一種脫硫溶液再生質量在線監控系統及在線監控方法與流程

本發明涉及天然氣脫硫、工業尾氣脫硫領域，具體涉及一種脫硫溶液再生質量在線監控系統及在線監控方法。

背景技術：

1、脫硫裝置是實現天然氣脫硫、工業尾氣脫硫的常用處理裝置，其廣泛應用于石油、化工、火力發電等行業。

2、原料天然氣經脫硫、脫水后成為產品天然氣外輸。脫硫裝置的作用是脫除原料氣天然氣中的硫化氫、有機硫和部分二氧化碳，是實現產品天然氣合格外輸的關鍵裝置。在脫硫裝置中，脫硫溶液通過閃蒸、過濾、再生等工藝循環利用，因此溶液再生的質量非常重要。

3、吸收有硫化氫、有機硫和部分二氧化碳的溶液在再生塔內高溫低壓的工況下將吸收的硫化氫等成分解析出來實現溶液再生，溶液再生的熱源來自于再生塔底部重沸器的加熱蒸汽。目前溶液再生質量主要通過再生塔頂溫度控制重沸器的加熱蒸汽流量，從而實現溶液再生質量的控制。

4、首先，由于再生塔頂溫度參數滯后大，且其與溶液再生質量沒有直接的數值對應關系和函數關系，基本上都是憑經驗操作；對脫硫裝置每小時幾十噸到幾百噸的溶液循環量而言，其蒸汽的耗量是與再生塔頂溫度控制高低息息相關的。為了保證溶液再生質量，通常都將再生塔頂溫度的富余量控制很高，導致重沸器蒸汽消耗過高造成能源的浪費；同時還會加快溶液的變質，縮短溶液的使用壽命；另外還會增加溶液中水和溶液的蒸發量，從而增加了裝置的水耗量和溶液的消耗量。

5、其次，通過定期對再生后的溶液成分進行人工分析，然后再根據人工分析結果采取相應措施對溶液質量進行調整，如補充溶液等。現有脫硫裝置溶液再生質量的控制是依靠人工取樣分析，操作人員再根據人工分析數據對脫硫裝置進行操作調整，存在操作調整嚴重滯后，不能滿足高產品質量、高環保要求的脫硫裝置精細化操作要求。

6、最后，在運行過程中，存在人工操作調整頻繁高、操作調整滯后、易對脫硫系統造成擾動，人工操作不及時或操作不當會輕則導致產品天然氣質量不合格，重則導致脫硫裝置發生串壓、聯鎖停車等事故事件發生，造成天然氣放空燃燒，浪費能源。

技術實現思路

1、本發明所要解決的首要技術問題是現有天然氣脫硫采用再生塔塔頂溫度控制蒸汽的加入量存在滯后性且脫硫溶液的再生質量靠人工取樣分析后指導調整，同樣存在滯后性的問題；其次是再生塔頂溫度的富余量控制很高，導致重沸器蒸汽消耗過高、水耗量和溶液的消耗量增大以及溶液使用壽命縮短的問題。

2、本發明第一目的提供一種脫硫溶液再生質量在線監控系統，包括相互連通的脫硫裝置和脫硫溶液再生裝置；

3、所述脫硫裝置包括脫硫塔；所述脫硫溶液再生裝置包括再生塔，所述再生塔和所述脫硫塔連通，所述再生塔底部連通有重沸器，所述重沸器上連通有加熱蒸汽管且加熱蒸汽管上設置有流量計和調節閥；

4、重沸器內設有蒸汽盤管，半貧液從再生塔中部接入重沸器底部，氣相介質從重沸器頂部的管線接入再生塔塔釜的上部，貧液從重沸器底部管線接入再生塔塔釜下部；

5、所述脫硫溶液再生質量在線監控系統還包括控制器；所述脫硫塔頂部連通有重力分離器，所述重力分離器的出口管線上設置有硫化氫在線分析儀和總硫在線分析儀；所述再生塔塔頂設置有溫度測量儀；

6、所述脫硫塔的貧液入塔垂直管線上設置有差壓變送器；差壓變送器的上下取壓口分別按垂直方向設置在貧液入塔垂直管線上，且取樣口之間的距離不小于脫硫塔塔釜上安裝的現場液位計單臺測量范圍的2倍；

7、所述流量變送器、差壓變送器、硫化氫在線分析儀、總硫在線分析儀、溫度測量儀、流量計以及調節閥均與所述控制器信號連接。

8、采用上述技術方案的情況下，本發明通過差壓變送器、硫化氫在線分析儀、總硫在線分析儀、流量計以及溫度測量儀，將這些儀器測量得到的數值輸入控制器中，通過控制器的綜合處理，發出采用何種方式對調節閥進行調節，更加準確和及時的調整加熱蒸汽進入重沸器中的量，在確保再生得到的貧液質量合格的情況下還避免了加熱蒸汽的浪費，從而節約能耗。

9、作為一種可能的設計，所述脫硫塔和所述再生塔之間連通的富液、貧液管路上設置具有富液閃蒸、富液過濾、貧富液換熱以及貧液冷卻功能的系統裝置，所述系統裝置的富液入口端和所述脫硫塔底部連通，系統裝置的貧液入口端和所述再生塔底部連通，系統裝置的貧液出口端和所述脫硫塔頂部連通，系統裝置的富液出口端和所述再生塔頂部連通。

10、作為一種可能的設計，所述控制器包括溫度調節比例積分微分調節器、差壓變化率調節比例積分微分調節器以及流量調節比例積分調節器。

11、本發明第二目的提供一種脫硫溶液再生質量在線監控方法，基于前述脫硫溶液再生質量在線監控系統實現；

12、當出脫硫塔的塔頂凈化氣中硫化氫含量≥第一設定值或總硫含量≥第二設定值時，控制器調控為：采用再生塔塔頂溫度自動控制所述重沸器蒸汽調節閥的開度；

13、當再生塔塔頂溫度＞設定溫度時，調節閥的開度減小；當再生塔塔頂溫度＜設定溫度時，調節閥的開度增大。

14、采用上述技術方案的情況下，將出脫硫塔的塔頂凈化氣中硫化氫含量和總硫含量作為是否采用再生塔塔頂溫度來控制調節閥的開度的依據，避免了現有技術中籠統的將再生塔塔頂溫度來控制調節閥開度的依據，且克服了再生塔塔頂溫度和再生質量沒有直接的數值對應關系和函數關系，基本上都是憑經驗操作的問題，以及克服了現有技術中需要人工取樣分析帶來的滯后性問題。

15、作為一種可能的設計，當出脫硫塔的塔頂凈化氣中硫化氫含量＜第一設定值且總硫含量＜第二設定值時，采用如下方式自動控制重沸器蒸汽調節閥的開度；

16、所述在線監控系統還包括測量脫硫塔上取壓口和脫硫塔下取壓口之間壓差的差壓變送器；

17、根據δp＝ρgδh計算差壓變送器測量范圍對應的δp計值，ρ為來自再生塔的脫硫溶液貧液在進入脫硫塔工況溫度下的理論密度，單位為kg/m3，g為重力加速度，δh為脫硫塔貧液入口管線上差壓變送器上取壓口和下取壓口之間的距離；

18、根據差壓變送器實際測量所得到的δp值，根據式(i)計算δp的變化率δp％；

19、δp％＝[δp-δp計]/δp計×100％(i)

20、當δp％＞設定變化率值時，調節閥的開度增大；當δp％＜設定變化率值時，調節閥的開度減小。

21、采用上述技術方案的情況下，將脫硫塔塔頂凈化氣的硫化氫含量和總硫含量作為切斷和啟用再生塔塔頂溫度控制調節閥開度的依據；當處于切斷再生塔塔頂溫度控制狀態時，通過差壓變化率作為調節閥開度調整的依據；當δp％＞設定變化率值時，調節閥的開度增大；當δp％＜設定變化率值時，調節閥的開度減小。

22、本發明的有益效果為：

23、1.本發明公開的脫硫溶液再生質量在線監控系統及監控方法實現了脫硫溶液再生質量在線監測與判斷，提出了具體的判斷指標值，解決了現有脫硫溶液再生質量需通過人工取樣分析，并根據經驗判斷再生質量是否合格。

24、2.脫硫溶液再生質量在線監控系統及監控方法為操作人員對脫硫裝置溶液再生質量的故障預判和提前處理提供了操作依據和時間，從而減少停車次數。

25、3.脫硫溶液再生質量在線監測與判斷結果應用于蒸汽流量調節，可在保證天然氣產品質量的前提下，實現再生塔塔頂溫度最低，從而極大的降低了重沸器的蒸汽耗量，實現節能的目的。