硫磺制酸HRS系統(tǒng)吸收三氧化硫過(guò)程中,反應(yīng)熱的情況比較復(fù)雜。目前一般認(rèn)為,該反應(yīng)包括了三氧化硫生成w(H2SO4)****硫酸液的反應(yīng)熱w(H2SO4)****硫酸稀釋到出塔酸濃度的稀釋熱以及進(jìn)塔酸濃度提高到出塔酸濃度時(shí)的濃縮熱。其中濃縮熱負(fù)值,其他是正值,他們的代數(shù)和即為吸收過(guò)程的反應(yīng)熱。反應(yīng)式如下:
Nso3+H2O—H2SO4+(n-1)SO3+89247J吸收SO3產(chǎn)生的熱量占整個(gè)硫酸生產(chǎn)過(guò)程中總熱量的25%,而HRS系統(tǒng)回收的熱量又占整個(gè)硫酸生產(chǎn)吸收熱的95%。HRS系統(tǒng)回收熱能同時(shí)又大大減少了循環(huán)水的用量。HRS 回收塔主要回收的熱能包括:HRs #回收塔吸收SO3時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)熱、進(jìn)入HRS熱回收塔煙氣帶入的顯熱和稀釋器加水產(chǎn)生的稀釋熱。HRS 序的3個(gè)換熱設(shè)備是HRS 熱器、 HRS加熱器和HRS 鍋爐。HRS 熱器利用HRS F酸的熱量將20℃脫鹽水預(yù)熱到70℃,HRS加熱器利用HRS 酸的熱量將100℃除氧水加熱到150℃, HRS鍋爐利用HRS 環(huán)酸的熱量將HRs 熱器送來(lái)
150℃除氧水加熱產(chǎn)生0.8MPa左右的飽和蒸汽。
HRS系統(tǒng)在一個(gè)特殊工藝條件下工作,系統(tǒng)對(duì)工藝指標(biāo)要求苛刻,設(shè)置多個(gè)工藝聯(lián)鎖來(lái)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備安全;要保證裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的可靠性要求極高。該系統(tǒng)工藝介質(zhì)具有高溫、強(qiáng)腐蝕的特點(diǎn),且管道尺寸大,特別是系統(tǒng)安全的幾個(gè)重要參數(shù):一級(jí)吸收酸濃度、一級(jí)吸收酸流量、
泵槽液位等的控制非常重要。下面介紹高溫一級(jí)吸收酸流量計(jì)的應(yīng)用情況。
1、HRS系統(tǒng)一級(jí)吸收酸流量計(jì)選擇
HRS系統(tǒng)接觸酸的材料均采用孟莫克公司提供的專(zhuān)用材料。一級(jí)吸收酸流量計(jì)設(shè)計(jì)工作溫度197℃,介質(zhì)為w(H2SO4)99.5%的濃硫酸。
1.1差壓式流量計(jì)
流量計(jì)取壓元件(耐高溫濃硫酸的特殊材料)直接與介質(zhì)接觸,隨著運(yùn)行時(shí)間增加,取壓元件由于流體沖刷易造成壓差偏離設(shè)計(jì)范圍、測(cè)量精度差、日常儀表運(yùn)行維護(hù)量大、差壓式流量計(jì)管道阻力增加,消耗更多酸泵功率,長(zhǎng)周期運(yùn)行不經(jīng)濟(jì),增加單位噸酸能耗。
1.2電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)襯里的絕緣材料和勵(lì)磁線圈的絕緣材料暫時(shí)還沒(méi)有能測(cè)量高于160℃的介質(zhì),因此該位置無(wú)法選用電磁流量計(jì)。
1.3超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)是近十幾年隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開(kāi)始應(yīng)用的一種非接觸式儀表。由超聲波換能器(探頭)、電子線路及流量計(jì)算儀三部分組成。超聲波換能器(探頭)用來(lái)發(fā)送和接收超聲波,超聲波在流體中傳播速度受被測(cè)流體流速的影響,超聲波流量計(jì)就是根據(jù)這一原理進(jìn)行流體流量測(cè)量的。根據(jù)檢測(cè)的方法不同,可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類(lèi)型的超聲波流量計(jì)。
外夾式超聲波流量計(jì)是管外安裝型超聲波流量計(jì),由于其測(cè)量探頭與測(cè)量介質(zhì)不接觸,所以外夾式超聲波流量計(jì)不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài),不產(chǎn)生附加阻力,儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行,因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。
外夾式超聲波流量計(jì)流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、黏度、密度等參數(shù)的影響,尤其適合應(yīng)用在測(cè)量強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量。因此,在HRS系統(tǒng)一級(jí)吸收酸流量測(cè)量中選用外夾式超聲波流量計(jì)是適合該工況的選擇。
2、外夾式超聲波流量計(jì)安裝
外夾式超聲波流量計(jì)是不和被測(cè)流體接觸的流量測(cè)量?jī)x表,沒(méi)有接液部件和阻流元件,使得安裝、使用、維修非常方便,不必?cái)嗔?、不用切開(kāi)管道、不影響生產(chǎn)過(guò)程,沒(méi)有壓力損失。由于外夾式超聲波流量計(jì)在流量測(cè)量?jī)x表中屬于高端產(chǎn)品,很多用戶(hù)對(duì)于該儀表的安裝還比較陌生。外夾式超聲波
流量計(jì)測(cè)量探頭安裝是外夾式超聲波流量計(jì)能否正常工作的關(guān)鍵。
2.1測(cè)量探頭安裝方式
2.1.1反射式安裝
時(shí)差式換能器在安裝時(shí),一組換能器可以安裝在管道的同側(cè),超聲波需要借助于對(duì)面的管道壁反射。在條件允許的情況下,推薦使用反射式安裝反射式安裝的好處有:①一組探頭安裝在管道同側(cè),安裝簡(jiǎn)便,安裝精度較高,測(cè)量精度好;②反射式安裝可以克服橫向流場(chǎng)的干擾,因此抗擾動(dòng)性能更好。如圖1所示。
2.1.2直射式安裝
直射式安裝時(shí),一組換能器安裝在管道的對(duì)側(cè),這種安裝方式超聲波聲束的聲程zui短,可以提高信號(hào)強(qiáng)度,當(dāng)管道和液體的聲導(dǎo)性能差時(shí),要考慮使用直射式安裝。如圖2所示。
2.2探頭安裝位置要求及注意事項(xiàng)
選擇一個(gè)合適的安裝位置,對(duì)于順利地通過(guò)安裝程序,獲得zui髙的測(cè)量精庋是至關(guān)重要的。一般在選擇安裝位置時(shí)需要考慮下面的因素。
1)zui小直管段要求。上游直管段大于10D,下游直管段大于5D(其中D為管道直徑),如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許盡量多一些。這個(gè)條件是為了在安裝探頭的位置能夠獲得穩(wěn)定的流態(tài)分布,有利于提高測(cè)量精度和測(cè)量的穩(wěn)定性。
2)需保證管道始終滿(mǎn)管,如果流體不滿(mǎn)管,就會(huì)造成測(cè)量誤差偏大或超聲波信號(hào)的阻斷,無(wú)法正常測(cè)量。
3)不要直接安裝在能夠產(chǎn)生壓降的設(shè)備下游如擴(kuò)徑、閥門(mén)、插入裝置等,由于管道內(nèi)的液體當(dāng)壓力降低時(shí)會(huì)不同程度地釋放出氣體,產(chǎn)生氣泡,液體中氣體含量增加會(huì)降低信號(hào)的強(qiáng)度,同時(shí)增加了噪聲。
4)所選位置管道的口徑和儀表編程一致。管道外徑必須精確地實(shí)際測(cè)量。
5)探頭安裝在垂直管道時(shí),**的流體方向是自下而上,只有在現(xiàn)場(chǎng)條件不具備時(shí),才考慮自上而下,但是這時(shí)必須保證管道內(nèi)的背壓,確保管道內(nèi)液體處于滿(mǎn)管狀態(tài)。
6)遠(yuǎn)離管道焊縫,不要把探頭裝在焊縫上。
7)避免把探頭安裝于水平管道的底部或頂部位置,由于管道底部會(huì)經(jīng)常有沉積物,頂部會(huì)聚集一些氣體,這樣都會(huì)影響超聲波信號(hào)的傳輸。
8)按照流量計(jì)主機(jī)安裝菜單中提示的探頭間距處理管道表面,除去表面的油脂、砂礫、腐蝕、鐵銹、疏松的油漆等。使用研磨塊處理管道,使和探頭接觸的管道表面干凈平滑。研磨的區(qū)域要比探頭的發(fā)射/接收面略大,大概兩側(cè)多出探頭面積的一半即可。
2.3外夾式超聲波流量計(jì)安裝基本步驟
①收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù);②選擇合適的探頭安裝位置;③探頭安裝位置管道表面的處理;④進(jìn)入主機(jī)安裝菜單輸入下列數(shù)據(jù)并保存:探頭安裝位置管道數(shù)據(jù);工藝介質(zhì)數(shù)據(jù);流量量程、單位;體積流量或質(zhì)量流量;⑤把探頭安裝在管道上與主機(jī)連接;⑥設(shè)置相關(guān)的參數(shù)結(jié)束安裝。
3、超聲波流量計(jì)應(yīng)用
3.1外夾式超聲波現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)比
威頓達(dá)州化工有限責(zé)任公司有800kt/a 400kt/a2套硫磺制酸裝置,均采用HRS系統(tǒng)[一級(jí)吸收酸w(H2SO4)99.5%、溫度196℃]。800kt/a置 HRS 系統(tǒng)一級(jí)吸收酸流量計(jì)采用的是FLUXUS ADM 7407外夾式超聲波流量計(jì),自裝置開(kāi)車(chē)至今一直正常工作。
400kt/a置 HRs 統(tǒng)原始設(shè)計(jì)一級(jí)吸收酸流量計(jì)采用的是另一知名品牌外夾式超聲波流量計(jì)(傳感器zui高工作溫度上限200℃)。HRS系統(tǒng)開(kāi)車(chē)運(yùn)行后,當(dāng)一級(jí)吸收酸溫度小于110℃時(shí)該流量計(jì)能正常工作;當(dāng)酸溫大于110℃、(H2SO4)大于99%時(shí),超聲波流量計(jì)開(kāi)始出現(xiàn)流量輸出信號(hào)不穩(wěn)直到流量輸出消失,zui終導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法測(cè)量一級(jí)吸收酸流量。該流量計(jì)廠家多次現(xiàn)場(chǎng)售后服務(wù)無(wú)法解決問(wèn)題,并返廠測(cè)試該流量計(jì)性能正常,但重新安裝在現(xiàn)場(chǎng)故障依然存在。于是把該流量計(jì)換成了外夾式超聲波流量計(jì)。
超聲波流量計(jì)可固定安裝的外夾式超聲波流量計(jì)適用于幾乎所有液體流量測(cè)量,特別是在工業(yè)環(huán)境中。隨儀表成對(duì)提供的探頭帶內(nèi)部溫度補(bǔ)償功能(符合ANSI/ASME 定),使得整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)漂移和零點(diǎn)穩(wěn)定,確保讀數(shù)精確。此外,自動(dòng)識(shí)別探頭及其標(biāo)定數(shù)據(jù),有效地縮短了設(shè)置時(shí)間。采用獨(dú)特的
雙核技術(shù),高速采樣和自動(dòng)適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù),即使在苛刻的測(cè)量工況下, 流量計(jì)也能可靠而穩(wěn)定地工作,是HRS系統(tǒng)測(cè)量一級(jí)吸收酸理想儀表。這款液體流量計(jì)可測(cè)量?jī)?nèi)徑范圍從6~12m的管道(無(wú)特殊材質(zhì)需求)和溫度從-40~200℃的介質(zhì)(通過(guò)高低溫導(dǎo)波器可測(cè)溫度為-200~400℃)。
3.2超聲波流量計(jì)維護(hù)
3.2.1核實(shí)校驗(yàn)
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝固定外夾式超聲波流量計(jì)數(shù)量大、范圍廣的用戶(hù)來(lái)講,可以配備1臺(tái)同類(lèi)型的便攜式超聲波流量計(jì),用于核?，F(xiàn)場(chǎng)儀表的情況。①堅(jiān)持一裝一校,即對(duì)每一臺(tái)新裝超聲波流量計(jì)在安裝調(diào)試時(shí)進(jìn)行核校,確保選位好、安裝好、測(cè)量準(zhǔn);②對(duì)在線運(yùn)行的外夾式超聲波流量計(jì)發(fā)生流量突變時(shí),要利用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行及時(shí)核校,查清流量突變的原因,弄清楚是儀表發(fā)生故障還是流量確實(shí)發(fā)生了變化。
3.2.2定期維護(hù)
超聲波流量計(jì)的維護(hù)量相對(duì)比較小。如對(duì)于外貼換能器超聲波流量計(jì),安裝以后無(wú)水壓損失,無(wú)潛在漏水,只需定期檢查換能器是否松動(dòng),與管道之間的偶合劑是否良好即可。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。目前外夾式超聲波流量計(jì)探頭已采用耦合片安裝,基本上實(shí)現(xiàn)流量計(jì)日常運(yùn)行免維護(hù)。
4、結(jié)語(yǔ)
一級(jí)吸收酸流量是HRS系統(tǒng)一個(gè)重要參數(shù),準(zhǔn)確測(cè)量是裝置經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的有力保障。威頓達(dá)州化工有限責(zé)任公司2套制酸裝置經(jīng)過(guò)4年運(yùn)行,2臺(tái)一級(jí)吸收酸超聲波流量計(jì)均保持可靠運(yùn)行,測(cè)量準(zhǔn)確,沒(méi)有因?yàn)榱髁坑?jì)故障引起裝置聯(lián)鎖動(dòng)作。
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變送器和傳感器有什么區(qū)別和聯(lián)系
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液體渦輪流量計(jì)傳感器連接桿結(jié)構(gòu)及實(shí)施方式
