N2O减排装置工艺原料气流量补偿方法的探讨

　　0　引言

　　在工业生产中,对于单组分气体、组分和组分含量恒定的气体的测量,采用差压式或速度式流量计,并进行温压补偿,就可以得到精确的测量;而采用热式质量流量计无需温压补偿,测量精度也较高。对于变组分的混合气体的测量,以上方法都难以克服因组分含量变化引起的密度变化对测量的影响[1-2]。

　　在N2O减排装置中,待分解的富含N2O的工艺原料气是多组分的混合气体,其流量是减排工艺的主要参数。目前,原料气流量测量采用的是差压式阿牛巴流量计,并对其进行了温压补偿。由于该气体的密度除了受温度和压力的影响外,还随各组分体积含量的变化而变化,这样,气体的密度就不能得到完全补偿,从而产生很大的测量误差。

　　本文从气体流量测量中的密度补偿角度出发,探讨了通过采用组合仪表的方式[1],对工艺原料气流量进行补偿的两种实用方法。

　　1　工艺及原料气测量简介

　　N2O减排装置是采用巴斯夫(BASF)公司的催化分解技术、引进德国史道勒(STEULER)公司工艺包新建的装置,旨在减少惰性温室气体N2O的排放。己二酸装置的排放废气指的是N2O减排装置口处待处理的工艺原料气,其主要成分包括N2、N2O和微量的O2、CO2H2O等气体,而N2O气体的含量在25% v/v~60% v/v之间,正常工况下其含量为38. 4% v/v。

　　以前直接把排放大气的废气作为原料气引入到CDM装置,与来自空气压缩机的空气进行稀释混合,并在一定浓度控制下,经充分混合升温后进入N2O减排反应器中进行催化分解反应。在己二酸生产过程中,每小时产生约5 330 kg的N2O气体,经N2O减排装置处理后,95%的N2O被分解为N2和O2。其反应方程式如下:

　　N2O→N2+ 0.5O2+ 82 kJ/mol

　　由上式可知,工艺原料气的流量是一个非常重要的参数,它的大小直接影响着实际N2O的减排量和转化率的计算。入口工艺气的仪表测量示意图如图1所示。

　　图1　入口工艺气的仪表测量示意图

　　Fig. 1　Instrumentmeasurement of inletprocess gas

　　图1中:AT2304为N2O浓度分析仪; PT2304为压力变送器;TT2311为温度变送器; FT2303为阿牛巴流量计。FT2303通过测量差压(一次元件为阿牛巴流量计)来测量气体标准体积流量,并通过TT2311和PT2304对气体的密度进行温压补偿,其公式如下[3]:

　　QN=k(ΔP×ρO)1/2×(P /PO×TO/T)1/2(1)

　　式中:QN为标态下的体积流量,Nm3/h。通过FT2303测得的流量和AT2304测得的N2O浓度,就可计算出工艺进料气体中N2O的流量,并且以同样的测量方法可以计算出CDM装置尾气中N2O的流量,从而计算出N2O气体的实际转化率和实际排放量的大小。