一、概述由于天然氣是埋藏在地下通過氣井開采出來的經(jīng)過集氣、氣液分離、脫酸、脫硫等凈化回收等工藝進(jìn)行處理,因此,在天然氣凈化,貯存運(yùn)輸過程中，對H2S、CO2、SO2、CH4等腐蝕性氣體的在線連續(xù)分析、監(jiān)測就顯得十分重要,針對氣體中不同程度地含有粉塵.低沸點(diǎn)有機(jī)物、硫化物水氣水合物具有一定粘度、結(jié)晶、腐蝕性等情況，易造成分析系統(tǒng)堵塞、腐蝕。針對上述情況,就在線監(jiān)測H2S、CO2、SO2、CH4等氣體分析提出如下初步技術(shù)方案,具有安全可靠、抗腐蝕、無堵塞、取樣真實(shí)、響應(yīng)快分析精度高等特點(diǎn)能有效地指導(dǎo)生產(chǎn)工藝控制。二、技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)㈠適用場所本儀器適用于天然氣脫酸脫硫前后以及尾氣回收等工藝中H2S、CO2、SO2、CH4在線連續(xù)監(jiān)測分析。①氣體最大含塵量＜150g/NM3實(shí)際工況遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于150g/NM3②氣體溫度： 800℃，天然氣實(shí)際溫度在幾十度。③取樣點(diǎn)壓力：大于-3KPa④適用于H2S、CO2、SO2等硫化物和腐蝕性環(huán)境。1.適用環(huán)境條件：①配置保護(hù)地線（接地電阻＜4 ）②儀表房內(nèi)安裝③環(huán)境溫度：＋5～45℃2.公共設(shè)施條件：①電源220V 10％，50HZ 1HZ，容量 5KVA②反吹氣源：N2，無油、無水(0.4～0.7MPa)㈡測量要求及分析參數(shù)(根據(jù)不同的工藝要求、測量點(diǎn)測量成份及量程等不同)YHZD101-1A型天然氣分析儀針對天然氣的要求：采用單探頭或多探頭，進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行間斷或連續(xù)在線監(jiān)控。測量監(jiān)測天然氣中H2S、CO2、SO2等多種氣體含量，具有歷史數(shù)據(jù)存儲、報(bào)表生成等功能，其成份量信號和報(bào)警信號參與到工藝控制中，便于工藝控制和成本核算。㈢技術(shù)參數(shù)1.儀器響應(yīng)時(shí)間 15s(取樣管20m左右)2.儀器灰塵過濾精度 0.5 m3.儀器可靠性MTBF＞3年4.取樣探頭免維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)周期＞1年5.針對工況和工藝可實(shí)現(xiàn)單系統(tǒng)，多點(diǎn)自動切換取樣分析，PLC控制，自動置換。具有自動、手動反吹防堵裝置，自動反吹清灰。6.輸出信號：4－20MA，控制報(bào)警信號NO/NC，觸點(diǎn)號量2A/220V7.各種控制狀態(tài)微機(jī)顯示,歷史數(shù)據(jù)存儲及報(bào)表生成。故障診斷、報(bào)警,實(shí)時(shí)追蹤顯示、信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程訪問等功能。三、關(guān)鍵技術(shù)措施針對天然氣在不同程度中，天然氣氣體混合物中氣相、冰相、烴液相及固態(tài)水合物相等多相并存，并具有一定粘度和腐蝕性的氣體特性，我們針對性設(shè)計(jì)了分析及取樣預(yù)處理系統(tǒng)，來確保分析系統(tǒng)的長期可靠免維護(hù)運(yùn)行。㈠全干法分析的技術(shù)措施1.采用全干法熱態(tài)流程，高性能的系統(tǒng)溫控技術(shù)，并將溫度控制在天然氣露點(diǎn)之上避免了天然氣有水、液烴、水合物在除雜質(zhì)等過濾過程中出現(xiàn)，避免了過濾器和管道的堵塞和結(jié)垢。要保證系統(tǒng)真實(shí)反映（分析氣中H2S、CO2、SO2）氣體成份濃度，其前提必須是探頭取樣要全面、真實(shí)，這些就需要有良好的預(yù)處理作保證。2.H2S、SO2、CO2易溶于水，會腐蝕管道，同時(shí)測量不準(zhǔn)。因此，干法流程,快速冷凝顯得很重要。使樣氣中的水,有害物等雜質(zhì)在某一環(huán)節(jié)快速冷凝，被快速除去，確保樣氣損耗率最低，保證樣氣不失真。同時(shí)，我們采取特殊技術(shù),來避免在快速冷凝氣出口處固相物的形成，保證冷凝器長期使用。㈡針對天然氣中雜質(zhì)含量比較大的防堵技術(shù)措施在天然氣里細(xì)小的雜質(zhì)比較多。這對于取樣分析是比較困難的。簡單的分析系統(tǒng)在此場合應(yīng)用均不能滿意首要原因就是過濾器經(jīng)常堵塞，需定期拆下清洗或更換探頭。氣體的成份分析，預(yù)處理是關(guān)鍵。預(yù)處理系統(tǒng)中過濾措施更是關(guān)鍵的關(guān)鍵。前級過濾器承受最惡劣的環(huán)境也最易堵，這一現(xiàn)象是由于傳統(tǒng)過濾器均采用剛性表面微孔過濾原理所造成的。剛性表面微孔過濾器只靠表面積過濾，介質(zhì)間隙很小，分析時(shí)大量氣塵阻擋于過濾器的表面，表面容納的雜質(zhì)量有限，易堵塞。同時(shí)一部份細(xì)塵進(jìn)入微孔，也有硫化物以氣態(tài)和霧狀進(jìn)入微孔，而在過濾器內(nèi)部結(jié)晶成固體，在反吹時(shí)，間隙內(nèi)的煙塵和結(jié)晶物無法清除,造成堵塞。取下清洗后，性能不可恢復(fù)，引起壽命短，使工作量大，費(fèi)用高。要徹底解決這一問題必須有過濾原理上的突破，通過多年研究創(chuàng)新設(shè)計(jì)的大容塵流動介質(zhì)過濾器（已獲國家專利），由于介質(zhì)間隙在分析時(shí)很小，保證分析精度，提高過濾效率。不僅靠表面積過濾，而且利用本身容積過濾，容塵量大，反吹時(shí)間隙變大，使清除結(jié)晶物效率可達(dá)100%，長期使用不堵塞。在原理上就解決了過濾精度和易堵的這一對矛盾。另外，過濾系統(tǒng)還包括流線型免維護(hù)一體化取樣探頭、不銹鋼薄壁過濾器等各項(xiàng)專用技術(shù)，其中每一次的過濾及防堵效果均優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)。本裝置的過濾系統(tǒng)整體性能在多次國際招標(biāo)和國際學(xué)術(shù)交流得到國外專家的好評，處于國際領(lǐng)先水平。㈢系統(tǒng)除油質(zhì)、除低沸點(diǎn)有機(jī)物的技術(shù)措施由于天然氣中含有荼、苯、水等物質(zhì)，腐蝕性大在低溫時(shí)，這些有機(jī)物從氣體中凝結(jié)或結(jié)晶出來，形成粘液狀的結(jié)晶物；極易堵塞過濾器，因此本系統(tǒng)采用快速冷凝方式除去油質(zhì)和水份。㈣針對系統(tǒng)耐腐蝕的技術(shù)措施由于天然氣中含有腐蝕性極強(qiáng)化學(xué)物質(zhì),針對這種情況，我們采取如下措施:1.系統(tǒng)與樣氣接觸部分采用不銹鋼材質(zhì)或特富龍材質(zhì),強(qiáng)腐蝕部分可采用內(nèi)襯陶瓷膜的材質(zhì)。2.全干法熱態(tài)流程,避免酸液的生成。 3.智達(dá)專有的SO3過濾器,能有效地除去SO3而不影響SO2分析值，極大地減少系統(tǒng)被腐蝕的可能性。(五)提高系統(tǒng)可靠性技術(shù)措施1.從國內(nèi)分析系統(tǒng)使用中暴露的故障率來看，影響分析系統(tǒng)長期穩(wěn)定使用的關(guān)鍵器件主要有分析儀器、閥、泵、過濾介質(zhì)。因此，將這些關(guān)鍵器件和材質(zhì)全部采用考核過的進(jìn)口件，所有與樣氣接觸的閥、泵等均采用耐腐材質(zhì)。2.采用無觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器，不存在觸點(diǎn)的吸合不可靠所帶來的故障。3.系統(tǒng)通過GJB/ISO9001質(zhì)量認(rèn)證，是國內(nèi)唯一達(dá)到系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF＞3年的高質(zhì)量產(chǎn)品。㈥系統(tǒng)快速響應(yīng)技術(shù)吸氣泵。吸氣泵流量大，樣氣流速加快，系統(tǒng)便能快速響應(yīng)。系統(tǒng)配備進(jìn)口吸氣泵，流量指標(biāo)為1200升/H，整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間 15秒(取樣管20m左右),系統(tǒng)響應(yīng)極為快速。㈦提高系統(tǒng)分析精度和分析真實(shí)性技術(shù)措施1.過濾精度高。本系統(tǒng)的過濾器有為:流線型取樣管、焦油過濾器、大容塵流動介質(zhì)過濾器、不銹鋼薄壁過濾器、碳化硅過濾器、SO3過濾器、監(jiān)視過濾器等，給儀器提供含塵粒度 0.5 m的超凈氣體,同時(shí)也有效除去一些對儀器有損害的有害物質(zhì)，因此整個(gè)過濾能有效保證分析精度。2.儀表分析精度高。如采用西門子等進(jìn)口公司儀表分析精度能達(dá) 0.5%FS。3.全干法取樣，快速響應(yīng)是保證樣氣無損耗，快速分析的基礎(chǔ)。㈧氣體泄漏自動尋呼報(bào)警系統(tǒng)由于天然氣壓力高，長期不用后管道泄漏均會引起人員中毒或發(fā)生不安全因素。因此，完善的安全監(jiān)控系統(tǒng)是很有必要的。在系統(tǒng)里面配備了泄漏尋呼報(bào)警系統(tǒng),自動向責(zé)任人尋呼或電話報(bào)警，以便采取措施。㈨良好的系統(tǒng)維護(hù)性1.維護(hù)周期長。根據(jù)過濾能力和滯后時(shí)間要求，針對性設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，取樣探頭無需維護(hù)，系統(tǒng)維護(hù)周期＞1年，維護(hù)量少，使用費(fèi)用低，基礎(chǔ)不需過濾器等備品備件，同時(shí)也減少了頻繁維護(hù)帶來的氣體泄漏等不安全隱患。2.模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)由幾大模塊組成，維護(hù)簡單，管接頭采用高密封性氣路接頭，標(biāo)準(zhǔn)化通用化程度高，方便維修。㈩完善的系統(tǒng)控制和安全措施采用進(jìn)口原裝PLC,具備自動反吹故障識別、超限報(bào)警、與生產(chǎn)過程聯(lián)鎖控制、安全聯(lián)鎖等控制功能。所有輸入輸出開關(guān)量控制信號和報(bào)警信號均為無源觸電信號。系統(tǒng)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)CRT顯示，將歷史數(shù)據(jù)自動存儲以及報(bào)表的生成，報(bào)警窗口顯示報(bào)警內(nèi)容，對故障進(jìn)行自診斷,并指導(dǎo)維修，將各種數(shù)據(jù)通過通信遠(yuǎn)程傳輸和處理。