Введение к работе
Актуальность темы
В состав природного и нефтяных попутных газов, идущих на переработку, входят ернистые вещества, такие как сероводород и меркаптаны.
В настоящее время способы очистки природного газа от сероводорода юноэтаноламином (МЭА) и диэтаноламишм (ДЭА) продолжактг занимать [омишфующее место в газо-нефтсперерабатывающей нромьппленности.
В газах известных месторождений содержание сероводорода колеблется в широких ределах и составляет от 0.2 до 15% об.
Присутствие сероводорода в газе вызывает коррозию используемого оборудования, а акже способствует быстрому отравлению катализаторов.
Сероводород является источником в производстве продуктов, пригодных для нужд ародного хозяйства, таких как элементарная сера, серная кислота, моющие средства, нсектициды и бытовые одерашы.
Заметим, что в процессах очистки, опасность могут представлять аварийные ыбросы природных газов и продуктов их переработки. Обладая резким неприятным апахом, сероводород опасен для здоровья человека, поэтому необходимо вести контроль онцентрации сероводорода в воздухе рабочей зоне предприятия.
Автоматизация технологического процесса очистки природного газа напрямую вязана со своевременным определением концентрации сероводорода на входных и ыходных точках процесса сероочистки. Эти данные позволяют, прежде всего, птимизировать нормы расхода моноэтаноламина или диэтаноламипа, которые напрямую лияют на предельное значение концентрации сероводорода в очищенном газе.
Анализ отечественных и зарубежных разработок определения конценграции ероводорода в технологических газах и природной среде показал, что существующие в астоящее время электрохимические и фотоколориметрические газоанализаторы не твечают предъявляемым к ним требованиям в процессах сероочистки по диапазону змерения, быстродействию, взрывозащите.
В связи с этим представляется актуальным создание взрывозащитных втоматических газоанализаторов концентрации сероводорода с расширенным иапазоном измерения, с улучшенными динамическими характеристиками, способных аботать как в автоматизированных системах управления технологическим процессом, ак и в системах экологического мониторинга.
Цель и задачи работы
Целью работы является теоретическое и экспериментальное обоснование удобно: для инструментальной реализации и автоматизации метода контроля концентрації сероводорода и создание на его основе автоматических газоанализаторов сероводорода широким диапазоном измерения, с улучшенным быстродействием для котрая технологических процессов сероочистки природного газа и воздуха рабочей зон предприятия.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности исподъздашш
ионометрического метода анализа для достижения сформулированной цели;
2. Построение математических моделей статических и динамических характеристи
ионометрического первичного измерительного преобразователя (ПИП) и и
экспериментальное подтверждение;
3. Оптимизация режимных и конструктивных параметров ионометрического ПИП н
основе метрологических показателей;
4. Разработка на основе полученных результатов автоматических ионометрически
газоанализаторов с расширенным диапазоном измерения для ведения непрерывног
контроля сероводорода в процессах сероочистки природного газа и воздух
промышленной зоны;
5. Выбор метрологического обеспечения разрабатываемых газоанализаторо
сероводорода.
Методика исследований В диссертационной работе использованы методы системного анализ; математического моделирования, технической кибернетики, системотехники метрологии.
Научная ценность
1. Теоретически и экспериментально обосновано, применение ионометрического метод
для автоматизации непрерывного процесса контроля сероводорода в процесс
сероочистки природного газа в широком диапазоне концентрации в соответствии
требованиями технического задания;
2. Построены модели статических и динамических характеристик (СХ и ДХ
ионометрического ПИП с сульфидселеггавным электродом, учитывающие впияни
основных параметров преобразователя и неинформативных параметров анализируемо
среды. Модели СХ и ДХ подтверждены экспериментально;
3. Осуществлен выбор основных конструктивных параметров ионометрического ПИИ
(состав и физико-химические характеристики индикаторного раствора, режимные и
конструктивные параметры преобразователя и др.) на основе точностных показателей;
-
Предложен и технически реализован, на базе микропроцессорного преобразователя, тестовый метод измерения pS, что позволило практически устранить систематическую погрешность ионометрического ПИП;
-
Созданы автоматизированные взрывозашитные ионометрические газоанализаторы сероводорода для контроля процессов сероочистки природного газа и воздуха промышленной зоны с расширенным диапазоном измерения и улучшенным быстродействием.
Практическая ценность Разработанный їй основе проведенных исследований автоматизированный шофопроцессорньш газоанализатор «СУЛЬФИН» для ведения непрерывного контроля :ероводорода в процессах сероочистки природного газа, имеет взрывозащшное исполнение, расширенный динамический диапазон, разбитый на три поддиапазона: 0-100, 100-1000, 1000-ЮОООмг/м3 измерения, автоматическое переключение шкал, улучшенные ю сравнению с прототипами динамическими характеристиками. В газоанализаторе «пользуется тестовый алгоритм обработки измерительной информации, что позволяет практически исключить систематическую погрешность ПИП. Встроенный ііикропроцессорішій преобразователь используется для управления процессом измерения і обработки гомерительной информащш, в том числе для линеаризации СХ ПИП.
Разработанный переносной автоматический ионометрический газоанализатор типа <СУЛЬФАН-М» со шкалой измереїшя О-БОмг/м3 предназначен как для технологического сонтроля сероводорода, так и для измерения содержания сероводорода в воздухе іромьшглешіой зоны предприятий газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.
Осуществлен выбор метрологического обеспечения газоанализаторов (СУЛЬФИН» и «СУЛЬФАН-М» на основе динамических образцовых установок УСО и /TnC-OlHiS, выдержавших государственную аттестацию.
Разработанные газоанализаторы позволяют создать системы контроля и їегулировашя концентрации сероводорода в процессах сероочистки технологического аза, а также вести непрерывный эколгаический контроль окружающей Среды, как в іамках одного предприятия, так и в более крупных масштабах.
Реализация в промышленности Изготовленная экспериментальная партия макетов газоанализаторов прошла гроизводственные испытшшя на Московском нефтеперерабатывающем заводе;
2. Газоанализаторы сероводорода в количестве 5 штук установлены и эксплуатируютс!
на Оренбургском газоперерабатывающем заводе; 3.. Планируется установка газоанализаторов сероводорода «Сульфин» и «Сульфан-М на Рязанском газоперерабатывающем заводе.
Апробация работы
Основные результаты работы по созданию автоматизированньг ионометрических газоанализаторов сероводорода «Сульфин» и «Сульфан-М предназначенных для ведения непрерывного хонтроля сероводорода в процесса: сероочистки природного газа и воздуха промышленной зоны, были доложены на первої международном симпозиуме в Москве - «Техника и технология экологически чисты: химических производств» МГАХМ, «ЮНЕСКО», ]996г, на Московской научно технической конференции «Состояние и перспективы развития научных работ химическом машшюстроении» МГАХМ, 1997г, на Московской регионально! конференции «Инженерная экология» МГУИЭ, 1998г.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, изложенных на 14 страницах, иллюстрируется 32 рисунками, содержит 6 таблиц, список литературы включающий 84 наименование, четырех приложений, фотографии приборов.
