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MBF多孔平衡流量计在硫磺回收超洁净排放中的应用

作者: 来源:秒速飞艇 发布时间:2019-10-10 14:02:51

    摘要:简要介绍了硫磺回收装置反应燃烧系统的基本工艺原理,重点阐述了MBF多孔平衡流量计结构、特点、工作原理,并针对硫磺装置含氨酸性气流量特点提出了针对性的处理措施。运行结果表明:该平衡流量计在提高硫磺回收硫产率的同时,能满足超清洁排放的苛刻要求,对实际生产具有一定的指导作用。

   随着环保要求的日益提高,国家也制定了更为严格的GB31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》,该标准规定了作为人口密集区域的硫磺回收装置的SO2排放值不应大于100mg/m3,硫磺回收装置也由原先相对粗放式操作转变为精细化调节,因此只有采用更为合理成熟的工艺,确保设备运行正常,才能更好地满足新的环保排放的要求,同时最大限度地保证硫回收率。硫磺回收装置中酸性气流量测量的准确性至关重要,它直接关系到整个装置硫磺的转化效率以及后路尾气达标排放。因此,测量酸性气流量的仪表应具备较高的可靠性、稳定性和测量精度。传统的差压流量计以孔板流量计和楔形流量计为主流测量仪表,由于其结构简单、安装技术成熟以及技术性能稳定可靠,是目前国内测量流量首选仪表。但是,传统式差压流量计也有其固有的技术缺陷:对仪表安装位置的前后直管段有严格要求,至少要保证10D~15D,后5D~10D(D为仪表设备安装的管道直径),仪表测量的精度比较低,永久压力损失大,量程比太窄。由于装置现场各种因素,一般来讲直管段都难以满足要求,在大管径的管道上安装该类仪表设备,这种矛盾更加突出。由于硫磺装置现场空间的局限性,造成原来直管段无法满足要求,进而引起仪表测量的稳定性和准确性不高,造成装置的硫磺转化效率不理想,甚至有时候造成环保排放超标情况。因此,本文涉及的硫磺装置酸性气流量计是根据现场前后直管段限制和流量计测量本体的安全性要求选取了新型的差压流量测量仪表,即MBF型多孔平衡流量计,从目前使用情况来看,多孔平衡流量计彻底解决了酸性气流量特别是含氨酸性气的测量问题,为装置的平稳生产和环保达标排放提供有力的技术支撑。

    1硫磺回收装置反应燃烧系统工艺原理
    硫磺回收装置采用适当的工艺方法回收硫磺,实现清洁生产,达到化害为利、变废为宝、降低污染、保护环境的目的,同时满足了产品质量要求,降低了腐蚀,实现了装置长周期安全生产等诸多方面要求。
     国内大多数硫磺回收装置采用克劳斯工艺,常规克劳斯硫磺回收工艺由1个热反应段和若干个催化反应段组成。即含H2S的酸性气在反应燃烧炉内与空气进行不完全燃烧,严格控制风量,可使H2S燃烧后生成的SO2质量满足H2S/SO2约等于2,H2S和SO2在高温下反应生成元素硫,再经冷凝分离,达到回收的目的。

 

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    硫磺回收酸性气反应燃烧炉的工艺流程如图1所示。

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    2 多孔平衡流量计原理及技术特点
    多孔平衡流量计采用了对称多孔结构设计,是目前较先进的差压式流量计。多孔平衡流量计除具有简单、可靠、安全、适用面广等优点之外,还具有精度高、直管段要求低、量程比宽、永久压损小等优点;同时还克服了标准节流装置的杂物滞留、堵塞和边缘易磨损、维护和检定成本高等缺点。

    2.1基本原理
    多孔平衡流量计是在秒速飞艇彩票的技术基础上演变而来的一项新型节流式流量计,像传统孔板流量计一样,多孔平衡流量计遵循流体力学定律和伯努利方程,即在理想工作状态下,流体在管道中的流量和差压的平方根呈线性关系。通常而言,传统的孔板流量计采用单孔设计的节流模式,这样经过孔板节流后的流体流场难以达到理想的平衡状态。多孔平衡流量计结合多孔整流器和标准孔板的测量原理,在节流板中心圆孔的基础上,对称分布数量不等的圆孔,这些圆孔的分布和尺寸依据测试数据进行特殊设计,当介质流过圆孔时,流体被平衡调整,涡流被最小化,形成近似理想流体,从而将传统的差压式流量计的优势发挥到极致状态,并通过取压装置和变送器,可获得稳定的差压信号,然后根据伯努利方程计算出流体流过管道的体积流量或质量流量。而MBF系列多孔平衡流量计的流出系数、传感器多孔孔径位置、形状设计和开孔数量通过独特的研发数据演算,并对各种工况进行优化,使测量精度、重复性、量程比、永久压损等综合指标达到最佳,成为目前较先进的差压式流量计。

    2.2技术特点
    多孔平衡流量计技术特点包括如下几方面:
    1)测量范围宽。多孔平衡流量计采取对称多孔设计的技术,突破标准节流装置的测量局限,可以根据流体介质的特性进行灵活多变的结构设计。一般来说,多孔平衡流量计的量程比达到10∶1,最高可达30∶1,雷诺数拓宽为2×102~1×107,用在高流速度段节流特性更佳。
    2)短的直管段要求。由于能将流场快速整流成近似理想流体,因此多孔平衡流量计对管道的前后直管段的要求也大幅降低。同其他传统差压流量计相比,多孔平衡流量计的前直管段要求为0.5D~2D,后直管段要求为0.5D~1D,从而使得现场安装位置的选定更加容易,多孔平衡流量计的前、后直管段尺寸如图2所示。因此,多孔平衡流量计简化了现场配管的难度,特别适合大口径管道的介质流量的测量使用。

 

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    3)高精度的测量性能。由于多孔平衡流量计采取对称多孔设计技术,使通过圆孔后的流体的流场达到平衡,降低了孔板流量计存在的涡流、振动和信号噪声等缺点,从而能基本消除单孔节流原件带来的死区效应,降低了取压区域涡流,也提高了取压点的差压信号信噪比,从而大幅提高了流场稳定性。多孔平衡流量计的线性度达到传统孔板流量计的10倍以上,经实际流量标定,测量精度可达到0.3%~0.5%,完全满足了炼油装置苛刻生产工况的介质流量测量需求。
    4)永久性压损小。多孔平衡流量计采取对称多孔设计技术,结构设计无死区效应,该设计减少了紊流剪切力和涡流的形成,在相同的差压值情况下,多孔平衡流量计能将秒速飞艇彩票因死区涡流带来的永久压损降低2~3倍,可以大量节省装置运行过程中的流体输送量。5)双向流量检测功能。多孔平衡流量计结构上采用双向直孔的设计技术,左右完全对称,可方便地测量双向流,标准孔板和多孔平衡节流件结构如图3所示。并且节流件厚度突破了标准孔板的限制,比标准孔板结构更安全,使用寿命更长,还可以测量气液两相、浆料、含少量固体颗粒的介质。

 

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    6)高稳定性能。多孔平衡流量计采取对称多孔设计技术,使通过圆孔后的流体的流场达到平衡,平衡后的流场大幅度降低了流体介质与节流原件的直接摩擦,使流体介质在通过圆孔节流后下游形成的涡流小,从而信号稳定性好。相比于多孔平衡流量计,其他类型的标准差压式节流仪表在节流件后形成的涡流较长,容易产生波动信号干扰,这些干扰信号会对节流原件的差压变送器的测量值造成干扰。
    7)自清洁、耐脏污介质。多孔平衡流量计采取对称多孔设计的技术原理,该平衡设计减少了紊流剪切力和涡流的形成,从而大幅降低了滞留死区的现象,保证脏污介质可以顺利通过多个孔,减小了流体孔被堵塞的机会。因此,多孔平衡流量计基本上无需任何维护,就可以保持高精度的测量效果,而传统秒速飞艇彩票则需要定期维护清洗,工作量繁重。
    8)经济节能。多孔平衡流量计具有较高的测量精度,可作为贸易计量结算使用,从而节约了因计量不准确而造成的贸易结算损失;多孔平衡流量计的永久性压损小,因此节约了流体介质在输送过程中的能量损失,从而降低了成本;前后管道的直管段长度要求较短,也节省了工艺管道材料和施工费用;可长期稳定地运行,无边缘磨损,延长了检定周期,节约了检定费用。

   3多孔平衡流量计在酸性气测量中的应用
    酸性气流量测量的准确性对硫磺回收装置至关重要,它直接关系到整个装置硫磺的转化效率以及后路尾气达标排放。但是,在实际应用中,对酸性气(特别是含氨酸性气)的流量测量始终是硫磺装置的难点问题。由于含氨酸性气的工艺组分的特殊性,硫化氢组分仅占到总量的约三分之一,其余主要是水汽、氨气以及少量的氢烃类物质,并且氨气在接近85℃且有水分存在的情况下,极容易形成铵盐结晶。常规秒速飞艇彩票对含氨酸性气进行测量时,孔板节流孔对含氨酸性气进行阻拦,极易在孔板节流孔中心产生铵盐集结现象;同时,含氨酸性气由于受到管道阻力的影响,流体介质在靠近管壁附近流速减慢,也极易形成铵盐集结现象,因此孔板流量计的正取压口附近产生的铵盐会对取压信号形成干扰,含氨酸性气流过节流孔后,产生的涡流也向管壁作波动性发散,对孔板流量计的负取压口信号也会产生干扰,导致孔板流量计的测量精度会大打折扣。而MBF多孔平衡流量计采用多孔对称设计技术,使得含氨酸性气能够顺利通过节流孔,从而避免了铵盐集结,提高了酸性气流量测量的精度。

    在该项目中测量含氨酸性气所采用MBF多孔平衡流量计的正负取压口均采用DN25的法兰连接,一旦引压管线出现故障,可以直接和测量本体隔离;并且上端的引压管线也采用特定倾斜自流角度设计理念,即使含氨酸性气存在气液两相时,也不会聚集,再加上多孔平衡流量计测量部分本体以及引压管线均采用蒸汽伴热,从而保证含氨酸性气一直保持在气相状态,从而无法形成铵盐结晶。另外,为了便于日后维护,从安全性出发,在多孔平衡流量计的正负引压管线上设置有三通,一路为引压管线,一路为日常吹扫维护管线,该设计既有利于仪表日常维护,也不影响装置日常正常生产。由于含氨酸性气流量测量的流量计的前后直管段受现场场地的限制,原设计的前后直管段相当短(前5D,后2D),再加上原含氨酸性气流量测量选用的是V锥流量计,而由于V锥流量计先天设计缺陷使测量本体的锥体容易脱落,存在很大的安全风险。因此,本次对含氨酸性气流量测量的V锥流量计更新时,就必须考虑前后直管段限制和流量计测量本体的安全性,经过综合性技术分析和安全评估,最终决定选用MBF多孔平衡流量计,该流量计的技术特点既满足流量计前后直管段限制,又能确保流量计测量本体的安全性,还能满足新的环保排放标准对硫磺装置含氨酸性气流量测量的苛刻性能要求。

    4结束语
    酸性气流量测量的准确性,特别是含氨酸性气的流量准确测量对硫磺回收装置至关重要,它直接关系到整个装置硫磺的转化效率以及后路尾气达标排放。本文正是基于含氨酸性气的工艺特性以及现场对仪表设备的特殊要求,采用了MBF多孔平衡流量计,彻底解决了硫磺装置含氨酸性气流量难以准确测量的难点。通过一年多的实践证明,硫磺回收装置反应燃烧炉运行稳定,酸性气流量测量准确性提高,硫磺的转化效率得到了大幅地提升,同时装置尾气也能够长期保持稳定的达标排放。

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