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炼油厂中的流量开关
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炼油厂中的流量开关

为了确保炼油厂中包括汽油、柴油、煤油、热油、塑料副产品及多种润滑油在内的产品的质量,操作者必须对水位进行可靠地监测并做出相应的处理。炼油工艺中有三处需要用到大量的水:冷却装置、脱盐装置和废水处理厂。

炼油厂水/废水控制中的流量开关应用

作者:美国FCI公司资深工程师 Steven Craig

为了确保炼油厂中包括汽油、柴油、煤油、热油、塑料副产品及多种润滑油在内的产品的质量,操作者必须对水位进行可靠地监测并做出相应的处理。炼油工艺中有三处需要用到大量的水:冷却装置、脱盐装置和废水处理厂。

冷却水

水是炼油厂中的关键,因为水被用于带走设备的热量并加热工艺原料。有诸多工艺需要冷却水,包括将原油加热并蒸馏成燃料的原油蒸馏塔。燃料馏分在蒸馏塔中通过空气冷却交换器和冷却水热交换器凝结来分离。蒸馏塔的冷却水通常会经过一个冷却塔进行再循环。冷却塔是通过蒸发装置对热的回收水进行处理的地方。为了避免不可溶的固态物质在系统中聚积,需要对冷却水进行处理。冷却塔中的水会被定期排出。排出的工业废水通过污水管道被送往炼油厂中的废水处理装置。

脱盐装置

原油含有以氯化钠为主的无机盐。碳氢类液体中的盐有腐蚀性,并会堵塞工艺设备,因此必须在一开始就进行去除。通常,炼油厂原油处理操作的第一步就是使用热水冲洗原油和碳氢类液体对其进行脱盐。这是一个重要步骤,因为此步骤可以去除氯化物盐的腐蚀效果,还可以防止下游的设备堵塞。钻探泥浆的堆积物和长期积累的原油需要去除。去除过程中需要间歇地提升脱盐装置底部的泥浆冲洗喷嘴的冲洗水流。这一清洁过程进一步提升了污水和可挥发性有机碳的排放量。热水冲洗脱盐装置所产生的大量污水和可挥发性有机碳在被回收或排放前必须进行处理。

水处理

冷却装置和脱盐装置中使用的水,以及多种其它工艺中使用的水所产生的大量含有可挥发性碳的污水,在被回收或排放前必须进行处理。炼油厂的废水处理系统有多种选择,如:化学处理法、过滤器、薄膜过滤法、滤网过滤法等。大部分炼油厂废水处理系统在进行初级和次级油/水分离后采用曝气池和沼气罐生物处理。无论采用何种方法,这些污水处理厂有一个共同之处:必须使用流量开关对废水处理系统中的水流量进行监控。

流量监测

流量开关在上述应用中得到广泛应用。流量开关通过监测工艺管线中水的有无流量状态防止管线干涸,为泵提供保护,从而避免泵的损坏。加装流量开关是一种成本低廉却可靠的泵保护方法。

在废水处理的初级工艺中,脱盐用的水和酸水进入分离罐进行油水分离。开关可以通过对有/无流量的探测来监测罐体排水阀。

不仅在罐体排水应用上,整个厂内的阀门都可以用流量开关进行过程泄漏探测。对阀门泄漏进行探测可以避免过程效率降低而导致的费用增加。整个厂内的冷却水监测可以在保护过程控制设备的同时提升工厂的效率。

在为炼油厂的水应用选择流量开关时,首先要选择最合适的流量开关类型。用户可以从多家制造商的众多流量开关检测原理中进行挑选。每种原理都有其优点和缺点。选择是基于所需的可靠性、过程流体类型、温度、压力,以及所需的输出报警流速设定点而定。

例如,热式流量开关在炼油厂的水应用中得到广泛采用是因为其出众的可靠性。热式流量开关采用无活动部件设计,平均故障间隔时间(MTBF)为190年。除了流量开关的可靠性外,还有几个因素需要考虑:

n   精度和重复性

n   工厂和工艺环境

n   安装和维护

精度和重复性

用户对应用所需的流量开关会提出精度、重复性和流量范围的要求。例如,一个典型的流量开关,如FCI的FLT93流量/液位/温度复合开关适用于0.003 MPS到0.9MPS的液体流量范围,温度波动在± 28 ℃范围内时精度为设定点流速的 +2.0%,重复性为读数的 ± 0.5%,参见 [图1 ]。FCI还提供一种适用于高流速液体的流量开关,适用流速可达3 MPS。

出众的精度

基于FCI在热扩散领域多年的经验,采用独特传感技术的FLT93系列开关与FlexSwitch温度补偿电路相结合,可以提供出众的性能:

n   ± 28 ℃温度变化范围内独特的 ± 2%流量设定点精度;± 0.5%读数重复性。

n   液位分辨率 ± 2.5 mm 重复性 ± 1.3 mm

n   标准温度精度 ± 1 ℃;重复性 ± 0.6 ℃;选择工厂标定可以达到更高温度精度。


一体化技术 / 先进的电子线路

对于您正在研究的开关,请核实与其安全相关的特性,及其在现场的易用性。FCI开关带故障保护功能的双报警(SPDT)控制电路为用户提供安全保障,在开关元件出现故障时会给出指示。

      FlexSwitch控制电路的独特优点还包括提供以下现场可选的特性。

n   双独立SPDT继电器,提供以下报警组合:

-      流量和温度

-      高流量和低流量

-      点液位和温度

-      流量和低液位

-      三相液位界面

-      故障保护流量、液位或温度

n   单DPDT继电器用于单独的流量、液位或温度报警(可选择)。

精度和温度补偿

在决定购买哪种开关前还有一个需要考虑的因素是产品如何应对温度波动和精度问题的。FLT93系列开关经过了“精确的温度补偿”以确保在变化的工艺条件下保持工厂和现场设定报警的精度。精度和温度补偿相结合可以达到以下效果:

n   防止误报警或报警故障

n   优化操作者和工艺安全性

n   可以选择在狭小的设定范围内设置报警

n   避免了因为季节变化或工艺温度改变而重新设定报警点的需要。

以下图片解释了为何“经过温度补偿的”流量开关在温度变化的条件下不会发生信号漂移。与之相反的是,“未经温度补偿的”流量开关在温度变化时会发生信号漂移(参见图上红箭头指示)并导致报警故障。(图2和图3


工厂和过程环境

考虑到您工厂的环境因素,如气候、过程温度、湿度等级、过程压力等,你会发现,有些流量监测技术在极端苛刻的条件下表现出众。对于室外应用,需要选用一款带金属外壳的NEMA/IP等级流量开关。热式流量开关可以提供NEMA4X和EExd级别的封装。

安装和维护

一些流量开关的设计特别易于安装。看看您所选的流量开关安装时是否可以直接插入过程管线(管径大于3/4”),亦或需要采用管道式(管径小于1”)安装,需要对您原有的管道进行多次切割和连接。热式流量开关采用插入式(小管径可选管道式)安装,过程连接为螺纹或法兰。另外还需要考虑维护问题,根据流量测量原理的不同,维护量也是不同的。

结论

在您为需要用水的炼油厂进行系统升级或扩建时,应认真考虑何种原理的流量开关是您应用中的最佳选择。在分析开关设备的总生命周期成本时,请综合考虑流量开关的可靠性、精度、安装和维护需要,以及使用寿命。这样,您才能实现以最低的购置成本实现最高的使用价值。



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