CN217033732U - 一种氯离子浓度在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的氯离子浓度在线监测系统，包括：工业现场管线、氯离子浓度监测装置和数据处理平台；工业现场管线包括：清洗管线、取样管线、伴热管线和排污管线；氯离子浓度监测装置包括：过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元；取样管线的出口端连接过滤单元，清洗管线的出口端和排污管线的入口端都与干扰离子去除单元和氯离子测量单元相连接；氯离子测量单元将检测的数据传输给数据处理平台进行对比处理后实现预警。氯离子测量单元内设有离子监测仪，以控制干扰离子去除单元和氯离子测量单元内的各个闸阀，使得各个管线与氯离子浓度监测装置内的回路连通或断开，从而实现监测过程中取样、过滤、去除干扰离子、测量、清洗和排污各个环节。

Description

一种氯离子浓度在线监测系统

技术领域

本实用新型属于氯离子检测技术领域，涉及一种氯离子浓度在线监测系统。

背景技术

氯化物对炼油过程的危害与硫的危害一样，是一个很早以前就存在并进行研究、治理的问题。近几年来，由于原油性质发生了较大变化，氯化物在各馏分油中不同程度地增加了，其危害由常减压装置扩展到了其他二次加工装置,威胁着工厂的安全生产。

目前，国内外的文献中对于氯化物的腐蚀形态和机理已经研究得非常透彻和清晰。结晶盐主要是氯化铁和氯化铵。这种结晶是在HCl、 H₂O、NH³并存的环境中形成的，氯盐结晶物的形成是由工艺条件决定的。当物流中NH³、HCl和H₂O并存，且管壁温度高于露点温度，处于干燥状态时，有利于NH₄Cl或FeCl₂的结晶。如果物流温度达到结晶范围时，壁面上就会产生结晶的氯盐。当壁面温度达到水的露点温度，或向系统中注入水，由于壁面上形成了水膜，这种极易溶入水的结晶体就不会出现。当壁面温度或者介质温度高于氯盐的升华温度时，这种结晶盐也不容易形成。氯化铵结晶的形成，固定了很大部分的氯离子，从而减轻了对后序系统的腐蚀。但在管壁等粗糙面或死角处氯盐停留集聚，极易发生“垢下腐蚀”。

氯腐蚀的第二个形式是露点腐蚀和酸水冲刷腐蚀。当设备内表面温度达到水的露点温度时，含HCl、H₂O、H₂S的物流就会在设备内表面出现水滴，HCl或H₂S等酸性物质溶入水，形成浓度很高的酸，使金属受到迅速腐蚀，出现大大小小的坑，严重的部位出现穿孔。

不锈钢作为良好的耐腐蚀、耐热材料，在石油化工厂中经常被采用。但在氯离子存在的环境却显示出其弱点来。不锈钢在Cl^-和应力 (残余应力、热应力、工作应力等)共同作用下，会产生“氯脆”—氯化物应力腐蚀破裂。特别是设备制造过程中对金属表面的损伤部位、经过拉伸产生了巨大应力的部位、经过焊接发生局部过热的部位，在氯离子的作用下都容易产生裂纹。纹槽增加了吸附酸性介质的能力，将腐蚀引向金属层的深部，导致穿孔，甚至断裂。

HCl存在前提下，硫对金属的腐蚀。石油加氢处理的目的之一在于将有机硫化物转变为H₂S，然后把它除去。所以H₂S对设备的腐蚀持续存在。如果系统中只有H₂S，则因它与Fe反应的产物FeS能牢固地附着金属表面上，形成一层保护膜，阻止了铁与H₂S的接触也就减轻了腐蚀。然而HCl能溶解这层保护膜，使新的金属面再次暴露出来，从而继续受到腐蚀。HCl的破坏作用远大于H₂S。

对于以上阐述的氯化物引起的一系列腐蚀问题，通常采取“一脱三注”(脱盐、注水、注氨、注缓蚀剂)的工艺防腐措施。其中注氨主要是中和酸，是其中一个重要环节，也是减缓腐蚀的主要途径。

但由于目前没有能够应用于工业现场的、长时间在线监测宽范围氯离子浓度的系统，且炼油厂中定期采取的人工取样滴定检测方式，因其检测较慢，具有滞后性，只能起到记录数据的目的，无法指导注剂的使用量和及时监测使用效果。因此炼油厂中一般会注入过量的氨，这就导致了药剂的大量浪费。

国外有可在线监测氯离子浓度的工业产品，但其监测范围在ppb 级，监测参数和范围过小，不适用于炼油厂等工业现场中浓度较大的氯离子在线监测。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种氯离子浓度在线监测系统，该系统能长时间、连续的监测管道内流体的氯离子浓度变化，用户可根据测量的数据合理调整注剂时间和注入量。指导炼油厂等企业合理确定氨水或有机胺的使用浓度和使用量，并及时监测注氨效果，在保障注剂效果的前提下，节约氨水或有机胺，产生直接经济效益，提高工作效率。

本实用新型提供一种氯离子浓度在线监测系统，包括：依次连接的工业现场管线、氯离子浓度监测装置和数据处理平台；所述工业现场管线包括：清洗管线、取样管线、伴热管线和排污管线；所述氯离子浓度监测装置包括：依次连接的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元；取样管线的出口端连接过滤单元，清洗管线的出口端和排污管线的入口端都与干扰离子去除单元和氯离子测量单元相连接；所述氯离子测量单元通过有线或无线方式与数据处理平台进行通讯；所述氯离子测量单元内设有离子监测仪，离子监测仪控制干扰离子去除单元和氯离子测量单元内的各个闸阀，使得各个管线与氯离子浓度监测装置内的回路连通或断开。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述过滤单元包括一级过滤器和二级过滤器；所述干扰离子去除单元包括第一闸阀、除干扰离子罐、第三闸阀、药剂罐和第五闸阀；所述氯离子测量单元包括氯离子测量电极、温度传感器和测氯罐；

所述取样管线连接一级过滤器的进口端，一级过滤器的出口端依次连接第一闸阀、除干扰离子罐、第五闸阀、二级过滤器和测氯罐，所述氯离子测量电极和温度传感器设置于测氯罐内，氯离子测量电极和温度传感器的模拟测量信号通过屏蔽线缆传输到离子监测仪；离子监测仪将处理后的氯离子浓度数据传输给数据处理平台；所述药剂罐通过第三闸阀连接除干扰离子罐的进药口。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述离子监测仪包括：供电模块、信号采集模块、中央处理器单元、存储模块、闸阀控制模块和通讯模块；所述信号采集模块将氯离子测量电极和温度传感器采集的模拟测量信号转换为电压信号后传输给中央处理器进行处理，中央处理器将处理后获得氯离子浓度数据通过通讯模块传输给数据处理平台；

所述供电模块为信号采集模块、中央处理器单元、闸阀控制模块和通讯模块供电；所述存储模块、闸阀控制模块分别与中央处理器连接。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述数据处理平台包括：数据处理单元、显示单元、预警单元和参数设置单元，所述数据处理单元将氯离子浓度数据和预警值进行对比，若超过预警值则预警单元进行报警，所述显示单元用于显示监测的氯离子浓度数据，所述参数设置单元用于设置离子监测仪的测量参数。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述通讯模块为GPRS通讯模块或总线通讯模块，GPRS通讯模块连接无线天线与数据处理平台进行通讯。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述干扰离子去除单元还包括第二闸阀和第四闸阀；所述清洗管线通过第二闸阀连接除干扰离子罐顶部的清洗口，干扰离子罐底部的排污口通过第四闸阀连接排污管线的入口端；

所述氯离子测量单元还包括第六闸阀和第七闸阀，所述清洗管线通过第七闸阀连接测氯罐顶部的清洗口，测氯罐底部的排污口通过第六闸阀连接排污管线的入口端。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述氯离子浓度监测装置还设有排污隔膜泵，所述第四闸阀和第六闸阀连接排污隔膜泵的进水口，排污隔膜泵出水口连接排污管线。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀、第五闸阀、第六闸阀和第七闸阀都为电动防爆截止阀，并通过离子监测仪输出的控制信号来控制开启和关闭。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述氯离子浓度监测装置的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元均存放在固定于工业现场的装置柜内。

在本实用新型的氯离子浓度在线监测系统中，所述装置柜底部设置伴热箱，所述伴热箱连接伴热管线。

本实用新型的一种氯离子浓度在线监测系统，至少具有以下有益效果：

1.该氯离子浓度在线监测系统，通过定时监测待测取样管线内的氯离子浓度数据，可实时监控取样管线内的氯离子浓度是否超标，从而调节注剂量。提高了工业现场中管线内氯离子浓度监测的效率和准确性，且在实际工业应用领域，可在除氯化物时调整注剂时间和注入量，并评价注剂效果，既能保证去除管线内氯化物，预防氯化物引起管线的严重腐蚀，又能避免过量注剂造成的资源浪费，为工业生产节省大量费用，产生可观的经济效益。

2.该氯离子浓度在线监测系统，采用氯离子测量电极作为传感器，并带有温度补偿功能，与传统的滴定法测量氯离子浓度相比，具有效率高、准确性高和短时间内多次重复测量等特点。系统通过多层过滤器和干扰离子去除单元，可有效过滤去除取样管线流体中的油脂、杂质、悬浮颗粒和干扰离子，能够有效保护氯离子测量电极部件磨损失效，并保证氯离子测量电极的准确性，离子浓度测量范围 1～35500ppm，分辨率1ppm，测量精度5％。

3.该氯离子浓度在线监测系统提供多种数据传输方式，可根据工业现场条件选择远程GPRS数据传输或RS485数据传输方式，兼容性广泛，适应性更强；支持云平台技术，可实现离子监测仪输出信号与云平台无缝连接。

4.该氯离子浓度在线监测系统提供了一种自动化的、连续测量氯离子浓度的解决方案，系统在现场安装完成后，数据处理平台设置离子监测仪参数，系统可定时进行监测取样管线内流体的离子浓度。同时，离子监测仪可全自动控制氯离子浓度监测装置内电动防爆截止阀的开关状态，来实现测量过程中取样、过滤、去除干扰离子、测量、清洗和排污等各个环节，并自动将测量数据上传至数据处理平台进行数据处理、显示和预警，过程中无需任何人工操作，大大节省了人力劳动。

附图说明

图1是本实用新型的一种氯离子浓度在线监测系统的框图；

图2是本实用新型的氯离子浓度监测装置的结构图；

图3是离子监测仪的框图；

图4是本实用新型的一种氯离子浓度在线监测系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型的一种氯离子浓度在线监测系统，包括：工业现场管线、氯离子浓度监测装置和数据处理平台三部分。其中工业现场管线包括：清洗管线、取样管线、伴热管线和排污管线，经过过滤器和闸阀与氯离子浓度监测装置相连接。氯离子浓度监测装置包括：依次连接的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元。取样管线的出口端连接过滤单元，清洗管线的出口端和排污管线的入口端都与干扰离子去除单元和氯离子测量单元相连接。氯离子测量单元通过有线或无线方式与数据处理平台进行通讯。氯离子测量单元内设有离子监测仪12，离子监测仪12控制干扰离子去除单元和氯离子测量单元内的各个闸阀，使得各个管线与氯离子浓度监测装置内的回路连通或断开，从而实现监测过程中取样、过滤、去除干扰离子、测量、清洗和排污各个环节。

如图2所示，过滤单元包括一级过滤器2和二级过滤器10。干扰离子去除单元包括第一闸阀3、除干扰离子罐5、第三闸阀6、药剂罐7、第五闸阀9、第二闸阀4和第四闸阀8。氯离子测量单元包括氯离子测量电极14、温度传感器15、测氯罐16、第六闸阀11和第七闸阀17。

取样管线连接一级过滤器2的进口端，一级过滤器2的出口端依次连接第一闸阀3、除干扰离子罐5、第五闸阀9、二级过滤器10和测氯罐16。所述氯离子测量电极14和温度传感器15设置于测氯罐 16内，氯离子测量电极14和温度传感器15的模拟测量信号通过屏蔽线缆传输到离子监测仪12。离子监测仪12将处理后的氯离子浓度数据传输给数据处理平台进行对比处理。药剂罐7通过第三闸阀6连接除干扰离子罐5的进药口。测量前取待测液体进行成分分析，根据待测液体内干扰离子的种类，可在药剂罐7内添加BaCO₃或沸石等除去待测液体内的干扰离子。

清洗管线通过第二闸阀4连接除干扰离子罐5顶部的清洗口，干扰离子罐5底部的排污口通过第四闸阀8连接排污管线的入口端，开启第二闸阀4和第四闸阀8，关闭第一闸阀3和第五闸阀9，即可实现对除干扰离子罐5进行清洗和排污。氯离子测量单元还包括第六闸阀11和第七闸阀17，所述清洗管线通过第七闸阀17连接测氯罐16 顶部的清洗口，测氯罐16底部的排污口通过第六闸阀11连接排污管线的入口端。开启第六闸阀11和第七闸阀17即可实现对测氯罐16 进行清洗和排污。具体实施时，氯离子浓度监测装置还设有排污隔膜泵18，所述第四闸阀8和第六闸阀11连接排污隔膜泵18的进水口，排污隔膜泵18出水口连接排污管线。

具体实施时，第一闸阀3、第二闸阀4、第三闸阀6、第四闸阀8、第五闸阀9、第六闸阀11和第七闸阀17都采用电动防爆截止阀，并通过离子监测仪12输出的控制信号来控制开启和关闭。进而实现对取样管线内流体进行取样、过滤、去除干扰离子以及氯离子浓度的测量。

具体实施时，氯离子浓度监测装置的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元均存放在固定于工业现场的装置柜1内。装置柜 1底部设置伴热箱19，所述伴热箱19连接伴热管线。防止冬季时，工业现场环境温度处于零摄氏度以下后，氯离子浓度监测装置的管线冻裂。

如图3所示，离子监测仪12用于采集氯离子测量电极14和温度传感器15的传感器数据，以及控制离子浓度监测装置中闸阀的开关状态。包括：供电模块、信号采集模块、中央处理器单元、存储模块、闸阀控制模块、通讯模块和维护接口模块。

供电模块用于将供电电缆提供的电源转化为信号采集模块、闸阀控制模块、中央处理器单元以及通讯模块所需要的电源。氯离子测量电极14和温度传感器15的模拟测量信号传输给信号采集模块，信号采集模块将模拟电信号放大并转换为传感器的电压值数字信号，并将数字信号传输至中央处理器单元。中央处理器单元将氯离子测量电极 14和温度传感器15转换后的电压值数字信号转换为温度补偿前的氯离子浓度值和温度值，再通过氯离子浓度的温度补偿得出温度补偿后的氯离子浓度数据。通讯模块用来接收中央处理器处理后的数据，若现场采用485总线的数据传输方式，通讯模块采用总线通讯模块，监测数据通过485总线电缆传递至工业现场中控室的服务器上。若现场采用GPRS无线数据传输方式，通讯模块采用GPRS通讯模块，装置柜1顶端开孔，固定有天线13，天线13与装置柜1接口处加密封圈密封，保证装置柜防水，天线13与GPRS通讯模块通过线缆连接。经GPRS无线网关传输至网络指定的数据处理服务器或企业“云”服务器，无线天线13采用室外AP高增益7db罗杰斯防水天线。

如图3所示，根据传输方式的不同数据处理平台可以为工业现场中控室的服务器或云服务器。具体包括：数据处理单元、显示单元、预警单元和参数设置单元，所述数据处理单元将氯离子浓度数据和预警值进行对比，若超过预警值则预警单元进行报警，所述显示单元用于显示监测的氯离子浓度数据，所述参数设置单元用于设置离子监测仪的测量参数。

如图4所示，氯离子浓度监测装置工作流程图，系统在工业现场安装完毕上电后，氯离子浓度监测装置初始化，数据处理平台对氯离子浓度监测装置的离子监测仪12配置测量参数，当达到设置的测量间隔，氯离子浓度监测装置开始监测流程。分别进行取样过滤、去除干扰离子、测量氯离子浓度和清洗系统管线四个步骤。测量数据通过离子监测仪12的中央处理器控制通讯模块传输至数据处理平台，同时测量数据存储至离子监测仪12内部存储模块备份，数据存储容量不低于9000组。传输数据完成后，数据处理平台将传输的氯离子浓度数据与预警值进行对比，若超出预警值，则进行预警，表明监测点处管线内的氯化物去除方案不理想，需要采取措施。

具体实施时，氯离子浓度在线监测系统为一套或多套，根据工业现场实际需要，独立安装于工业现场的各个监测点，工业现场管线为本系统留接出现场管线接口，现场管线接口与氯离子浓度在线监测系统的氯离子浓度监测装置相连接，通过数据处理平台对离子监测仪设置参数，系统可定时进行监测取样管线内流体的离子浓度。同时，离子监测仪可全自动控制氯离子浓度监测装置内各个电动防爆截止阀的开关状态，来实现测量过程中取样、过滤、去除干扰离子、测量、清洗和排污等各个环节，并自动将测量数据上传至数据处理平台。

系统能够长时间、连续的监测管线内流体的氯离子浓度数据，过程中无需任何人工操作，大大缩减了人工取样分析周期。监测数据与实际工况更加吻合，误差更小。用户可根据测量的数据合理调整注剂时间和注入量，并及时监测和评价注剂效果，提高了工业现场中管线内氯离子浓度监测的效率和准确性。既能保证去除管线内氯化物，预防氯化物引起管线的严重腐蚀，又能避免过量注剂造成的资源浪费，为工业生产节省大量费用，产生可观的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的思想，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)

1.一种氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，包括：依次连接的工业现场管线、氯离子浓度监测装置和数据处理平台；所述工业现场管线包括：清洗管线、取样管线、伴热管线和排污管线；所述氯离子浓度监测装置包括：依次连接的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元；取样管线的出口端连接过滤单元，清洗管线的出口端和排污管线的入口端都与干扰离子去除单元和氯离子测量单元相连接；所述氯离子测量单元通过有线或无线方式与数据处理平台进行通讯；所述氯离子测量单元内设有离子监测仪，离子监测仪控制干扰离子去除单元和氯离子测量单元内的各个闸阀，使得各个管线与氯离子浓度监测装置内的回路连通或断开。

2.如权利要求1所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述过滤单元包括一级过滤器和二级过滤器；所述干扰离子去除单元包括第一闸阀、除干扰离子罐、第三闸阀、药剂罐和第五闸阀；所述氯离子测量单元包括氯离子测量电极、温度传感器和测氯罐；

所述取样管线连接一级过滤器的进口端，一级过滤器的出口端依次连接第一闸阀、除干扰离子罐、第五闸阀、二级过滤器和测氯罐，所述氯离子测量电极和温度传感器设置于测氯罐内，氯离子测量电极和温度传感器的模拟测量信号通过屏蔽线缆传输到离子监测仪；离子监测仪将处理后的氯离子浓度数据传输给数据处理平台；所述药剂罐通过第三闸阀连接除干扰离子罐的进药口。

3.如权利要求2所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述离子监测仪包括：供电模块、信号采集模块、中央处理器单元、存储模块、闸阀控制模块和通讯模块；所述信号采集模块将氯离子测量电极和温度传感器采集的模拟测量信号转换为电压信号后传输给中央处理器进行处理，中央处理器将处理后获得氯离子浓度数据通过通讯模块传输给数据处理平台；

所述供电模块为信号采集模块、中央处理器单元、闸阀控制模块和通讯模块供电；所述存储模块、闸阀控制模块分别与中央处理器连接。

4.如权利要求3所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述数据处理平台包括：数据处理单元、显示单元、预警单元和参数设置单元，所述数据处理单元将氯离子浓度数据和预警值进行对比，若超过预警值则预警单元进行报警，所述显示单元用于显示监测的氯离子浓度数据，所述参数设置单元用于设置离子监测仪的测量参数。

5.如权利要求3所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述通讯模块为GPRS通讯模块或总线通讯模块，GPRS通讯模块连接无线天线与数据处理平台进行通讯。

6.如权利要求2所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述干扰离子去除单元还包括第二闸阀和第四闸阀；所述清洗管线通过第二闸阀连接除干扰离子罐顶部的清洗口，干扰离子罐底部的排污口通过第四闸阀连接排污管线的入口端；

所述氯离子测量单元还包括第六闸阀和第七闸阀，所述清洗管线通过第七闸阀连接测氯罐顶部的清洗口，测氯罐底部的排污口通过第六闸阀连接排污管线的入口端。

7.如权利要求6所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述氯离子浓度监测装置还设有排污隔膜泵，所述第四闸阀和第六闸阀连接排污隔膜泵的进水口，排污隔膜泵出水口连接排污管线。

8.如权利要求6所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀、第五闸阀、第六闸阀和第七闸阀都为电动防爆截止阀，并通过离子监测仪输出的控制信号来控制开启和关闭。

9.如权利要求1所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述氯离子浓度监测装置的过滤单元、干扰离子去除单元和氯离子测量单元均存放在固定于工业现场的装置柜内。

10.如权利要求9所述的氯离子浓度在线监测系统，其特征在于，所述装置柜底部设置伴热箱，所述伴热箱连接伴热管线。

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