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德士古气化炉合成气出口色谱分析仪预处理改造方案

发布时间:2010-09-20 18:58   类型:应用案例   人浏览

    陕西神木化学工业有限公司是年产60万吨甲醇的大型国有企业,有6台德士古气化炉。3台气化炉公用一台色谱分析仪,在线检测德士古气化炉合成气出口的气体组分CO、CO2、H2等。自2005年10月装置投入运行,至今已经4年多了,在这个过程中,在线分析仪表经过多次改造,现在运行已经稳定,足以满足装置的可靠运行。

    在整个装置中,我公司所用的在线分析仪表绝大部分采用西门子在线分析仪器。经过几年的观察使用,西门子在线分析仪,尤其是在线色谱分析仪运行稳定,反应灵敏,校验方便,维护量小,性价比高。

一、气相色谱分析的运行环境要求

1.对色谱仪分析室的要求
(1)分析室周围不得有强磁场,易燃及强腐蚀性气体。
(2)室内环境温度应在5~35度范围内,湿度小于等于85%(相对湿度),且室内应保持空气流通,建议在室内安装空调(防爆区域注意空调的选型)。
(3)准备好能承受整套仪器,宽高适中,便于操作的工作平台。一般工厂以水泥平台较佳(高0.6~0.8米),平台不能紧靠墙,应离墙0.5~1.0米,便于接线及检修用。
(4)供仪器使用的动力线路容量应在10KVA左右,而且仪器使用电源应尽可能不与大功率耗电量设备或经常大幅度变化的用电设备公用一条线。电源必须接地良好,一般在潮湿地面(或食盐溶液灌注)钉入长约0.5~1.0米的铁棒(丝),然后将电源接地点与之相连,总之要求接地电阻小于5欧姆即可。(注:建议电源和外壳都接地,这样效果更好)。
2.气源准备及净化
(1)气源准备。 事先准备好需用气体的高压钢瓶(一般大中城市均可购到),装某一种气体的钢瓶只能装这种气体,每个钢瓶的颜色代表一种气体,不能互换。一般用氮气,氢气,空气这三种气体,每种气体最好准备两个钢瓶,以备用。有的厂使用氢气发生器和空气压缩机也可,但空压机必须无油。凡钢瓶气压下降到1~2Mpa时,应更换气瓶。一般厂家使用使用以上气体99.99%即可,电子捕获检测器必须使用高纯气源99.999%以上。
(2)气源净化。 为了除去各种气体中可能含有的水分、灰分和有机气体成分,在气体进入仪器之前应先经过严格净化处理。若全部使用钢瓶气体,有的色谱仪附有净化器,且内已填有5A分子筛,活性炭,硅胶,基本可满足要求。若使用一般氢气发生器,则必须加强对水分的净化处理,故应增大干燥管面积(体积在450立方厘米以上为好,填料用5A分子筛为佳),并在发生器后接容积较大的储器桶,以减少或克服气源压力波动时对仪器基线的影响。若使用空压机作空气来源,空压机进气口应加强空气过滤,加大净化管体积,在干燥管内应填充一半5A分子筛,一半活性炭。

二、    德士古气化炉合成气出口色谱分析仪的运行环境

    德士古气化炉中,水煤浆气化工艺的碳洗塔出口需要在线自动分析气化气组分,分别测量CH4、CO、CO2、H2等含量,用于指导下游工序的操作。计算各组分含量,可指示气化运行情况,用于实时指导气化炉操作,并计算气化炉内的温度。它们的组分组成是水煤浆气化工艺先进控制系统的主要参数,是气化炉运行好坏的重要标志,为所有煤化工工厂所重视。

    从工艺指标要求上,合成气水气比控制在1.4~1.6之间,含尘量在1mg/Nm3左右。洗涤塔出口管线上设有在线分析仪,合成气工作压力为3.75Mpa,操作温度为215℃。样气经过减压、旋风分离降温,至分析小屋处再次减压,并进行样品分配, 3台气化炉样气管线进行切换。

    由于设计中没有充分考虑现场的实际情况,致使预处理改造前存在如下问题,仪表投运不正常,给生产带来困扰。

1、本地区冬季和夏季温差跨度大,前处理箱采用旋风制冷器降温(压缩空气),制冷效果差,经常出现样气冬季结冰或夏季温度过高的情况。

2、样气中粉尘多,没有除粉尘装置,样气管线经常堵塞,仪表无法正常投运。

3、仪表取样管线过细,管线较长,经常出现管线堵塞,降温效果差,仪表带水严重。

4、脱硫效果差。

    在线色谱分析仪属于贵重仪器,运行环境要求严格。如果样气带水、有尘,将会严重污染色谱柱,导致仪器运行不正常或损坏。

三、     德士古气化炉合成气出口色谱分析仪预处理改造方案

    现场色谱分析仪运行出现问题后,西门子技术人员积极在现场研究处理,制定合理、科学、有效的技改方案。

1、首先在样气经前预处理箱内增加高温除污过滤罐,除去样气里的粉尘.

2、不改变原来的前预处理旋风冷却,在分析小屋附近增加列管式冷却器冷却,气体温度会降低到常温,冷却后的样气体进入二级旋风气水分离式进行气水分离。

3、增加压缩机式冷却器。气体通过压缩机式冷却器,露点会降低到 5 ℃左右,分离出来的液体从自动排液器排出,气体出来后进入 perma pure 管进一步干燥;此时,通过 perma pure 管的气体露点将达到-10℃以上,水汽将由仪表空气带走。

4、样品进入液体报警过滤器,液体报警器的信号控制气动球阀,如果样品中含有液体时会自动切断气路;

5、样品经过氧化锌高效脱硫(原采用一般脱硫剂),脱硫后经过滤器进入色谱在线分析仪。

样品处理流程

改造增加的预处理图如下图:

前预处理箱图

样气进分析表前的预处理图

四、预处理改造后的效果

    气化炉合成气出口在线分析仪预处理改造后,预处理系统除尘、冷却、除水、脱硫、自动保护装置效果显著。使得我公司投资几百万的气化在线分析仪系统得到了正常运行,至今使用效果良好。








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