确保制氢装置甲烷分析仪表长周期运行的改进

   1　问题的提出

    大庆石化公司1·2 Mt/a加氢裂化装置配套了4×10⁴m³/h(标况)制氢装置,选用英国Servomex公司生产的2500型在线红外线气体分析仪,用于实时监测转化气余热锅炉出口甲烷的体积分数,测量值的准确性直接影响工艺的优化操作。

    随甲烷分析仪配套的样品预处理系统,对工艺样品气脱水、除尘、减压等进行预处理。经过一段时间的运行后,发现满足不了甲烷红外线分析仪对样气的要求,致使甲烷红外线气体分析仪不长周期运行。

    2　工艺条件

    制氢装置转化气余热锅炉出口温度为340~360℃,压力2.5 MPa,各组分的体积分数:H2O38.78%, CO26. 52%, CO7. 56%, N217%, H242.51%,CH44.46%。

    3　原甲烷红外线分析仪分析系统存在问题

    3.1　原甲烷分析预处理系统的组成

    工艺样品气经一次阀采出后,直接进入相距采样点5 m处的前级惯性分离器,除去大部分水。然后,样品气经φ10 mm×2 mm,长约20 m不锈钢管线,直接进入分析仪表间内的样品预处理系统,经过减压至同轴套管式热交换器加涡旋管冷凝除水,再经滑流过滤器除水过滤,经转子流量计进入甲烷红外线气体分析仪对样品气进行分析。原分析仪表预处理系统的组成原理图如图1所示。

    3.2　对分析系统存在的问题进行分析^[1]

    a)由工艺条件可知样品气中水的体积分数高达38.78%,高温样气采出直接进入惯性分离器。由于样品气进入惯性分离器后气体体积增加,样品气温度降低,样品气大部分水析出进入储水罐。储水罐采用手动排水,当储水罐在短时间内水量增加,维护人员来不及手动排水,使大部分水进入分析间内样品预处理系统。

    b)工艺样品气压力2.5 MPa,根部没有设计减压器进行减压,造成大体积高压样品气的传输,会带来潜在的危险。另外,传输时间额外延长,使甲烷红外线分析仪测量滞后。

    c)样品气进入甲烷分析仪预处理系统,经涡旋管冷凝和滑流过滤器处理后,样气中仍然含有少量的水,造成甲烷分析仪测量室污染。试图在滑流过滤器和转子流量计之间加一个化学除水装置,少量的水是除掉了。但是,化学除水装置内的干燥剂1~2天就需要人为更换一次,使维护费增加和维护人员的劳动强度增加;另外一方面,由于工艺样气中CO体积分数达7.56%。而在作业空间,国家规定的标准是25μL/L。在更换化学除水干燥剂时,使维护人员不可避免地频繁接触有毒气体。

    4　改进后甲烷分析仪分析系统组成及原理

    4.1　改进后的前级预处理系统

    针对以上分析仪系统存在的问题,根据实际工况的工艺数据,改进后的前级预处理系统组成及原理参见图2。高温高压工艺样品气,由一次采样阀取出,进入现场盘管式水冷却器,降低样品气温度。冷却后的样品气经减压器、涡旋管及旋风冷凝器进入外置浮球式自动排液罐。