CN110174483A - 一种用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，依次包括采样机构、前级预处理机构、紧急切断机构及次级预处理机构；所述采样机构包括设于双关断排放隔离阀进口处的取样探头，双关断排放隔离阀的出口连接双关断吹扫针阀组，双关断吹扫针阀组通过高温电伴热一体化管缆内的样品管路依次连接前级预处理机构内的隔离球阀、蒸汽加热减压阀、紧急切断机构内的紧急切断阀、次级预处理机构内的截止阀、旁路过滤器、流路切换阀、进样流量计、进样过滤器、色谱分析仪。本发明解决了蒸汽中总有机碳的定量和定性检测问题、样品预处理系统的冷凝自排放问题、日常使用中的巡检和调整问题，保证了系统的长期运行的稳定系和可维护性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，属于石化在线分析仪技术领域。
背景技术
在石油化工生产装置中，广泛应用蒸汽作为传热媒体介质，作为各反应器、换热器、再沸器、管线等的加热的热源。换热过程考虑换热效率和换热系数通常加热与被加热介质之间的是通过金属换热面隔离，由于被加热样品的腐蚀性、加热蒸汽的腐蚀性，换热面的冷热分布对金属的作用、换热面两边较大压差等因素，存在着泄露造成工艺介质与蒸汽间互相污染的问题。
针对此类泄露的检测，一般采样过程都是对样品进行冷凝处理，然后用氮气对冷凝物进行鼓泡，可能的泄漏物因此被氮气带入可燃气体的检测池进行检测。但是在存在工艺介质组成成分复杂，特别是在工艺介质可溶于水的情况下，此种检测方法无效。另外，用氮气鼓泡的方式无法控制氮气量和样品进样量的配比，只能做定性分析，不能做定量分析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：如何定量和定性分析蒸汽中的工艺介质泄漏量。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，依次包括采样机构、前级预处理机构、紧急切断机构及次级预处理机构；所述采样机构包括设于双关断排放隔离阀进口处的取样探头，双关断排放隔离阀的出口连接双关断吹扫针阀组，双关断吹扫针阀组通过高温电伴热一体化管缆内的样品管路依次连接前级预处理机构内的隔离球阀、蒸汽加热减压阀、紧急切断机构内的紧急切断阀、次级预处理机构内的截止阀、旁路过滤器、流路切换阀、进样流量计、进样过滤器、色谱分析仪；
隔离球阀进口处、蒸汽加热减压阀出口处的高温电伴热一体化管缆内的吹扫管路通过快速接头相互连通，隔离球阀进口处的高温电伴热一体化管缆内的样品管路与一个样品疏水阀连通；蒸汽加热减压阀的蒸汽入口端通过一个针阀与蒸汽入口连通，蒸汽加热减压阀的蒸汽出口端连接一个蒸汽水阀，该蒸汽水阀的出口端及样品疏水阀的出口端均与冷凝水出口连通；
紧急切断阀进口处的高温电伴热一体化管缆内的吹扫管路与吹扫气源连通；
流路切换阀内设有两个三通阀，其中，三通阀一的端口二、端口五、端口一分别与旁路过滤器的出口端、泄露检测罐连接、三通阀二的端口三连接，三通阀二的端口四、端口六分别与进样流量计的进口端、自动标定阀的端口三连通，自动标定阀的端口二、端口一分别与泄漏检测罐、标气入口连通，泄漏检测罐通过一个箱体吹扫球阀与冷凝水出口连通。
优选地，所述前级预处理机构、紧急切断机构、次级预处理机构内各设有一个蒸汽加热器，三个蒸汽加热器的进口端分别通过一个针阀与蒸汽入口连通，出口端分别通过一个蒸汽水阀与冷凝水出口连通。
优选地，所述前级预处理机构、紧急切断机构、次级预处理机构的壳体上分别设有一个用于调整壳体内压力的呼吸阀；其中，次级预处理机构上的呼吸阀通过吹扫器冷却盘管与有毒气体探测器连通。
优选地，所述双关断排放隔离阀与双关断吹扫针阀组之间设有流量限流孔板；进样过滤器与色谱分析仪之间设有进样孔板；双关断吹扫针阀组通过孔板配对法兰连接高温电伴热一体化管缆。
优选地，所述前级预处理机构、紧急切断机构内还分别设有防冻电加热器。
优选地，所述前级预处理机构、紧急切断机构、次级预处理机构内各设有一温度表；蒸汽加热减压阀、截止阀出口处的高温电伴热一体化管缆内的样品管路上各接有一样品压力表；快速接头出口处的吹扫管路上接有吹扫器压力表。
优选地，所述旁路过滤器通过旁路流量计与冷凝水出口连通。
优选地，所述紧急切断阀与用于控制的阀门驱动气连通；流路切换阀、自动标定阀与色谱分析仪内的标定切换气连通。
优选地，所述紧急切断机构、次级预处理机构之间的高温电伴热一体化管缆内的样品管路与一个样品疏水阀连通。
优选地，所述次级预处理机构的壳体内部与依次通过吹扫气流量计及一个箱体吹扫球阀28与仪表风入口连通。
本发明解决了蒸汽中总有机碳的定量和定性检测问题、样品预处理系统的冷凝自排放问题、日常使用中的巡检和调整问题，保证了系统的长期运行的稳定系和可维护性。
附图说明
图1为本发明提供的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统的示意图；
图2为流量限流孔板的安装示意图；
图3为高温电伴热一体化管缆内样品管路和吹扫管路的示意图；
图4为前级预处理机构与紧急切断机构工作时吹扫管路的示意图；
图5为本发明工作时样品管路的示意图；
图6为流路切换阀与自动标定阀工作时的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1-3所示，为本实施例提供的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统的示意图，其依次包括采样机构Ⅰ、前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ及次级预处理机构Ⅳ。
所述采样机构Ⅰ包括设于双关断排放隔离阀2进口处的取样探头1，双关断排放隔离阀2的出口连接双关断吹扫针阀组4，双关断吹扫针阀组4通过高温电伴热一体化管缆6内的样品管路依次连接前级预处理机构Ⅱ内的隔离球阀8、蒸汽加热减压阀9、紧急切断机构Ⅲ内的紧急切断阀18、次级预处理机构Ⅳ内的截止阀19、旁路过滤器20、流路切换阀21、进样流量计22、进样过滤器23、色谱分析仪33。如图3所示，高温电伴热一体化管缆6内的样品管路中的样品依次流经采样机构Ⅰ、前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ及次级预处理机构Ⅳ，吹扫管路内的吹扫氮气的流动方向则与样品管路内的样品的流动方向相反。如图2所示，双关断排放隔离阀2与双关断吹扫针阀组4之间设有流量限流孔板3；进样过滤器23与色谱分析仪33之间设有进样孔板24；双关断吹扫针阀组4通过孔板配对法兰4连接高温电伴热一体化管缆6。旁路过滤器20通过旁路流量计25与冷凝水出口B连通。
隔离球阀8进口处、蒸汽加热减压阀9出口处的高温电伴热一体化管缆6内的吹扫管路通过快速接头13相互连通，隔离球阀8进口处的高温电伴热一体化管缆6内的样品管路与一个样品疏水阀7连通；蒸汽加热减压阀9的蒸汽入口端通过一个针阀17与蒸汽入口A连通，蒸汽加热减压阀9的蒸汽出口端连接一个蒸汽水阀16，该蒸汽水阀16的出口端及样品疏水阀7的出口端均与冷凝水出口B连通。
紧急切断阀18进口处的高温电伴热一体化管缆6内的吹扫管路与吹扫气源G连通。紧急切断阀18与用于控制的阀门驱动气E连通；流路切换阀21、自动标定阀26与色谱分析仪33内的标定切换气F连通。
流路切换阀21内设有两个三通阀，其中，三通阀一的端口二21B、端口五21、端口一21A分别与旁路过滤器20的出口端、泄露检测罐27连接、三通阀二的端口三21C连接，三通阀二的端口四21D、端口六21F分别与进样流量计22的进口端、自动标定阀26的端口三26C连通，自动标定阀26的端口二26B、端口一26A分别与泄漏检测罐27、标气入口C连通，泄漏检测罐27通过一个箱体吹扫球阀28与冷凝水出口B连通。前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ、次级预处理机构Ⅳ内各设有一个蒸汽加热器15，三个蒸汽加热器15的进口端分别通过一个针阀17与蒸汽入口A连通，出口端分别通过一个蒸汽水阀16与冷凝水出口B连通。
前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ、次级预处理机构Ⅳ的壳体上分别设有一个用于调整壳体内压力的呼吸阀30；其中，次级预处理机构Ⅳ上的呼吸阀30通过吹扫器冷却盘管31与有毒气体探测器32连通。
前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ内还分别设有防冻电加热器14。
前级预处理机构Ⅱ、紧急切断机构Ⅲ、次级预处理机构Ⅳ内各设有一温度表11；蒸汽加热减压阀9、截止阀19出口处的高温电伴热一体化管缆6内的样品管路上各接有一样品压力表10；快速接头13出口处的吹扫管路上接有吹扫器压力表12。
紧急切断机构Ⅲ、次级预处理机构Ⅳ之间的高温电伴热一体化管缆6内的样品管路与一个样品疏水阀7连通。
次级预处理机构Ⅳ的壳体内部与依次通过吹扫气流量计29及一个箱体吹扫球阀28与仪表风入口D连通。
本实施例提供的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，主要包括主路工艺流程、配套公用工程系统和检测系统。其中，主路工艺过程如图5所示(图中隐去了不工作的部件)：取样探头1插入工艺管线1/3内径的深度取出有代表性的样品，样品后经双关断排放隔离阀2、流量限流孔板4进行降压，再经由孔板配对法兰5、高温电伴热一体化管缆6、前级预处理部分的隔离球阀8送达蒸汽加热减压阀9进行样品的调压和温压；调压温压后的样品途径高温电伴热一体化管缆6送达紧急切断阀14，而后样品流至次级预处理部分的截止阀17、旁路过滤器18、流路切换阀20、进样流量计21、进样过滤器23、进样孔板24，到达色谱分析仪33进行样品的定量和定性分析。
在此过程中，流量限流孔板4的降压的幅度由高温电伴热一体化管缆6中的电伴热带在其表面温度合规的情况下能达到的最高温度对应的饱和蒸气压来决定。另外，在前级预处理机构Ⅱ和次级预处理机构Ⅵ中的样品疏水阀7主要用于保护由于样品关断、样品压力波动情况下引起的冷凝，此时，冷凝样品将通过样品疏水阀7排出，保持整个预处理样品为蒸汽状态。
配套公用工程系统主要作用是通过蒸汽加热器15的方式、并配套蒸汽疏水阀16、针阀17调节，保持前级预处理部分、紧急切断系统、次级预处理部分的温度比蒸汽的饱和温度高20度以上。另外配置防冻电加热器14，防止因为维护是打开壳体造成蒸汽加热器冷冻而无法正常工作的情况。同时，配置有维护前吹扫流路，吹扫氮气通过紧急切断系统接入高温电伴热一体化管缆6其中一个用于吹扫的管线，流经前级预处理部分的吹扫器压力表12、快速接头13，并再次通过高温电伴热一体化管缆6其中一个用于吹扫的管线，接入双关断吹扫针阀组4，吹扫氮气在通过过高温电伴热一体化管缆时被加热，防止因为吹扫气温度过低而造成的样品管路中的蒸汽冷凝冻结的情况。此应用在冬天的高纬度、高海拔地区应用有显著作用。
本发明的检测系统可以检测流路切换阀21是否存在泄露，且若有泄露，泄露的三通阀不会影响到另一个三通阀，另一个三通阀可正常工作(图6为流路切换阀与自动标定阀工作时的示意图)，当泄露检测罐27底部的箱体吹扫球阀28打开有冷凝水时，则流路切换阀21存在泄露问题。另一方面，仪表空气通过箱体吹扫球阀28、吹扫气流量计29、对次级预处理部分进行吹扫，然后通过呼吸阀30、吹扫器冷却盘管31冷却到有毒气体探测器32可接受的温度范围内、再流至有毒气体探测器32进行检测。
前级预处理机构与紧急切断机构工作时如图4所示。吹扫的作用在于：在部件连接正常的情况下，每种连接部件都有最大允许泄漏量，预处理部分在长期关闭不流通的情况下气体浓度会自然累积，有可能达到危险浓度阈值，存在着安全隐患。在部件连接出现泄露的情况下，吹扫气能够及时把泄露出来的有毒有害气体送至有毒气体探测器32，提高了检测的灵敏度。
Claims (10)
1.一种用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，依次包括采样机构(Ⅰ)、前级预处理机构(Ⅱ)、紧急切断机构(Ⅲ)及次级预处理机构(Ⅳ)；所述采样机构(Ⅰ)包括设于双关断排放隔离阀(2)进口处的取样探头(1)，双关断排放隔离阀(2)的出口连接双关断吹扫针阀组(4)，双关断吹扫针阀组(4)通过高温电伴热一体化管缆(6)内的样品管路依次连接前级预处理机构(Ⅱ)内的隔离球阀(8)、蒸汽加热减压阀(9)、紧急切断机构(Ⅲ)内的紧急切断阀(18)、次级预处理机构(Ⅳ)内的截止阀(19)、旁路过滤器(20)、流路切换阀(21)、进样流量计(22)、进样过滤器(23)、色谱分析仪(33)；
隔离球阀(8)进口处、蒸汽加热减压阀(9)出口处的高温电伴热一体化管缆(6)内的吹扫管路通过快速接头(13)相互连通，隔离球阀(8)进口处的高温电伴热一体化管缆(6)内的样品管路与一个样品疏水阀(7)连通；蒸汽加热减压阀(9)的蒸汽入口端通过一个针阀(17)与蒸汽入口(A)连通，蒸汽加热减压阀(9)的蒸汽出口端连接一个蒸汽水阀(16)，该蒸汽水阀(16)的出口端及样品疏水阀(7)的出口端均与冷凝水出口(B)连通；
紧急切断阀(18)进口处的高温电伴热一体化管缆(6)内的吹扫管路与吹扫气源(G)连通；
流路切换阀(21)内设有两个三通阀，其中，三通阀一的端口二(21B)、端口五(21)、端口一(21A)分别与旁路过滤器(20)的出口端、泄露检测罐(27)连接、三通阀二的端口三(21C)连接，三通阀二的端口四(21D)、端口六(21F)分别与进样流量计(22)的进口端、自动标定阀(26)的端口三(26C)连通，自动标定阀(26)的端口二(26B)、端口一(26A)分别与泄漏检测罐(27)、标气入口(C)连通，泄漏检测罐(27)通过一个箱体吹扫球阀(28)与冷凝水出口(B)连通。
2.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述前级预处理机构(Ⅱ)、紧急切断机构(Ⅲ)、次级预处理机构(Ⅳ)内各设有一个蒸汽加热器(15)，三个蒸汽加热器(15)的进口端分别通过一个针阀(17)与蒸汽入口(A)连通，出口端分别通过一个蒸汽水阀(16)与冷凝水出口(B)连通。
3.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述前级预处理机构(Ⅱ)、紧急切断机构(Ⅲ)、次级预处理机构(Ⅳ)的壳体上分别设有一个用于调整壳体内压力的呼吸阀(30)；其中，次级预处理机构(Ⅳ)上的呼吸阀(30)通过吹扫器冷却盘管(31)与有毒气体探测器(32)连通。
4.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述双关断排放隔离阀(2)与双关断吹扫针阀组(4)之间设有流量限流孔板(3)；进样过滤器(23)与色谱分析仪(33)之间设有进样孔板(24)；双关断吹扫针阀组(4)通过孔板配对法兰(4)连接高温电伴热一体化管缆(6)。
5.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述前级预处理机构(Ⅱ)、紧急切断机构(Ⅲ)内还分别设有防冻电加热器(14)。
6.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述前级预处理机构(Ⅱ)、紧急切断机构(Ⅲ)、次级预处理机构(Ⅳ)内各设有一温度表(11)；蒸汽加热减压阀(9)、截止阀(19)出口处的高温电伴热一体化管缆(6)内的样品管路上各接有一样品压力表(10)；快速接头(13)出口处的吹扫管路上接有吹扫器压力表(12)。
7.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述旁路过滤器(20)通过旁路流量计(25)与冷凝水出口(B)连通。
8.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述紧急切断阀(18)与用于控制的阀门驱动气(E)连通；流路切换阀(21)、自动标定阀(26)与色谱分析仪(33)内的标定切换气(F)连通。
9.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述紧急切断机构(Ⅲ)、次级预处理机构(Ⅳ)之间的高温电伴热一体化管缆(6)内的样品管路与一个样品疏水阀(7)连通。
10.如权利要求1所述的用于蒸汽中的总有机碳高温检测预处理系统，其特征在于，所述次级预处理机构(Ⅳ)的壳体内部与依次通过吹扫气流量计(29)及一个箱体吹扫球阀28与仪表风入口(D)连通。
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