CN102279082A

CN102279082A - 一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法

Info

Publication number: CN102279082A
Application number: CN2011100994899A
Authority: CN
Inventors: 杨明德; 陈镇; 刘吉; 宋莹华; 王欣昌; 党杰; 胡湖生; 吴玉龙
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: CN102279082B

Abstract

一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，该方法的步骤是：首先建立包含采样系统、监控站、工程师站和操作员站的监测网络，将采样系统安装在待监测的水冷器循环水回水管路上；然后根据水冷器冷却介质的类型，选择紫外分光、紫外荧光、光纤和近红外监测器中的一种或几种，在线监测水中有机物浓度的变化；工程师站根据监测数据和监测范围，判定管路中泄漏介质的种类；操作员站根据管路中泄漏介质的种类，确定发生泄漏水冷器的类型，初步确定泄漏水冷器所在区域；然后在泄漏区域内采用便携式监测仪查找发生泄漏的水冷器。该方法采用多种监测器和便携仪式监测仪能快速确定泄漏水冷器，及时排除安全隐患，节省了大修时排查漏点的时间，有效减少了工作量。

Description

一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法

技术领域

本发明涉及一种石油化工水冷器泄漏在线监测系统及监测方法。

背景技术

由于装置老化、检修质量、密封损坏、操作波动等原因，水冷器的泄漏是国内石化企业中一个普遍存在的问题。水冷器的泄漏将造成以下问题：①导致水污染，增加污水处理费用，如果发现不及时则需要置换大量的新鲜水并加入大量的防腐、杀菌等药剂，循环水系统需一个月甚至几个月才能逐渐稳定下来，严重地影响正常的生产工作；②给生产带来严重的安全隐患，如发生事故将造成巨大的经济损失；③对于包含上百台水冷器的系统，泄漏发生后，仅在循环水进口、出口测出水中油的浓度很难查出泄漏的位置，而逐台排查则需要大量的人力和时间。所以采取简单、准确而又实时的手段对循环水进行监测，可以实现在线连续监测循环水中各种有机物浓度并迅速及时找到水冷器泄漏点，才能解决石化企业循环水系统有机物泄漏的问题，避免由于有机物泄漏造成的经济损失。

目前国内外水中有机物的分析方法主要有：重量法、比浊法、红外光度法、紫外分光光度法、荧光分光光度法、气相色谱法、近红外损耗波吸收光谱法、激光光纤技术。以下介绍上述方法的特点：

重量法：原理是先用萃取剂从酸化后的废水中萃取有机物，蒸除萃取剂后，称重。此方法不受油品种类的限制，但其操作复杂，灵敏度低。只适合测定10mg/L以上的废水。

比浊法：原理是在互不相溶的水和有机物二元体系中，加入一定量的可溶性物质，在有机物含量极低的情况下，溶液浊度和有机物含量成正比。该法所测结果偏低，此外重复性和准确度都较差。此法很少使用。

红外光法：基本原理是先用萃取剂萃取水中的有机物，利用有机物的甲基、次甲基在红外区特征吸收峰。对同一有机物，浓度与其吸收量成正比。红外法适用于测定0.1～200mg/L的废水。此方法做为标准方法被国内外广泛接受，但受其他有机物的干扰大。

紫外分光法：石油产品中芳香类化合物在紫外光区有特征吸收。在实际测定中应根据实际情况而选用不同的波长。一般用正己烷萃取提高结果准确度。紫外分光光度法操作简单、精度高、灵敏度高。

紫外荧光法：原理是水中有机物在紫外线照射下产生荧光。当水中有机物含量很低时，荧光强度与含油量成正比。荧光光度法由于灵敏度高、选择性好而受到重视。其测定范围为0.002～20mg/L。

气相色谱法：一种高效的分离分析方法。

近红外吸收光谱法：利用富集在光传感器的有机分子与在损耗波长中传播的光相互作用在近红外区形成吸收光谱，从而可根据不同的特征光谱测定水样中的有机物含量。

光纤法：将经过化学处理的光纤探头插入水中。水中有机物使吸附层处的内外反射光量减少，导致光纤末端光密度减少。光密度的损失和水中有机物含量有关。

近红外光谱法：有机物在波长范围为780-2526nm的电磁波区域内，近红外光谱吸收主要是含氢基团(OH，CH，NH，SH，PH)的倍频和合频吸收，几乎所有有机物的主要结构和组成都可以在它们的近红外光谱中找到信号，且谱图稳定。它操作简便，分析迅速；不破坏样品，不需对样品作任何预处理直接进行测定，近红外光在光纤中近乎无损传输，通过光纤很容易实现远距离、多点同时测量，适合现场和在线检测。

以上方法中，可以实现在线监测的有紫外分光法和紫外荧光法、近红外法及光纤法，但是这些技术在国内石化企业却应用很少。原因是：由于水冷器泄漏造成的有机污染物成分混杂，包括来自不同换热器的不同种类的油料、人为加入各种水处理剂以及干扰物等，加上水质颜色和颗粒等复杂背景的影响，没有一种在线仪器可以解决全部问题，并且受实际工况的影响也很大，使检测水冷器泄漏难度增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种石化企业水冷器泄漏在线监测方法，该方法采用多种在线监测器，结合监测数据、监测器类型和便携仪式监测仪快速确定泄漏水冷器。

本发明的技术方案如下：

一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，其特征在于该方法包括如下步骤

1)首先建立包含采样系统、监控站、工程师站和操作员站的监测网络；将采样系统安装在待监测的水冷器循环水回水管路上，所述的待监测的水冷器循环水回水管路包括单一循环水管路、总循环水管路和支线循环水管路，所述的采样系统包括监测器；

2)根据水冷器冷却介质的类型，选择紫外分光、紫外荧光、光纤和近红外监测器中的一种或几种，在线监测水中有机物浓度的变化，将监测器发出的电信号传输至监控站，转换为数字信号后传输至工程师站和操作员站；

3)在工程师站中根据监测器的监测数据和监测范围，判定管路中泄漏介质的种类：光纤监测器适用于水中大于C6的烃类介质的监测；紫外分光监测器适用于水路中含有不饱和键的直链烃类和苯环类有机物介质的监测；紫外荧光监测器适用于水路中苯环类有机物介质的监测；近红外监测器适用于水路中含有氢键的醇类和醚类有机物介质的监测；

4)操作员站根据管路中泄漏介质的种类，确定发生泄漏水冷器的类型，从而初步确定泄漏水冷器所在区域；

5)在泄漏区域内采用便携仪式监测仪对区域内每个水冷器出口水质进行检测，确定发生泄漏的水冷器。

当同一循环水回水管路采用两种以上不同类别的监测器时，在工程师站中，如果几种监测器同时监测到泄漏发生，管路中泄漏介质的种类属于这几种监测器监测范围的交集；如果一种或几种监测器监测到泄漏发生，其它监测器没有监测到泄漏，管路中泄漏介质的种类属于所有监测器监测范围中未监测到泄漏监测器监测范围的补集。

当总循环水回水管路和支线循环水回水管路分别安装同一种监测器时，在工程师站中，如果总循环水回水管道监测到泄漏发生，支线循环水回水管路没有监测到泄漏发生，支线循环水回水管路中不包含支线监测器监测范围内的泄漏介质。

当总循环水回水管路和支线循环水回水管路分别安装不同种监测器时，如果总循环水回水管道监测到泄漏发生，支线循环水回水管路没有监测到泄漏发生，在支线循环水回水管路不包含两种监测器检测范围交集内的冷却介质；如果总循环水回水管道没有监测到泄漏发生，支线循环水回水管路监测到泄漏发生，在支线循环水管路中泄漏介质属于支线监测器监测范围中两种监测器检测范围交集的补集。

与现有技术相比，本发明的特点在于：所建立的系统包含多种水中有机物含量的在线监测器，即光纤、紫外荧光、紫外分光和近红外监测器，同单一监测器相比，适用范围广，可以用于水中烷烃类、烯烃类、芳香烃类、醇类、酸类物质的在线监测，可以用于炼油厂、橡胶厂、石化厂等石化企业循环水水质的监测；本方法可以在线监测水质变化，如果发生泄漏，可以快速将监测器的数据信号转换后传送至监控站，可以及时确定水冷器泄漏发生的区域；根据采样系统的位置和监测器的种类，能够判定水中泄漏有机物的类别，进一步缩小泄漏水冷器的分布区域；使用便携式监测仪到现场水冷器出口采样，更准确地确定发生泄漏的水冷器位置，提高了查漏的速度。整个系统能够避免环境污染，节约水耗和药剂的消耗、及时排除安全隐患，并且节省大修时排查漏点的时间。

附图说明

图1为在线监测系统构成图。

图2为泄漏介质种类判断逻辑图。

图3为丁苯车间的水冷器分布。

图4为某石化厂苯乙烯车间水冷器分布示意图。

具体实施方式

系统的建立：

1)建立在线监测系统。在线监测系统的特征在于该系统包括现场采样系统、监控站、工程师站和操作员站三部分，如图1所示：

A.现场采样系统选择紫外分光、紫外荧光、光纤和近红外监测器中的一种或几种配合对循环水水样进行在线监测，同时将监测信号转换为电信号，远传至监控站；

B.监控站包含控制柜、下位机、输入/输出模块、电源，实现对现场信号(紫外、光纤检测信号，泵开关量信号)的采集、信号的逻辑运算与诊断以及将数据和诊断结果传送到操作员站等功能；

C.工程师站包含上位机和显示器，实现逻辑运算程序的编写，修改以及下装到监控站及操作员站。

D.操作员站包含上位机和显示器，实现数据的显示、记录、报警。

2)根据石化企业水冷器分布，确定监测点位置，选择监测器种类。选择水冷器、车间或者装置的循环水出水管路为监测点位置，根据该车间或装置内水冷器的冷凝介质种类选取监测技术，在线监测水中有机物浓度的变化，将监测器发出的电信号传输至监控站，转换为数字信号后传输至工程师站和操作员站。

其中，光纤监测器适用于水中大于C6的烃类介质的监测；紫外分光监测器适用于水路中含有不饱和键的直链烃类和苯环类有机物介质的监测；紫外荧光监测器适用于水路中苯环类有机物介质的监测；近红外监测器适用于水路中含有氢键的醇类和醚类有机物介质的监测；

3)操作员站根据管路中泄漏介质的种类，确定发生泄漏水冷器的类型，从而初步确定泄漏水冷器所在区域。系统发生报警后，对于含有几种监测技术的采样系统，因为各种监测器对水冷器冷却介质的敏感度不同，可以根据几种监测技术的读数，判断水冷器泄漏的冷却介质的种类，缩小泄漏水冷器的分布区域，如图2所示。

图2为泄漏介质种类判断逻辑图。当同一循环水回水管路采用两种以上不同类别的监测器时，在工程师站中，如果几种监测器同时监测到泄漏发生，管路中泄漏介质的种类属于这几种监测器监测范围的交集；如果一种或几种监测器监测到泄漏发生，其它监测器没有监测到泄漏，管路中泄漏介质的种类属于所有监测器监测范围中未监测到泄漏监测器监测范围的补集。

系统发生报警并确定泄漏水冷器分布区域后，除采样系统所在监测点外，如现场车间或者装置内有其它循环水采样口，可采水样后用便携式检测仪进行离线测量，确定发生泄漏的水冷器或排除部分未发生泄漏水冷器。

实施例

实施例1：图3为某橡胶厂丁苯车间水冷器分布示意图，车间水冷器的冷却介质为苯乙烯和润滑油，本监测装置在车间总出口处设置一个采样口，串联安装一套光纤在线监测器和紫外荧光在线监测器，光纤在线监测器可以监测水中两种水冷介质的变化，15秒采取一个数据；而紫外荧光在线监测器只能监测水中苯乙烯含量的变化，每1秒钟采集一个数据。

监测50天的结果表明，光纤监测器的读数大于50ppm，而紫外荧光监测器的读数在1.5～2.5ppm之间，说明该车间存在泄漏现象，并且泄漏的水冷器为润滑油换热器。

实施例2：某石化厂烯烃车间循环水分离热区水冷器水冷介质为C2～C4的烯烃类物质，所以在热区出口安装紫外分光在线监测器，监测水中不饱和烃类的含量变化，每1秒钟采集一个数据。

监测50天的试验结果表明，紫外分光光度计的读数在8～12ppm之间，证明该车间分离热区存在泄漏现象。

实施例3：某炼油厂MTBE装置含有甲醇水冷器，在该装置循环水出口安装一台近红外在线检测仪，监测循环水中的甲醇含量，每10秒采集一个数据。监测结果表明，近红外读数在100ppm左右，证实该装置甲醇水冷器存在泄漏现象。

实施例4：图4为某石化厂苯乙烯车间水冷器分布示意图，循环水冷介质为烃类物质，在总回水管路和支线回水管路分别安装光纤在线监测器，监测水中烃类的含量变化，每15秒钟采集一个数据。

监测50天的试验结果表明，总回水管路的读数大于50ppm，支线回水管线读数在1.0～2.0ppm之间，证明该车间支线回水管线水冷器之外的水冷器存在泄漏现象。

Claims

1.一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

2.权利要求1所述的一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，其特征在于：当同一循环水回水管路采用两种以上不同类别的监测器时，在工程师站中，如果几种监测器同时监测到泄漏发生，管路中泄漏介质的种类属于这几种监测器监测范围的交集；

如果一种或几种监测器监测到泄漏发生，其它监测器没有监测到泄漏，管路中泄漏介质的种类属于所有监测器监测范围中未监测到泄漏监测器监测范围的补集。

3.权利要求1所述的一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，其特征在于：当总循环水回水管路和支线循环水回水管路分别安装同一种监测器时，在工程师站中，如果总循环水回水管道监测到泄漏发生，支线循环水回水管路没有监测到泄漏发生，支线循环水回水管路中不包含支线监测器监测范围内的泄漏介质。

4.权利要求1所述的一种石油化工水冷器泄漏在线监测方法，其特征在于：当总循环水回水管路和支线循环水回水管路分别安装不同种监测器时，如果总循环水回水管道监测到泄漏发生，支线循环水回水管路没有监测到泄漏发生，在支线循环水回水管路不包含两种监测器检测范围交集内的冷却介质；如果总循环水回水管道没有监测到泄漏发生，支线循环水回水管路监测到泄漏发生，在支线循环水管路中泄漏介质属于支线监测器监测范围中两种监测器检测范围交集的补集。