CN102680285A - 间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法和设备，排空阶段由样气排空装置对样气储存装置进行排空；取样阶段利用样气储存装置内所形成的负压环境开始对现场正压/微负压气源采样，样气经气固/气液分离装置过滤后进入样气储存装置；分析阶段由分析取样装置对样气进行抽取，经过除尘过滤装置过滤后送至在线分析仪器进行分析；定时排污阶段对气固/气液分离装置内积留的液固混合物进行排污，另外还公开一种应用于间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理装置，包括采样预处理机构、分析取样机构与采样控制机构。本发明解决了间歇式制气工艺气体在线正/负压取样难题，容易维护、结构简单、成本低廉、配置合理。
Description
技术领域
本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种应用于间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法和设备，可应用于燃气、化工、石化等行业间歇式循环制气工艺对应的气体成分检测。
背景技术
分析仪表特别是在线式分析仪表在工业生产过程中的应用是未来检测设备领域的发展趋势，近年来国际上对气体成分的在线分析技术正在快速发展，通过直接测量气体成分来对反应过程进行控制要比传统间接测量的方法更加的高效与准确。但是与通用型仪表相比，气体在线式分析仪表的使用受工况条件的制约较大，气体取样点的正/负压环境、样气中的水分与粉尘等等都会影响分析仪的正常使用，此外，在线式分析仪表根据检测原理不同往往还存在一个仪器本身的固有响应时间，因此为了克服环境及仪器本身的影响需要针对不同工艺条件设计和配置专用的样气处理装置，要求较高。
循环催化裂化工艺在化工生产过程中是较为重要的一种工艺，其共性特点是整个生产过程由准备期和生产期循环交替进行，对于这种生产工艺场合，如果采用连续在线式的采样预处理装置会存在以下两点不足，首先是取样时间受生产期时间与仪器本身响应时间双重限制，会发生取气过慢的情况，分析仪器的供气量无法得到保证，其次是所取样气的成分会受到上一采集周期样气成分干扰。
发明内容
本发明的目的在于针对循环催化裂化工艺样气取样处理中的工程难题和现有连续式取样技术的不足，提出一种应用于间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法和装置，从而使整套装置维护量小、结构简单、成本低廉、配置合理。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法，包括以下步骤：
(1)排空：在排空阶段由样气排空装置对样气储存装置进行排空，使其达到一定的负压环境；
(2)取样：在取样阶段利用样气储存装置内所形成的负压环境开始对现场正压/微负压气源进行采样，样气经过气固/气液分离装置过滤后进入样气储存装置；
(3)分析：在分析阶段由分析取样装置对样气储存装置内的样气进行抽取，样气经过除尘过滤装置过滤后送至在线分析仪器进行分析；
(4)定时排污：在定时排污阶段对气固/气液分离装置内积留的液固混合物进行排污。
步骤(1)中所述的负压环境的压力为-0.06～0.08MPa。
所述的排空阶段、分析阶段与定时排污阶段按照工艺周期在非制气阶段进行，所述的取样阶段按照工艺周期在制气阶段进行，利用样气储存装置内的负压环境在取样阶段快速取样，满足制气阶段的工艺时间限制，也可以保证每次取到的样气不受前一次样气成分的干扰，利用样气储存装置进行样气储存还可以为分析仪器提供连续、稳定的可用样气。
为实现上述方法，本发明还提出了一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，包括采样预处理机构、分析取样机构与采样控制机构，所述的采样预处理机构与分析取样机构依次连接，所述的采样预处理机构设置在设备的样气进口处，依次由气固/气液分离装置、样气排空装置与样气储存装置组成。
所述的气固/气液分离装置为封闭的筒锥体结构的逆流式旋风分离器，旋风分离器的进气管位于筒体结构上部，沿切向方向进入筒体，出气管位于筒体顶板中部轴向方向，出气管底部向筒体内延伸一段距离，顶部为90度弯管。
所述的旋风分离器还连接有储灰斗，该储灰斗与倒锥体结构连接，储灰斗出口连接排污管，旋风分离器在进气管之前、出气管之后以及排污管之下设有电磁阀。
所述的样气排空装置由三通不锈钢气管、电磁阀与真空泵依次连接组成，所述的三通不锈钢气管另外两端分别连接旋风分离器出气管后的电磁阀，及样气储存装置的进气接口。
所述的样气储存装置为密闭的不锈钢储气罐，该储气罐为立式罐体结构，顶部安装有绝压变送器，罐体一侧圆柱形部分下部设有进气接口，在另一侧圆柱形部分上部设有出气接口，在罐体底部设有排污出口，储气罐在出气接口后设有电磁阀。
所述的分析取样机构由除尘过滤装置、电磁阀与真空泵依次连接组成，所述除尘过滤装置为微孔筒式过滤器，由密闭的柱形不锈钢壳体与微孔滤芯构成，在壳体与滤芯之间为滤前气室，在滤芯腔体内为滤后气室，微孔筒式过滤器的进气口与滤前气室连接，出气口与滤后气室连接。
所述的采样控制机构由采样控制器与人机交互界面组成，所述采样控制器为可编程控制器，用于采集设备状态信息并根据控制程序实现不同阶段下电磁阀、真空泵的操作，所述人机交互界面为带触控功能的专用液晶显示器，用于将各设备的状态信息以直观的方式显示在屏幕上，采样控制器与人机界面之间通过通讯的方式进行数据交换。
与现有技术相比，本发明具有组合式、小型化、易维护、低成本、高性能的优点，将推动间歇式循环制气工艺气体在线采样预处理方法和装置综合性能的进一步发展，具体还包括以下优点：
(1)利用储气罐内形成的高负压环境在取样阶段实现现场正压、微负压气体的快速取样，可以保证在规定时间里获取足够的分析样气；
(2)由于有排空过程的存在，储气罐内取到的样气不会受到前一次样气成分的干扰；
(3)储气罐起到了气体缓冲的作用，可以为分析仪器提供连续、稳定的可用样气；
(4)定时排污安排在分析取样的同时进行，两者各自走自己的路径，中间由电磁阀隔开，互不干扰；
(5)不再需要反吹过程，减少使用与维护成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为采样预处理机构示意图；
图3为旋风分离器结构示意图；
图4为储气罐结构示意图；
图5为分析取样机构示意图；
图6为采样控制机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其结构如图1所示，该设备主要由采样预处理机构A、分析取样机构B与采样控制机构C三部分组成。
其中，采样预处理机构A的结构如图2所示，包括旋风分离器1、样气排空装置与储气罐8，采样预处理机构主要用于实现现场气体取样、预处理以及旋风分离器定时排污。
旋风分离器1的结构如图3所示，旋风分离器进气管2位于筒体结构上部，沿切向方向进入筒体，出气管也叫升气管3位于筒体顶板中部轴向方向，升气管底部向筒体内延伸一段距离，顶部为90度弯管。含尘气体由进气管切向进入，受器壁的约束向下作螺旋运动。在惯性离心力作用下，颗粒被抛向器壁而与气流分离，再沿壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下而上作螺旋运动，最后由顶部升气管排出。另外，旋风分离器1还连接有储灰斗4，与排灰口连接，储灰斗出口连接排污管，所述旋风分离器在进气管2之前设有第一电磁阀5，升气管3之后设有第二电磁阀6以及排污管之下设有第三电磁阀7。
储气罐8的结构如图4所示，为立式罐体结构，罐顶部安装有绝压变送器9，在罐体一侧圆柱形部分下部设有进气接口10，在另一侧圆柱形部分上部设有出气接口11，在罐体底部设有排污出口12，所述储气罐在出气接口之后还设有第四电磁阀13。
样气排空装置依次由三通不锈钢气管14、第五电磁阀15与第一真空泵16连接组成，三通气管另外两端一端连接旋风分离器升气管之后的第二电磁阀6，另一端连接储气罐的进气接口10，装置排空与取样的切换就是通过三通气管与其所连接的电磁阀来实现的，当装置处于排空阶段时，第一电磁阀5、第三电磁阀7、电磁阀22关闭，第二真空泵23关闭，第一真空泵16打开，第二电磁阀6、第五电磁阀15、第四电磁阀13打开。当系统达到最大真空度时，排空过程结束，第一真空泵16关闭，第四电磁阀13、第六电磁阀22关闭，此时旋风分离器与储气罐均处于负压状态。当装置处于取样阶段时，第一真空泵16、第二真空泵23关闭，第三电磁阀7、第五电磁阀15、第四电磁阀13、第六电磁阀22关闭，第一电磁阀5、第二电磁阀6打开。现场样气通过旋风分离器进入储气罐，当储气罐压力与外界气源达到平衡时，取样过程结束，第一电磁阀5、第二电磁阀6关闭。
分析取样机构B的结构如图5所示，由除尘过滤装置、电磁阀22与第二真空泵23依次连接组成，除尘过滤装置为微孔筒式过滤器，由密闭的柱形不锈钢壳体17与微孔滤芯18构成，滤芯可以是一个或多个，本发明为一个，为非金属纤维材料，可采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，本发明优选聚四氟乙烯为滤芯材料制成筒式结构，用于过滤烟气中的粉尘；在壳体与滤芯之间为滤前气室，在滤芯腔体内为滤后气室，所述过滤器的进气口20与滤前气室连接，出气口21与滤后气室连接。当装置处于分析阶段时分析时真空泵16关闭，第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀7、第五电磁阀15关闭，第二真空泵23打开，第四电磁阀13、第六电磁阀22打开，样气在经过微孔筒式过滤器过滤后以恒定的流量被送往在线分析仪器，当分析过程结束时，第二真空泵23关闭，第六电磁阀22关闭。此外，当有需要时定时排污过程也在分析阶段同时进行，两者互不干扰，当排污时第一真空泵16关闭，第一电磁阀5、第二电磁阀6、第五电磁阀15关闭，第三电磁阀7打开，当排污过程结束时，第三电磁阀7关闭。
采样控制机构C的结构如图6所示，由采样控制器24与人机交互界面25组成。采样控制器为可编程控制器，用于采集设备状态信息并根据控制程序实现不同阶段下电磁阀、真空泵的操作，所述人机交互界面为带触控功能的专用液晶显示器，用于将各设备的状态信息以直观的方式显示在屏幕上，采样控制器与人机界面之间通过通讯的方式进行数据交换。采样控制机构是装置的控制核心，对其他两个机构的运行进行控制。
上面对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)排空：在排空阶段由样气排空装置对样气储存装置进行排空，使其达到一定的负压环境；
(2)取样：在取样阶段利用样气储存装置内所形成的负压环境开始对现场正压/微负压气源进行采样，样气经过气固/气液分离装置过滤后进入样气储存装置；
(3)分析：在分析阶段由分析取样装置对样气储存装置内的样气进行抽取，样气经过除尘过滤装置过滤后送至在线分析仪器进行分析；
(4)定时排污：在定时排污阶段对气固/气液分离装置内积留的液固混合物进行排污。
2.根据权利要求1所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的负压环境的压力为-0.06～0.08MPa。
3.根据权利要求1所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法，其特征在于，所述的排空阶段、分析阶段与定时排污阶段按照工艺周期在非制气阶段进行，所述的取样阶段按照工艺周期在制气阶段进行，利用样气储存装置内的负压环境在取样阶段快速取样，所述的样气储存装置进行样气储存并为分析仪器提供连续、稳定的可用样气。
4.一种如权利要求1所述的间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理方法所用的设备，包括采样预处理机构、分析取样机构与采样控制机构，所述的采样预处理机构与分析取样机构依次连接，其特征在于，所述的采样预处理机构设置在设备的样气进口处，依次由气固/气液分离装置、样气排空装置与样气储存装置组成。
5.根据权利要求4所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的气固/气液分离装置为封闭的筒锥体结构的逆流式旋风分离器，旋风分离器的进气管位于筒体结构上部，沿切向方向进入筒体，出气管位于筒体顶板中部轴向方向，出气管底部向筒体内延伸一段距离，顶部为90度弯管。
6.根据权利要求5所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的旋风分离器还连接有储灰斗，该储灰斗与倒锥体结构连接，储灰斗出口连接排污管，旋风分离器在进气管之前、出气管之后以及排污管之下设有电磁阀。
7.根据权利要求4所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的样气排空装置由三通不锈钢气管、电磁阀与真空泵依次连接组成，所述的三通不锈钢气管另外两端分别连接旋风分离器出气管后的电磁阀，及样气储存装置的进气接口。
8.根据权利要求4所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的样气储存装置为密闭的不锈钢储气罐，该储气罐为立式罐体结构，顶部安装有绝压变送器，罐体一侧圆柱形部分下部设有进气接口，在另一侧圆柱形部分上部设有出气接口，在罐体底部设有排污出口，储气罐在出气接口后设有电磁阀。
9.根据权利要求4所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的分析取样机构由除尘过滤装置、电磁阀与真空泵依次连接组成，所述除尘过滤装置为微孔筒式过滤器，由密闭的柱形不锈钢壳体与微孔滤芯构成，在壳体与滤芯之间为滤前气室，在滤芯腔体内为滤后气室，微孔筒式过滤器的进气口与滤前气室连接，出气口与滤后气室连接。
10.根据权利要求4所述的一种间歇式循环制气工艺的气体在线采样预处理设备，其特征在于，所述的采样控制机构由采样控制器与人机交互界面组成，所述采样控制器为可编程控制器，用于采集设备状态信息并根据控制程序实现不同阶段下电磁阀、真空泵的操作，所述人机交互界面为带触控功能的专用液晶显示器，用于将各设备的状态信息以直观的方式显示在屏幕上，采样控制器与人机界面之间通过通讯的方式进行数据交换。
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