阳科技 w s J 1 0 2 厂外其它 三甘 醇容易污 染测量池 ，用 收法 户 无法 自己进行维修 。每年 分厂 需要送 厂家标定 。 El C VO I ． 2 1 2 0 1 4 No ． 2 2 9 日应 日 性能稳定，维护 I 作量小 ， 除忠县分 仪器直接 安装 管线上 ，具有 A m e t e k 8 8 0 厂外其它 自动校验 功能，紫外光源寿 分厂 命时间较 长约5 年 ，仪器价格 H 2 S ／ S 0 2 紫外光 较贵。 分析仪 谱法 性能稳定，维护 工作量小 ， 具有 自动校验 功能，紫外光 G a l v a n i c 9 4 2 忠县分厂 源寿命约 1 年，需定期更换滤 光液和光源灯 ，仪器价格较 贵。 易出现取样管线堵塞 、积水 和测量气 室窗口污染 ，故障 G a 1 v a n i c 9 9 1 忠县分厂 率高 ，维护 工作量大 ；紫外 光源寿命约 1 年，需定期。 易出现取样管线堵塞 、探头 尾气s O 2 紫 外光 西克麦哈 万卅 I 、大 腐蚀较快 ，检测元件进水 ， 分析仪 谱法 S 7 2 0 竹 、长寿 故障率高；万卅『分』 经改进 兄 分J 后使用效果好 ，故 障率 明显 降低 。 英 国 C E M 一 易出现取样管线堵塞和检测 CO DE L 10 20 引进分J 元件损坏故 障，故 障率高 ， 维修困难现 已停用 。 G E X M 0 2 万州分厂 易出现取样管线堵塞和检测 元件损坏故障 ，故障率高 ， 尾气0 ， 顺磁 P A S 维护工作量大 ，由于维修费 分析仪 式 宇通环保 忠县分厂 用高，现 已停用 。 5 4 0 0 WD G 易出现取样管线堵塞和检测 A m e t e k 长寿分厂 元件损坏故障 ，故障率高 ， 2 0 0 0 维护 工作量大 。 从上表可以看出在线分析仪在工况相似的情况下 ，使 用效果却差别较大，有许多值得总结研究的地方。 3 在线分析仪使用存在问题 在线分析在天然气净化装置得到了广泛的应用 ，存在 问题主要有 以下 四个 方面 尾气S 0 2 、0 2 在线分析仪使用效果差。由于天然气净 化装置的尾气外排烟气温度高，含水量大、S 0 2 浓度高、杂 质多，致使尾气S O 2 、0 2 在线分析仪普遍存在取样管线易 堵塞、取样管线积水、检测窗口易污染 、探头腐蚀较快 、 测量池进水等故障，故障率高，维护工作量大，因此分析 仪的选型应注意样品气的预处理。 运行维护费用高。在线分析仪都需要定期进行易耗部 件的更换， IJ A ME T E K、G a l v a n i c 公司的光谱法在线分析仪 需定期更换光源灯 、A ME T E K的水露点分析仪需要定期更 换水分发生器 、干燥器 、传感器组件 、H AC H的水质分析 仪需定期更换传感器等，这些易耗部件价格高。 技术支撑存在困难。绝大部分为国外品牌的在线分析 仪产品，备品备件昂贵，采购周期长 ] 。大部分外国品牌 在线分析仪在国内都有代理商，通常代理商也设有售后技 术支持的人员，由于售后技术支持人员未经过专业培训 ， 再加上流动性大，售后技术服务难以保证；出现稍微复杂 的故障后 ，售后技术支持都需要与分析仪厂家沟通，延长 了分析仪故障的处理时间；尤其出现硬件故障需返厂维修 时，维修时间更加长 ，曾有分厂在线分析仪返厂维修时间 长达半年以上。 在线分析仪效能并未完全发挥，仅作为人工分析的 补充和参考。尽管在线分析仪在净化总厂各分厂的都有应 用 ，尤其是在忠县 、大竹 、万州应用较为广泛 ；经过近 几年的应用实践证明，部分在线分析仪稳定性好、测量准 确 、可靠 ，完全可以替代人丁分析 ，降低人T分析的频率 3O EI C VOI ． 21 201 4 No． 2 置 麦 应 和减少分析工的配置人数。而净化总厂 目前仍采取人工分 析方法为主，在线分析仪检测为辅的方式 。 4 在线分析仪的技术管理 在线分析仪由于总体使用数量较少，大多采用进 口产 品，技术管理显得非常重要 ，直接影响在线分析仪的使用 效果。经过多年的经验积累，在线分析仪管理主要应注意 以下几点 1 加强在线分析仪的日常巡检，发现问题及时处理。 在线分析仪连续运行 、样品采样管线、保温伴热、吹扫、 载气管线可能出现跑冒滴漏，日常巡检必不可少。 2在线分析仪备品、备件管理，根据分析仪特性选择 合理备件库存，有利于在线分析仪故障的快速处理 ，降低 库存 ，减少生产成本。 3 加强技术培训，在线分析仪原理较为复杂，由于在 线分析仪发展速度快 ，分析仪除了硬件还有软件部分。故 障的综合分析对在线分析仪维护管理人员要求较高 ，需要 经过不断培训掌握仪器的使用维护方法。 4 加强与厂家的技术交流，出现问题或现场维护时多 与其交流沟通，提高维护管理人员的技术水平 。有条件的 在线分析仪可设置远程诊断功能 ，便于厂家工程师远程诊 断指导排除故障。 5 做好在线分析仪的故障记录和检维修台账。绝大部 分的在线分析仪都需要定期进行维护或更换易耗部件 ，如 光源灯 、过滤器、传感器等 】 。 5 结束语 在线分析仪在含硫天然气净化装置的广泛应用，积累 了丰富的运行维护经验 ，实现了大部分在线分析仪运行可 靠稳定、分析数据准确 ，在线分析仪的合理正确使用提高 了数据分析效率 ，有效的指导了生产操作，确保了产品气 质量，实现了天然气净化装置的尾气达标排放。口 参考文献 I 1 l A ME T E K 8 8 0 一 NS L 分析仪用户手册， 美国A ME T E K 公司8 8 0 一 NS L 分析仪随机资料 [ 2 1 A ME T E K 3 0 5 0 一 OL V分析仪用户手册，美国AME T E K 公司3 0 5 0 分 析仪随机资料． [ 3 1 G a lv a n i c 9 0 2 分析仪用户手册， 加拿大Ga l v a n i c 公 司9 0 2 分析仪随机 资料 [ 4 】 Ga l v a n i c 9 4 2 分析仪用户手册，加拿大G a l v a n i c 公 司9 4 2 分析仪随机 资料． f 5 ]HA CH CODma x 分析仪用户手册 ，美国HAC H 公司CODma x 分 析仪随机资料． 作者简介高进， 男， 从事于天然气净化厂 自动化技术； 郑民， 男， 高级工程 师， 从事于天然气净化厂自动化技术 陈世剑， 男， 从事于天然气净化厂 自 动化技术。 投稿日期2 0 1 3 1 2 - 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