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煉油廠中的流量開關
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煉油廠中的流量開關

為了確保煉油廠中包括汽油、柴油、煤油、熱油、塑料副產品及多種潤滑油在內的產品的質量,操作者必須對水位進行可靠地監測并做出相應的處理。煉油工藝中有三處需要用到大量的水:冷卻裝置、脫鹽裝置和廢水處理廠。

煉油廠水/廢水控制中的流量開關應用

作者:美國FCI公司資深工程師 Steven Craig

為了確保煉油廠中包括汽油、柴油、煤油、熱油、塑料副產品及多種潤滑油在內的產品的質量,操作者必須對水位進行可靠地監測并做出相應的處理。煉油工藝中有三處需要用到大量的水:冷卻裝置、脫鹽裝置和廢水處理廠。

冷卻水

水是煉油廠中的關鍵,因為水被用于帶走設備的熱量并加熱工藝原料。有諸多工藝需要冷卻水,包括將原油加熱并蒸餾成燃料的原油蒸餾塔。燃料餾分在蒸餾塔中通過空氣冷卻交換器和冷卻水熱交換器凝結來分離。蒸餾塔的冷卻水通常會經過一個冷卻塔進行再循環。冷卻塔是通過蒸發裝置對熱的回收水進行處理的地方。為了避免不可溶的固態物質在系統中聚積,需要對冷卻水進行處理。冷卻塔中的水會被定期排出。排出的工業廢水通過污水管道被送往煉油廠中的廢水處理裝置。

脫鹽裝置

原油含有以氯化鈉為主的無機鹽。碳氫類液體中的鹽有腐蝕性,并會堵塞工藝設備,因此必須在一開始就進行去除。通常,煉油廠原油處理操作的第一步就是使用熱水沖洗原油和碳氫類液體對其進行脫鹽。這是一個重要步驟,因為此步驟可以去除氯化物鹽的腐蝕效果,還可以防止下游的設備堵塞。鉆探泥漿的堆積物和長期積累的原油需要去除。去除過程中需要間歇地提升脫鹽裝置底部的泥漿沖洗噴嘴的沖洗水流。這一清潔過程進一步提升了污水和可揮發性有機碳的排放量。熱水沖洗脫鹽裝置所產生的大量污水和可揮發性有機碳在被回收或排放前必須進行處理。

水處理

冷卻裝置和脫鹽裝置中使用的水,以及多種其它工藝中使用的水所產生的大量含有可揮發性碳的污水,在被回收或排放前必須進行處理。煉油廠的廢水處理系統有多種選擇,如:化學處理法、過濾器、薄膜過濾法、濾網過濾法等。大部分煉油廠廢水處理系統在進行初級和次級油/水分離后采用曝氣池和沼氣罐生物處理。無論采用何種方法,這些污水處理廠有一個共同之處:必須使用流量開關對廢水處理系統中的水流量進行監控。

流量監測

流量開關在上述應用中得到廣泛應用。流量開關通過監測工藝管線中水的有無流量狀態防止管線干涸,為泵提供保護,從而避免泵的損壞。加裝流量開關是一種成本低廉卻可靠的泵保護方法。

在廢水處理的初級工藝中,脫鹽用的水和酸水進入分離罐進行油水分離。開關可以通過對有/無流量的探測來監測罐體排水閥。

不僅在罐體排水應用上,整個廠內的閥門都可以用流量開關進行過程泄漏探測。對閥門泄漏進行探測可以避免過程效率降低而導致的費用增加。整個廠內的冷卻水監測可以在保護過程控制設備的同時提升工廠的效率。

在為煉油廠的水應用選擇流量開關時,首先要選擇最合適的流量開關類型。用戶可以從多家制造商的眾多流量開關檢測原理中進行挑選。每種原理都有其優點和缺點。選擇是基于所需的可靠性、過程流體類型、溫度、壓力,以及所需的輸出報警流速設定點而定。

例如,熱式流量開關在煉油廠的水應用中得到廣泛采用是因為其出眾的可靠性。熱式流量開關采用無活動部件設計,平均故障間隔時間(MTBF)為190年。除了流量開關的可靠性外,還有幾個因素需要考慮:

n   精度和重復性

n   工廠和工藝環境

n   安裝和維護

精度和重復性

用戶對應用所需的流量開關會提出精度、重復性和流量范圍的要求。例如,一個典型的流量開關,如FCI的FLT93流量/液位/溫度復合開關適用于0.003 MPS到0.9MPS的液體流量范圍,溫度波動在± 28 ℃范圍內時精度為設定點流速的 +2.0%,重復性為讀數的 ± 0.5%,參見 [圖1 ]。FCI還提供一種適用于高流速液體的流量開關,適用流速可達3 MPS。

出眾的精度

基于FCI在熱擴散領域多年的經驗,采用獨特傳感技術的FLT93系列開關與FlexSwitch溫度補償電路相結合,可以提供出眾的性能:

n   ± 28 ℃溫度變化范圍內獨特的 ± 2%流量設定點精度;± 0.5%讀數重復性。

n   液位分辨率 ± 2.5 mm 重復性 ± 1.3 mm

n   標準溫度精度 ± 1 ℃;重復性 ± 0.6 ℃;選擇工廠標定可以達到更高溫度精度。


一體化技術 / 先進的電子線路

對于您正在研究的開關,請核實與其安全相關的特性,及其在現場的易用性。FCI開關帶故障保護功能的雙報警(SPDT)控制電路為用戶提供安全保障,在開關元件出現故障時會給出指示。

      FlexSwitch控制電路的獨特優點還包括提供以下現場可選的特性。

n   雙獨立SPDT繼電器,提供以下報警組合:

-      流量和溫度

-      高流量和低流量

-      點液位和溫度

-      流量和低液位

-      三相液位界面

-      故障保護流量、液位或溫度

n   單DPDT繼電器用于單獨的流量、液位或溫度報警(可選擇)。

精度和溫度補償

在決定購買哪種開關前還有一個需要考慮的因素是產品如何應對溫度波動和精度問題的。FLT93系列開關經過了“精確的溫度補償”以確保在變化的工藝條件下保持工廠和現場設定報警的精度。精度和溫度補償相結合可以達到以下效果:

n   防止誤報警或報警故障

n   優化操作者和工藝安全性

n   可以選擇在狹小的設定范圍內設置報警

n   避免了因為季節變化或工藝溫度改變而重新設定報警點的需要。

以下圖片解釋了為何“經過溫度補償的”流量開關在溫度變化的條件下不會發生信號漂移。與之相反的是,“未經溫度補償的”流量開關在溫度變化時會發生信號漂移(參見圖上紅箭頭指示)并導致報警故障。(圖2和圖3


工廠和過程環境

考慮到您工廠的環境因素,如氣候、過程溫度、濕度等級、過程壓力等,你會發現,有些流量監測技術在極端苛刻的條件下表現出眾。對于室外應用,需要選用一款帶金屬外殼的NEMA/IP等級流量開關。熱式流量開關可以提供NEMA4X和EExd級別的封裝。

安裝和維護

一些流量開關的設計特別易于安裝。看看您所選的流量開關安裝時是否可以直接插入過程管線(管徑大于3/4”),亦或需要采用管道式(管徑小于1”)安裝,需要對您原有的管道進行多次切割和連接。熱式流量開關采用插入式(小管徑可選管道式)安裝,過程連接為螺紋或法蘭。另外還需要考慮維護問題,根據流量測量原理的不同,維護量也是不同的。

結論

在您為需要用水的煉油廠進行系統升級或擴建時,應認真考慮何種原理的流量開關是您應用中的最佳選擇。在分析開關設備的總生命周期成本時,請綜合考慮流量開關的可靠性、精度、安裝和維護需要,以及使用壽命。這樣,您才能實現以最低的購置成本實現最高的使用價值。



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