一種脫硫發泡在線監測系統及在線監測方法與流程

本發明涉及天然氣凈化，具體涉及一種脫硫發泡在線監測系統及在線監測方法。

背景技術：

1、原料天然氣經脫硫、脫水后成為產品天然氣外輸。脫硫裝置是實現天然氣脫硫、工業過程氣脫硫、尾氣合格外排的常用處理裝置，其廣泛應用于石油、化工、火力發電等行業。

2、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。在運行過程中，由于上游井站帶來的各種添加物、溶液循環利用過程中產生的降解產物等會造成脫硫溶液發泡攔液。

3、溶液發泡是脫硫裝置常見的一種生產異常情況，在脫硫塔和再生塔內表現最為明顯。溶液發泡后需要操作人員進行循環量等裝置操作的調整，同時還需人工加注阻泡劑控制和降低溶液發泡的程度。在運行過程中脫硫溶液是否發泡及發泡的程度、阻泡劑的加注時間及加注量，需要操作人員根據脫硫裝置的相關參數變化進行判斷，因此脫硫溶液發泡的處置是否及時與操作員工的操作經驗及責任心息息相關。脫硫溶液發泡處置不及時，輕則脫硫裝置波動，造成產品天然氣質量不合格；若溶液發泡嚴重，會造成嚴重攔液導致沖塔，重則導致脫硫裝置發生串壓、聯鎖停車等事故發生，造成天然氣放空燃燒，浪費能源，同時導致天然氣帶液嚴重，加劇脫硫溶液的損耗。

4、《天然氣》(gb?17820-2018)實施，對天然氣質量指標的硫化氫和總硫含量大幅提高，再加上環保要求的提高，導致現有人工手動處置溶液發泡的方式不能滿足高質量產品、高環保要求的脫硫裝置精細化操作要求。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是現有手動添加阻泡劑存在的上述問題。

2、第一目的在于提供一種脫硫發泡在線監測系統，包括脫硫裝置、脫硫溶液再生裝置、控制器以及阻泡劑自動添加裝置，脫硫裝置的富液出料端和脫硫溶液再生裝置的進料端連通，脫硫溶液再生裝置的貧液出料端和脫硫裝置的脫硫溶液進料端連通，阻泡劑自動添加裝置與所述脫硫裝置和所述脫硫溶液再生裝置均連通；

3、所述脫硫裝置包括吸收塔和用于測量吸收塔塔釜內上部液位和下部液位之間壓差的第一差壓變送器，第一差壓變送器和阻泡劑自動添加裝置的信號均接入控制器。

4、采用上述技術方案的情況下，上述脫硫發泡在線監測系統主要用于實現脫硫裝置溶液發泡在線監測與判斷，并根據發泡趨勢通過控制器自動加注阻泡劑，避免脫硫溶液發泡操作調整不及時導致脫硫裝置發生波動造成的產品天然氣質量不合格、天然氣放空、裝置串壓、聯鎖停車、設備故障等事故。

5、作為一種可能的設計，所述脫硫溶液再生裝置包括再生塔和用于測量再生塔塔釜上部液位和下部液位之間壓差的第二差壓變送器，第二差壓變送器的信號接入所述控制器。通過差壓變送器來測量塔釜上部液位和下部液位之間的差壓變化，通過差壓變化來判定發泡趨勢，用于控制阻泡劑的自動加入。

6、作為一種可能的設計，所述吸收塔塔釜上設置有用于測量上部液位的第一現場液位計和用于測量下部液位的第二現場液位計，所述第一差壓變送器的測量范圍為第一現場液位計的下取壓口和第二現場液位計下取壓口之間的距離。第一現場液位計和第二現場液位計之間可無其它現場液位計，也可有1臺或多臺現場液位計。

7、作為一種可能的設計，所述再生塔塔釜上設置有用于測量上部液位的第三現場液位計和用于測量下部液位的第四現場液位計，所述第二差壓變送器的測量范圍為第三現場液位計的下取壓口和第四現場液位計下取壓口之間的距離。第三現場液位計和第四現場液位計之間可無其它現場液位計，也可有1臺或多臺現場液位計。

8、作為一種可能的設計，所述阻泡劑自動添加裝置包括阻泡劑輸送裝置和脫硫溶液低位裝置，所述阻泡劑輸送裝置的出料端和脫硫溶液低位裝置出料端連通且連通管路上分別設置有電磁閥以及連通處設置有擴大管，所述擴大管與所述脫硫裝置和脫硫溶液再生裝置均連通且連通管路上分別設置有電磁閥；優選地，所述脫硫溶液低位裝置包括脫硫溶液低位罐，所述脫硫溶液低位罐和所述擴大管底部回流管路連通且連通管路上設置有電磁閥，所述脫硫溶液低位罐還設置有立式泵，所述立式泵的出料端和所述擴大管連通且連通管路上設置有電磁閥。

9、通過控制這些電磁閥的開閉，立式泵和計量泵的啟動或停止，從而提前加入阻泡劑，且采用脫硫溶液作為載體，將阻泡劑有效輸送至吸收塔或脫硫溶液再生塔，有效避免了起泡現象的發生。

10、作為一種可能的設計，所述阻泡劑輸送裝置包括阻泡劑儲罐，阻泡劑儲罐出口管線上設置有計量泵，所述計量泵的出料端和所述擴大管連通。

11、作為一種可能的設計，所述擴大管上連通有放空管，所述放空管上設置有電磁閥，所述擴大管上還設置有壓力變送器。

12、作為一種可能的設計，所述脫硫裝置的出料端和所述溶液再生裝置的進料端之間還設置有相互連通的脫硫閃蒸裝置和系統裝置，所述脫硫閃蒸裝置和所述脫硫裝置的出料端連通。

13、本發明第二目的在于提供一種脫硫溶液發泡在線監測方法，其特征在于，基于前述脫硫發泡在線監測系統實現；

14、根據p＝ρgh計算所述第一差壓變送器測量范圍內對應的δp1計值，通過第一差壓變送器測量值δp1計算其變化率δp1％，計算公式如下：

15、δp1％＝(δp1-δp1計)/δp1計×100％(i)

16、其中：ρ為吸收塔內溶液在吸收工況下的理論密度，單位kg/m3；

17、g為重力加速度，9.8m/s2；

18、h為第一差壓變送器上取口和下取口內的高度，單位m；

19、當δp1％≥5％或δp1％變化率≥1％/秒時，所述阻泡劑自動添加裝置啟動且向所述脫硫裝置添加阻泡劑。

20、作為一種可能的設計，根據p＝ρgh計算所述第二差壓變送器測量范圍內對應的δp2計值，通過第二差壓變送器測量值δp2計算其變化率δp2％，計算公式如下：

21、δp2％＝(δp2-δp2計)/δp2計×100％(ii)

22、其中：ρ為再生塔內溶液在再生工況下的理論密度，單位kg/m3；

23、g為重力加速度，9.8m/s2；

24、h為第二差壓變送器上取口和下取口內的高度，單位m；

25、當δp2％≤-10％或δp2％變化率≥1％/秒，且所述脫硫裝置的阻泡劑添加未啟動時，所述阻泡劑自動添加裝置啟動且向所述脫硫溶液再生裝置添加阻泡劑。

26、作為一種可能的設計，所述阻泡劑自動添加裝置啟動的具體步驟如下：

27、當阻泡劑自動添加裝置接收來自控制器的啟動命令時，執行啟動條件的檢查；

28、當滿足啟動條件時，啟動立式泵且打開脫硫溶液低位罐和擴大管之間的回流管路上的電磁閥、打開立式泵和擴大管路連通管路上的電磁閥，計時60秒后關閉脫硫溶液低位罐和擴大管之間的回流管路上的電磁閥；

29、當壓力變送器的壓力達到0.4mpa時，停止立式泵且關閉和立式泵連接的電磁閥，同時打開放空管上的電磁閥；

30、當壓力變送器的壓力為零時，啟動計量泵且打開計量泵和擴大管之間連通管路上的電磁閥，當計量泵輸出的量達到設定值時，停止計量泵同時關閉放空管上的電磁閥以及計量泵和擴大管之間連通管路上的電磁閥；

31、啟動立式泵且打開脫硫裝置和擴大管之間連通管路上的電磁閥或打開脫硫溶液再生裝置和擴大管之間連通管路上的電磁閥，且同時啟動計時器；

32、當計時5分鐘結束時，停止立式泵且關閉其出料端連通管線上的電磁閥，且同時打開脫硫溶液低位罐和擴大管底部之間的回流管路上的電磁閥；

33、當壓力變送器的壓力為零時，關閉脫硫溶液低位罐和擴大管底部之間的回流管路上的電磁閥；

34、優選地，所述啟動條件包括計量泵未運行，與擴大管連通管路上的電磁閥均未通電；

35、優選地，所述δp1％、δp1％變化率、δp2％、δp2％變化率的設定值均可調。

36、本發明的有益效果為：

37、1.脫硫發泡在線監測系統實現溶液發泡在線監測與判斷，并能自動加注阻泡劑，降低了安全風險，提高了工作效率。

38、2.脫硫發泡在線監測系統實現了溶液發泡在線監測與判斷，提出了具體的判斷指標值(壓力變化速率或壓力變化率來作為啟動指標，將阻泡劑的加入量作為停止的指標)，解決了現有溶液發泡需通過人工取樣分析，并根據經驗加注阻泡劑數量，存在操作粗獷、滯后和調整不及時的問題。

39、3.脫硫發泡在線監測系統實現在線監測與判斷，為操作人員對脫硫溶液發泡的預判和提前處理提供了操作依據和時間，從而減少裝置的停車次數。

40、4.自動加注阻泡劑實現了精細化操作，替代人工加注操作，降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率；同時因阻泡劑及時加注可有效減少阻泡劑的耗量。

41、5.本發明公開的脫硫發泡在線監測系統適用于現有天然氣脫硫裝置、工業尾氣脫硫裝置、尾氣處理裝置，可廣泛應用于石油、化工、火力發電等行業，具有適用范圍廣泛、應用前景好。