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ZD101-90天然气、化工气体分析系统
贮存运输过程中，对H2S、CO2、SO2、CH4等腐蚀性气体的在线连续分析、监测就显得十分重要
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一、概述
由于天然气是埋藏在地下通过气井开采出来的经过集气、气液分离、脱酸、脱硫等净化回收等工艺进行处理,因此,在天然气净化,贮存运输过程中，对H2S、CO2、SO2、CH4等腐蚀性气体的在线连续分析、监测就显得十分重要,针对气体中不同程度地含有粉尘.低沸点有机物、硫化物水气水合物具有一定粘度、结晶、腐蚀性等情况，易造成分析系统堵塞、腐蚀。针对上述情况,南京智达公司对天然气输送给各个用户点,就在线监测H2S、CO2、SO2、CH4等气体分析提出如下初步技术方案,具有安全可靠、抗腐蚀、无堵塞、取样真实、响应快分析精度高等特点能有效地指导生产工艺控制。
二、系统技术指标和参数
㈠ 适用场所
本系统适用于天然气脱酸脱硫前后以及尾气回收等工艺中H2S、CO2、SO2、CH4在线连续监测分析。
①气体最大含尘量＜150g/NM3实际工况远远小于150g/NM3
②气体温度：≤800℃，天然气实际温度在几十度。
③ 取样点压力：大于-3KPa
④适用于H2S、CO2、SO2等硫化物和腐蚀性环境。
1.适用环境条件：
① 配置保护地线（接地电阻＜4Ω）
② 仪表房内安装
③ 环境温度：＋5～45℃
2.公共设施条件：
① 电源220V±10％，50HZ±1HZ，容量≥5KVA
② 反吹气源：N2，无油、无水（0.4～0.7MPa）
㈡ 测量要求及分析参数（根据不同的工艺要求、测量点测量成份及量程等不同）
ZD101-90型天然气H2S、CO2、SO2、CH4分析系统针对天然气的要求：采用单探头或多探头，进行单点或多点进行间断或连续在线监控。系统测量监测天然气中H2S、CO2、SO2等多种气体含量，具有历史数据存储、报表生成等功能，其成份量信号和报警信号参与到工艺控制中，便于工艺控制和成本核算。
㈢ 系统技术参数
1.系统响应时间≤15s（取样管20m左右）
2.系统灰尘过滤精度≤0.5μm
3.系统可靠性MTBF＞3年
4.取样探头免维护。系统维护周期＞1年
5.针对工况和工艺可实现单系统，多点自动切换取样分析，PLC控制，自动置换。具有自动、手动反吹防堵装置，自动反吹清灰。
6.输出信号：4－20MA，控制报警信号NO/NC，触点号量2A/220V
7. 各种控制状态微机显示,历史数据存储及报表生成。故障诊断、报警,实时追踪显示、信息采集、数据传输、远程访问等功能。
三、系统关键技术措施
针对天然气在不同程度中，天然气气体混合物中气相、冰相、烃液相及固态水合物相等多相并存，并具有一定粘度和腐蚀性的气体特性，我们针对性设计了分析及取样预处理系统，来确保分析系统的长期可靠免维护运行。
㈠全干法分析的技术措施
1.采用全干法热态流程，高性能的系统温控技术，并将温度控制在天然气露点之上避免了天然气有水、液烃、水合物在除杂质等过滤过程中出现，避免了过滤器和管道的堵塞和结垢。要保证系统真实反映（分析气中H2S、CO2、SO2）气体成份浓度，其前提必须是探头取样要全面、真实，这些就需要有良好的预处理作保证。
2.H2S、SO2、CO2易溶于水，会腐蚀管道，同时测量不准。因此，干法流程,快速冷凝显得很重要。使样气中的水,有害物等杂质在某一环节快速冷凝，被快速除去，确保样气损耗率最低，保证样气不失真。同时，我们采取特殊技术,来避免在快速冷凝气出口处固相物的形成，保证冷凝器长期使用。
3.根据用户要求分析仪器选用高质量、高性能的进口产品或选用价格低品种好的国产化仪器。
㈡ 针对天然气中杂质含量比较大的防堵技术措施
在天然气里细小的杂质比较多。这对于取样分析是比较困难的。简单的分析系统在此场合应用均不能满意首要原因就是过滤器经常堵塞，需定期拆下清洗或更换探头。气体的成份分析，预处理是关键。预处理系统中过滤措施更是关键的关键。前级过滤器承受最恶劣的环境也最易堵，这一现象是由于传统过滤器均采用刚性表面微孔过滤原理所造成的。刚性表面微孔过滤器只靠表面积过滤，介质间隙很小，分析时大量气尘阻挡于过滤器的表面，表面容纳的杂质量有限，易堵塞。同时一部份细尘进入微孔，也有硫化物以气态和雾状进入微孔，而在过滤器内部结晶成固体，在反吹时，间隙内的烟尘和结晶物无法清除,造成堵塞。取下清洗后，性能不可恢复，引起寿命短，使工作量大，费用高。
要彻底解决这一问题必须有过滤原理上的突破，南京智达公司通过多年研究创新设计的大容尘流动介质过滤器（已获国家专利），由于介质间隙在分析时很小，保证分析精度，提高过滤效率。不仅靠表面积过滤，而且利用本身容积过滤，容尘量大，反吹时间隙变大，使清除结晶物效率可达100%，长期使用不堵塞。在原理上就解决了过滤精度和易堵的这一对矛盾。
另外，智达公司的过滤系统还包括流线型免维护一体化取样探头、不锈钢薄壁过滤器等各项专用技术，其中每一次的过滤及防堵效果均优于传统技术。本装置的过滤系统整体性能在多次国际招标和国际学术交流得到国外专家的好评，处于国际领先水平。
㈢ 系统除油质、除低沸点有机物的技术措施
由于天然气中含有荼、苯、水等物质，腐蚀性大在低温时，这些有机物从气体中凝结或结晶出来，形成粘液状的结晶物；极易堵塞过滤器，因此本系统采用快速冷凝方式除去油质和水份。
㈣ 针对系统耐腐蚀的技术措施
由于天然气中含有腐蚀性极强化学物质,针对这种情况，我们采取如下措施:
1.系统与样气接触部分采用不锈钢材质或特富龙材质,强腐蚀部分可采用内衬陶瓷膜的材质。
2.全干法热态流程,避免酸液的生成。
3.智达专有的SO3过滤器,能有效地除去SO3而不影响SO2分析值，极大地减少系统被腐蚀的可能性。
（五）提高系统可靠性技术措施
1.从国内分析系统使用中暴露的故障率来看，影响分析系统长期稳定使用的关键器件主要有分析仪器、阀、泵、过滤介质。因此，我公司将这些关键器件和材质全部采用考核过的进口件，所有与样气接触的阀、泵等均采用耐腐材质。
2.采用无触点的固态继电器，不存在触点的吸合不可靠所带来的故障。
3.系统在军工生产线上制造，通过GJB/ISO9001质量认证，是国内唯一达到系统的可靠性指标MTBF＞3年的高质量产品。
㈥ 系统快速响应技术
吸气泵。吸气泵流量大，样气流速加快，系统便能快速响应。系统配备进口吸气泵，流量指标为1200升/H，整个系统响应时间≤15秒（取样管20m左右）,系统响应极为快速。
㈦ 提高系统分析精度和分析真实性技术措施
1.过滤精度高。本系统的过滤器有为:流线型取样管、焦油过滤器、大容尘流动介质过滤器、不锈钢薄壁过滤器、碳化硅过滤器、SO3过滤器、监视过滤器等，给仪器提供含尘粒度≤0.5μm的超净气体,同时也有效除去一些对仪器有损害的有害物质，因此整个过滤能有效保证分析精度。
2.仪表分析精度高。如采用西门子等进口公司仪表分析精度能达±0.5%FS。
3.全干法取样，快速响应是保证样气无损耗，快速分析的基础。
㈧ 气体泄漏自动寻呼报警系统
由于天然气压力高，长期不用后管道泄漏均会引起人员中毒或发生不安全因素。因此，完善的安全监控系统是很有必要的。南京智达公司在系统里面配备了泄漏寻呼报警系统,自动向责任人寻呼或电话报警，以便采取措施。
㈨ 良好的系统维护性
1.维护周期长。根据过滤能力和滞后时间要求，针对性设计分析系统，取样探头无需维护，系统维护周期＞1年，维护量少，使用费用低，基础不需过滤器等备品备件，同时也减少了频繁维护带来的气体泄漏等不安全隐患。
2.模块化设计。整个系统内由几大模块组成，维护简单，管接头采用我公司高密封性气路接头，标准化通用化程度高，方便维修。
㈩ 完善的系统控制和安全措施
采用进口原装PLC,具备自动反吹故障识别、超限报警、与生产过程联锁控制、安全联锁等控制功能。所有输入输出开关量控制信号和报警信号均为无源触电信号。系统实时工作状态 CRT显示，将历史数据自动存储以及报表的生成，报警窗口显示报警内容，对故障进行自诊断,并指导维修，将各种数据通过通信远程传输和处理。 |
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