CN206431072U - 一种中子料位计及延迟焦化液位分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中子料位计及延迟焦化液位分析系统，中子料位计包括壳体，壳体的前侧设有开口，壳体的后侧设有带通风孔的挡板，壳体的内侧设有支撑架，支撑架的顶部设有变送器防爆外壳，变送器防爆外壳的内部设有与中子料位计主机相连接的变送器；变送器防爆外壳的下方设有两个中子探测器防爆外壳，其中，至少一个中子探测器防爆外壳的内部设有与变送器连接的氦三管；两个中子探测器防爆外壳之间设有中子放射源安装外壳，壳体的顶部设有中子放射源安装孔，中子放射源安装孔上设有可开闭的孔盖。利用中子在含氢介质中的散射、慢化原理,分辨出塔内全部物料状态的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出、焦炭层上沿实时高度指示值。

Description

一种中子料位计及延迟焦化液位分析系统

技术领域

本实用新型涉及石油加工设备技术领域，具体来说，涉及一种中子料位计及延迟焦化液位分析系统。

背景技术

延迟焦化是一种石油二次加工技术，是指以贫氢的重质油为原料，在高温（约500℃）进行深度的热裂化和缩合反应，生产富气、粗汽油、柴油、蜡油和焦炭的技术。它是世界渣油深度加工的主要方法之一,处理能力占渣油处理能力的三分之一。现有的延迟焦化液位分析系统不能够很好地计算出焦炭层上沿实时的高度值，以致工作效率低，同时容易出现安全问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种中子料位计及延迟焦化液位分析系统，能够解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种中子料位计，包括壳体，所述壳体的前侧设有用于出线以及维修的开口，所述壳体的后侧设有挡板，所述挡板上设有若干个与壳体的内侧相连通的通风孔，所述壳体的内侧设有支撑架，所述支撑架的顶部设有变送器防爆外壳，所述变送器防爆外壳的内部设有变送器，所述变送器通过导线与中子料位计主机相连接；所述变送器防爆外壳的下方设有两个与所述支撑架相连的中子探测器防爆外壳，其中，至少一个中子探测器防爆外壳的内部设有氦三管，所述氦三管通过导线与所述变送器相连接；所述两个中子探测器防爆外壳之间设有与所述支撑架相连的中子放射源安装外壳，所述中子放射源安装外壳内设有中子放射源，所述壳体的顶部与所述中子放射源安装外壳相对应处设有中子放射源安装孔，所述中子放射源安装孔上设有可开闭的孔盖。

进一步的，所述变送器防爆外壳的前侧设有变送器防爆外壳法兰盘，所述变送器防爆外壳法兰盘上设有第一连接头和与所述中子探测器防爆外壳数量相同的第二连接头，所述变送器通过导线以及第一连接头与中子料位计主机相连接；所述两个中子探测器防爆外壳的前侧均设有中子探测器防爆外壳法兰盘，所述中子探测器防爆外壳法兰盘上设有第三连接头，所述氦三管通过导线、第三连接头以及第二连接头与所述变送器相连接。

进一步的，所述支撑架包括用于放置变送器防爆外壳的第一支架，所述第一支架的内侧设置有用于放置中子探测器防爆外壳以及中子放射源安装外壳的第二支架。

进一步的，所述导线采用屏蔽线，所述导线的外侧设有走线管。

进一步的，所述通风孔为圆形、三角形、矩形或星形。

进一步的，还配备有与所述中子放射源安装孔以及孔盖相配合的专用中子放射源安装拆卸工具。

一种具有如上述的中子料位计的延迟焦化液位分析系统，所述延迟焦化液位分析系统包括第一焦炭塔和第二焦炭塔，所述第一焦炭塔和第二焦炭塔的上部和中部均连接有中子料位计，所述中子料位计连接有中子料位计主机。

进一步的，所述第一焦炭塔和第二焦炭塔的下部均连接有中子料位计，所述中子料位计与所述中子料位计主机相连接。

进一步的，与所述第一焦炭塔相连接的中子料位计通过导线连接有第一下位机，与所述第二焦炭塔相连接的中子料位计通过导线连接有第二下位机；所述第一下位机和第二下位机与所述中子料位计主机之间有线或无线连接。

进一步的，所述中子料位计主机设于中控室内。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型所述的中子料位计是唯一能同时检测到油气、泡沫、焦炭和水等多种物料状态及物料界面变化的仪表；

（2）本实用新型所述的中子料位计可连续检测物料含H、C密度的变化，准确判断出延迟焦化塔内油气、泡沫、焦炭和水四种状态，直观展现物料状态及密度分布状况，有利于生产工艺人员分析工艺控制参数及油品对生焦发泡过程和焦炭质量；

（3）本实用新型能够提供准确的物质分界面指示，相当于焦炭塔的断层扫描或全息影像，有利于指导生产工艺人员掌握加入消泡剂的时机，提高经济效益；

（4）本实用新型有利于保障安全生产，防止泡沫冒顶、控制油气中焦粉的夹带；

（5）本实用新型可延长延迟焦化系统开工周期，缩短循环周期，减少空高，提高焦化塔利用率；

（6）本实用新型符合《含密封源仪表的放射卫生防护标准》GB16368-1996中第二类要求。一米处为非放射活动区剂量限制值的一半，一米内允许人员通过。本实用新型所述的中子料位计射线只照射塔内半径1米的半球形，1米处剂量当量率小于1.8μSv/h，已属于非放射工作区，3米处已接近天然本底。本实用新型选用了满足使用要求下的最小的放射源，对周围环境影响程度最低；

（7）本实用新型在应急状态下（失火），距脱落的中子源1米处辐射剂量当量率仅为1.8μSv/h，若有人在此处停留500小时，所收到的照射量仍小于国际规定的公众人员1mSv/年的剂量当量率限制值，比铯源更易采取应急措施（隔离区域小、易转移）；

（8）本实用新型所述的中子料位计上设有带有通风孔的挡板，该挡板能够遮挡工作现场的粉尘、雨水以及现场的各种淋洒液体；挡板上的通风孔能够起到通风散热的作用，同时十分美观、坚固；

（9）本实用新型所述的中子料位计上设有中子放射源安装孔，该中子放射源安装孔上设有可开闭的孔盖，孔盖开启时，可使工具从中子放射源安装孔进入壳体内侧拆装中子放射源；孔盖闭合时，可起遮挡作用；

（10）本实用新型所述的中子料位计配备有专用中子放射源安装拆卸工具，该专用中子放射源安装拆卸工具与所述中子放射源安装孔以及孔盖相配合，可以开闭孔盖，通过中子放射源安装孔进入到壳体内侧，进而拆装中子放射源安装外壳内的中子放射源；该专用中子放射源安装拆卸工具可以将人与中子放射源之间建立起一段安全距离，有利于保证操作人员的健康安全，同时又可以灵活拆装中子放射源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的内部结构的俯视图；

图2是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的俯视图；

图3是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的后视图的剖视图；

图4是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的后视图一；

图5是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的后视图二；

图6是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的后视图三；

图7是根据本实用新型实施例所述的中子料位计的后视图四；

图8是根据本实用新型实施例的中子料位计探测器接线图；

图9是根据本实用新型实施例所述的延迟焦化液位分析系统的结构示意图一；

图10是根据本实用新型实施例所述的延迟焦化液位分析系统的结构示意图二；

图11是根据本实用新型实施例的第一下位机及第二下位机及中子料位计主机的接线图；

图12是根据本实用新型实施例的下位机机箱的接线图。

图中：

1、壳体；2、第一支架；3、第二支架；4、变送器防爆外壳；5、中子探测器防爆外壳；6、中子放射源安装外壳；7、中子探测器防爆外壳法兰盘；8、变送器防爆外壳法兰盘；9、第一连接头；10、第二连接头；11、第三连接头；12、第一焦炭塔；13、第二焦炭塔；14、中子料位计；15、第一下位机；16、第二下位机；17、中子料位计主机；18、中控室；19、中子放射源安装孔；20、挡板；21、通风孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-8所示，根据本实用新型实施例所述的一种中子料位计，包括壳体1，所述壳体1的前侧设有用于出线以及维修的开口，所述壳体1的后侧设有挡板20，所述挡板20上设有若干个与壳体1的内侧相连通的通风孔21，所述壳体1的内侧设有支撑架，所述支撑架的顶部设有变送器防爆外壳4，所述变送器防爆外壳4的内部设有变送器，所述变送器通过导线与中子料位计主机17相连接；所述变送器防爆外壳4的下方设有两个与所述支撑架相连的中子探测器防爆外壳5，其中，至少一个中子探测器防爆外壳5的内部设有氦三管，所述氦三管通过导线与所述变送器相连接；所述两个中子探测器防爆外壳5之间设有与所述支撑架相连的中子放射源安装外壳6，所述中子放射源安装外壳6内设有中子放射源，所述壳体1的顶部与所述中子放射源安装外壳6相对应处设有中子放射源安装孔19，所述中子放射源安装孔上设有可开闭的孔盖。

其中，挡板上的通风孔21也可以大小不一，数量不限，形状各异，相互间距均不限，只要不破坏整体坚固性即可；若通风孔21尺寸较大，则通风孔21数量可少些，形状可更为复杂；若通风孔21尺寸较小，则通风孔21数量可多些，形状可更为简单。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述变送器防爆外壳4的前侧设有变送器防爆外壳法兰盘8，所述变送器防爆外壳法兰盘8上设有第一连接头9和与所述中子探测器防爆外壳5数量相同的第二连接头10，所述变送器通过导线以及第一连接头9与中子料位计主机17相连接；所述两个中子探测器防爆外壳5的前侧均设有中子探测器防爆外壳法兰盘7，所述中子探测器防爆外壳法兰盘7上设有第三连接头11，所述氦三管通过导线、第三连接头11以及第二连接头10与所述变送器相连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述支撑架包括用于放置变送器防爆外壳4的第一支架2，所述第一支架2的内侧设置有用于放置中子探测器防爆外壳5以及中子放射源安装外壳6的第二支架3。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述导线采用屏蔽线，所述导线的外侧设有走线管。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述壳体1的横截面形状可呈弧形、半圆形、半橄榄形、三角形等任意形状。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述通风孔21为圆形、三角形、矩形或星形。

在本实用新型的一个具体实施例中，还配备有专用中子放射源安装拆卸工具，该专用中子放射源安装拆卸工具与所述中子放射源安装孔19以及孔盖相配合，可以开闭孔盖，通过中子放射源安装孔19进入到壳体内侧，拆装中子放射源安装外壳6内的中子放射源。

如图9所示，一种具有如上述的中子料位计的延迟焦化液位分析系统，所述延迟焦化液位分析系统包括第一焦炭塔12和第二焦炭塔13，所述第一焦炭塔12和第二焦炭塔13的上部和中部均连接有中子料位计14，所述中子料位计14连接有中子料位计主机17。

如图10-12所示，在本实用新型的一个具体实施例中，所述第一焦炭塔12和第二焦炭塔13的下部均连接有中子料位计14，所述中子料位计14与所述中子料位计主机17相连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，与所述第一焦炭塔12相连接的中子料位计14通过导线连接有第一下位机15，与所述第二焦炭塔13相连接的中子料位计14通过导线连接有第二下位机16；所述第一下位机15和第二下位机16与所述中子料位计主机17之间有线或无线连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述中子料位计主机17设于中控室18内。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述中子放射源为0mCi～300mCi的Pu-Be或Am-Be中子放射源（剂量以50mCi左右最为适宜）。探测器为高效正比计数管。体积、效率等根据测量要求专门设计。接收慢中子信号，转换成电脉冲信号。变送器用于接收探测器脉冲信号，采用高倍数放大、高稳定甄别、成型系统电路。带有高稳定高压电源。变送器输出的脉冲信号，通过信号转换板转换成下位机可接受的脉冲信号送到下位机，下位机拥有n路A/D和D/A，n路数字量输入，n路数字量输出（n小于256）。下位机n路数字量输入接收上、中、下三个变送器通过转换的脉冲信号和塔底注油起始信号，计算出料位，送监控计算机显示（n小于256）。中子料位计主机17采用双输出显卡，并另配显示器1台。配备标准工控机柜和必要的安装支架、螺栓、不锈钢软管、专用放射源安装工具及相关其它安装附件。

本实用新型所述的中子料位计14在首次安装后、重大维修后、正常运行3个月后，需要进行标定。标定时，在空塔时标定本底；在塔体注满水时，标定为水，即完成标定。各检测点的参数数据应记录备案。

若本底和满度参数较之上次标定偏差过大，可多次重复标定过程观察数据，确实有较大偏差时，应考虑检测点附近是否有挂料现象，例如塔壁粘料和冬季的冰柱。当确定数据确实有所偏差时，应考虑相关参数是否需要调节，应在下一个注油过程中，观察趋势图并结合系统日志和历史数据来对相关参数进行微调。由于这些参（n小于256）数容错性极佳，所以当影响不大时无需调整，只需进行验证。

本实用新型所述的延迟焦化液位分析系统在冷焦过程中，上部检测点可作为注水指示，当到达上部检测点时启动改水溢流或停水泡焦操作。在排水时，下部检测点可作为水放空的参考条件。中子料位计的不同部位检测点还可参与到工艺连锁控制中去。

本实用新型所述的中子料位计包括多种搭配方案，具体为：

一、双塔四点：

有时为了节约成本，每个塔只安装两台（上、中），去掉一个检测点，一般为下点，称为双塔四点，一般节省成套为双塔四点。

二、双塔六点：

中子料位计常用于两个焦炭塔上，每个塔安装三台（上、中、下），共六台，称为双塔六点，一般标准成套为双塔六点。

三、双塔八点

有时为了精细检测，每个焦炭塔安装四个点（上、中、下、注油口），共八个点，称为双塔八点，一般精细成套为双塔八点。

四、特殊搭配组合：

除以上几种情况的使用方案，可自由匹配。例如：有的化工厂设计了四个焦炭塔，每个塔安装三台，共12点，为四塔十二点。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本实用新型所述的中子料位计及延迟焦化料位/液位分辨、分析指示系统，主要用于检测延迟焦化装置或称为焦炭塔内某一高度的物料状态。即塔内在某一高度某一时刻的物料是水、焦炭、泡沫还是气体。

本实用新型使用的是0mCi～300mCi的Am-Be(或Pu-Be)中子放射源（剂量以50mCi左右最为适宜）。 Am-Be(或Pu-Be)中子放射源的中子产额为2.2×106个中子/秒，沿4π方向均布。Am-Be(或Pu-Be)中子放射源产生的中子平均能量为5.49MeV。这种快中子与原子序数较小的原子，特别是氢原子很容易发生弹性碰撞，将能量转移给氢原子，经多次碰撞后被“慢化”，成为低能量的“慢中子”；由快中子变成慢中子或热中子－与周围原子核热运动能量相平衡的中子，在与非氢原子核相互作用时，除进行弹性散射外还可能发生其他类型的相互作用。但每次相互作用过程中，中子损失的能量相对来说， 不如与氢核相互作用来得大，因而快中子在非氢介质内可以穿透得更远。亦即快中子在非氢介质内， 还来不及变成慢中子，就可能通过其他方式而损失掉。利用中子在含氢介质内的这种特有的慢化作用，就可确定中子放射源周围氢原子核的密度大小。

中子放射源辐射的快中子穿过焦炭塔壁，与塔内介质中的氢原子核发生弹性碰撞。快中子因其能量通过弹性碰撞传递给氢原子核，而变成慢中子，慢中子反射到塔壁外的慢中子探测器周围，被慢中子探测器所接收。

接收器采用高效慢中子探测器（He3正比计数管），慢中子与探测器内的氦原子核碰撞，产生带电的粒子，带电粒子在电场运动产生电脉冲，形成脉冲计数。接收器检测到的脉冲计数与接收器处的慢中子通量（单位时间内通过单位面积的中子数量）成正比关系，塔内物质所含氢原子的密度与慢中子通量成一定比例关系。由于注入塔内的渣油主要由碳、氢元素组成，因此可以由慢中子通量得到塔内物质的密度。

塔上的下、中、上各料位检测点的接收器将接收到的信号放大、成形后，通过屏蔽电缆传给下位机仪表进行处理，下位机仪表根据测得的脉冲计数转化成相应的百分比密度信号（4~20mA对应密度0~100%），并传给工控机，工控机根据下、中、上各料位检测点密度信号变化趋势来推算出焦炭内气体、泡沫、焦炭和水的高度，确定各分界面的具体位置，给出塔上的下、中、上各料位检测点的百分比密度及塔内各界面的位置指示，并将相应的数据传给客户端。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，利用中子在含氢介质中的散射、慢化原理,测定含氢元素物料的料罐、塔等装置内物料的状态和密度,判定装置内物料为气相、泡沫或液固相,并给出物料密度的定量数据,它通过对焦炭塔特定区域内物料含H、C密度的连续测量,分析出塔内全部物料状态(油气、泡沫、焦炭或水)的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出、焦炭层上沿实时高度指示值,为实现焦化的生产实时在线控制提供信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中子料位计，包括壳体（1），其特征在于，所述壳体（1）的前侧设有用于出线以及维修的开口，所述壳体（1）的后侧设有挡板（20），所述挡板（20）上设有若干个与壳体（1）的内侧相连通的通风孔（21），所述壳体（1）的内侧设有支撑架，所述支撑架的顶部设有变送器防爆外壳（4），所述变送器防爆外壳（4）的内部设有变送器，所述变送器通过导线与中子料位计主机（17）相连接；所述变送器防爆外壳（4）的下方设有两个与所述支撑架相连的中子探测器防爆外壳（5），其中，至少一个中子探测器防爆外壳（5）的内部设有氦三管，所述氦三管通过导线与所述变送器相连接；所述两个中子探测器防爆外壳（5）之间设有与所述支撑架相连的中子放射源安装外壳（6），所述中子放射源安装外壳（6）内设有中子放射源，所述壳体（1）的顶部与所述中子放射源安装外壳（6）相对应处设有中子放射源安装孔（19），所述中子放射源安装孔（19）上设有可开闭的孔盖。

2.根据权利要求1所述的中子料位计，其特征在于，所述变送器防爆外壳（4）的前侧设有变送器防爆外壳法兰盘（8），所述变送器防爆外壳法兰盘（8）上设有第一连接头（9）和与所述中子探测器防爆外壳（5）数量相同的第二连接头（10），所述变送器通过导线以及第一连接头（9）与中子料位计主机（17）相连接；所述两个中子探测器防爆外壳（5）的前侧均设有中子探测器防爆外壳法兰盘（7），所述中子探测器防爆外壳法兰盘（7）上设有第三连接头（11），所述氦三管通过导线、第三连接头（11）以及第二连接头（10）与所述变送器相连接。

3.根据权利要求2所述的中子料位计，其特征在于，所述支撑架包括用于放置变送器防爆外壳（4）的第一支架（2），所述第一支架（2）的内侧设置有用于放置中子探测器防爆外壳（5）以及中子放射源安装外壳（6）的第二支架（3）。

4.根据权利要求3所述的中子料位计，其特征在于，所述导线采用屏蔽线，所述导线的外侧设有走线管。

5.根据权利要求4所述的中子料位计，其特征在于，所述通风孔（21）为圆形、三角形、矩形或星形。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的中子料位计，其特征在于，还配备有与所述中子放射源安装孔（19）以及孔盖相配合的专用中子放射源安装拆卸工具。

7.一种具有权利要求1-6任一项所述的中子料位计的延迟焦化液位分析系统，所述延迟焦化液位分析系统包括第一焦炭塔（12）和第二焦炭塔（13），其特征在于，所述第一焦炭塔（12）和第二焦炭塔（13）的上部和中部均连接有中子料位计（14），所述中子料位计（14）连接有中子料位计主机（17）。

8.根据权利要求7所述的延迟焦化液位分析系统，其特征在于，所述第一焦炭塔（12）和第二焦炭塔（13）的下部均连接有中子料位计（14），所述中子料位计（14）与所述中子料位计主机（17）相连接。

9.根据权利要求8所述的延迟焦化液位分析系统，其特征在于，与所述第一焦炭塔（12）相连接的中子料位计（14）通过导线连接有第一下位机（15），与所述第二焦炭塔（13）相连接的中子料位计（14）通过导线连接有第二下位机（16）；所述第一下位机（15）和第二下位机（16）与所述中子料位计主机（17）之间有线或无线连接。

10.根据权利要求9所述的延迟焦化液位分析系统，其特征在于，所述中子料位计主机（17）设于中控室（18）内。