氢气分析仪预处理系统故障分析与改造.pdf

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1、第1期袁婧等．氢气分析仪预处理系统故障分析与改造97氢气分析仪预处理系统故障分析与改造袁婧1谌海云1张东2(1．西南石油大学电气信息学院，成都610500；2．洛阳三隆安装检修有限公司，河南洛阳471012)摘要洛阳石化四联合硫磺一期回收装置急冷塔出口的氢气含量分析仪，自投用以来多次因预处理系统故障而无法长期稳定工作，给装置操作带来了很大影响，不仅无法精确控制氢气加入量，对产品质量也造成很大影响。为此，经现场维护工程师对该预处理系统进行故障分析后，进行了相应的技术改造。改造后的氢气分析仪能够正常运行且测量结果准确，为生产装置操作精度的提高和生产过程的优化

2、提供了有力的保障。关键词氢气分析仪硫磺回收Claus尾气处理系统预处理系统故障分析与改造中图分类号TH832．4文献标识码B文章编号1000—3932(2016)01-0097—03气体分析仪表广泛应用于石油化工、煤化工及天然气等行业，能够实时反映生产状况并提供精确的测量参数。硫磺回收装置尾气处理单元中，氢气分析仪表有助于实现氢气加入量的精准控制，对于该装置生产参数的控制和产品质量的提高都起着重要的作用。该装置尾气处理单元中的氢气组分分析系统的重要部分在于其预处理部分。为保证分析仪的长期稳定工作，则需要先对样气进行预处理再进行气体组分分析。在实际生产应用

3、中，氢气分析系统故障多由其预处理系统故障引起，现通过对其进行故障分析进而提出有效的处理方案，并对原预处理系统进行技术改造，以保证该氢气分析仪能够长期稳定工作⋯。1硫磺回收装置工艺流程简介为满足GB16297—1996对大气污染物综合排放标准的要求，洛阳石化4万t／a硫磺回收一期装置采用二级转化Claus制硫工艺，尾气处理采用还原一吸收工艺，其工艺流程如图1所示。Claus尾气进入加热炉F2503，与炉内高温烟气混合，升温至280C后与外补氢气混合，进入加氢气反应器R2503。Claus尾气中含有的SO：、COS、CS，、液硫及气态硫等硫化物，经过加氢气反

4、应后转化为H：S。过程气离开反应器进人急冷塔T2501，降温后的尾气自急冷塔塔顶出，进入尾气吸收塔T2502以除去尾气中的硫化氢气和部分二氧化碳。从吸收塔顶出来的净化气进入尾气焚烧炉F2502焚烧后经烟囱排出。图1硫磺回收装置尾气处理单元工艺流程收稿日期：2015．12-07(修改稿)98化工自动化及仪表第43卷2尾气处理单元氢气分析仪的作用洛阳石化4万t／a硫磺回收一期装置尾气处理单元中氢气分析仪设计选用艾默生在线氢气浓度分析仪，仪表位号AT2510，测量范围0％～10％。该氢气分析仪AT2510正常工作时，能够精准控制氢气加入量，以确保尾气中SO，、

5、COS、CS：完全转化成H：S。一旦该氢气分析仪停用，操作人员需加入过量氢气以避免尾气中未充分还原的s0：堵塞塔器床层，并以加氢气反应器出口和尾气焚烧炉出口温度作为参考来控制氢气的加入量以保持反应温度稍高于正常操作温度。此外，通过人工采样分析，保持尾气中氢气含量维持在8％一10％。该方案明显存在很大的时间滞后和氢气浪费。在装置开停工阶段，尤其是加氢气反应器催化剂预硫化与钝化阶段，精准控制氢气加入量对安全生产尤为重要。因此，在线氢气分析仪的正常运行，对装置开停工阶段降低生产操作安全风险，以及在正常生产期间提高操作精度和实现生产优化起着至关重要的作用。3氢气

6、分析仪预处理系统的故障分析与改造该氢气分析仪属于较为复杂的仪表且价格昂贵，所以对进入仪器的样品的温度、压力、水分、腐蚀性及灰尘量等要求十分严格。现场恶劣环境和复杂的生产过程又要求该氢气分析仪能够长期稳定、可靠、准确工作，这一矛盾只有通过样品预处理系统来解决，一旦预处理系统出现故障，其连锁效应不容小觑。3．1氢气分析仪预处理系统故障分析洛阳石化四联合硫磺一期氢气分析仪AT2510自投用以来，曾多次出现测量结果不准确的现象。通过对故障原因和处理方案的分析，发现问题在于该氢气分析仪的预处理系统存在设计缺陷。主要故障是由于该预处理系统过滤功能不够完善，无法为氢气

7、分析仪提供合格的样品。对于含硫含氨的气体介质，原设计误选用电动隔膜泵作为采样引流泵，介质的结晶和腐蚀导致采样泵故障频繁出现且定期更换新隔膜的费用较大。此外，氢气分析仪发生故障时维修工作需在硫磺回收装置内进行，尤其是其预处理系统的拆除作业，这给作业人员带来了很大的中毒风险。氢气分析仪AT2510预处理系统的原设计样品流路如图2所示。图2预处理系统原设计样品流路示意图3．2氢气分析仪预处理系统改造方案用于80～120kPa绝压，无运动部件故维修量小，氢气分析仪预处理系统改造后样品流路示意适用于危险生产场合。此外，在仪表风线上新增图如图3所示。将电动隔膜抽气泵

8、换为喷射泵，空气减压过滤器，以保证喷射泵的长期稳定工作。并以仪表风作为喷射泵的动