變換單元中的水氣比值測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤炭化工領域，尤其涉及變換單元中的水氣比值測量系統?！颈尘凹夹g】
[0002] 近幾年，隨著世界石油價格的快速上漲，我國出現了煤化工熱。國內具有煤炭資 源的省份和地區(qū)紛紛集資、引資或合資建設和開展大型煤化工、煤制油、煤基制氨、煤基甲 醇制烯烴、甲醇、二甲醚等項目。水作為煤化工的座上賓，成為提供氫元素的主力軍，變換反 應效率顯得尤為關鍵，而水氣比值作為考核變換效率的主要因素，具有重要的參考指導意 義。目前測量水氣比值的方案和產品尚停留在上世紀九十年代小氮肥生產階段，已無法滿 足百萬噸級裝置變換單元的測量要求，成為變換單元中水氣比值測量的難題。
[0003] 目前，小氮肥企業(yè)變換系統水氣比值的測量多采用HY-1、ER-1等水氣比值測定 儀，對飽和態(tài)下半水煤氣水氣比值的測量具有較好實踐指導意義，但對于過熱態(tài)下變換 氣水氣比值的測量存在以下缺陷：一是對于濕度的檢測，濕度變送器的最高使用溫度為 180°C，因為接觸式濕度變送器的測量探頭傳感器為濕敏電容測量原理，電容電子原器件耐 受不了超180°C的高溫工況，故不能滿足一氧化碳變換系統的工況要求(粗煤氣、變換氣溫 度220~280°C左右）；二是含水變換氣中還有少量硫化氫和硫氧化碳，和探頭傳感器表面 的鍍膜層發(fā)生絡合反應，導致測量不準或損壞；三是采用減溫減壓方案，增加了設備投資， 另外將變換氣引至變換單元外，存在尾氣排放等一系列的安全問題，無法解決測量系統本 質安全問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 鑒于現有技術中存在的情況，根據本發(fā)明的一個方面，提供一種變換單元中的水 氣比值測量系統，包括與測量處理器連接的溫度變送器、壓力變送器、多個流量變送器、多 個反應氣體含量分析儀；所述溫度變送器、壓力變送器、流量變送器及反應氣體含量分析 儀設置于第一變換反應器前端的管路中；所述反應氣體含量分析儀及流量變送器設置于第 一變換反應器與第二變換反應器之間的管路中；所述反應氣體含量分析儀設置于第二變換 反應器的后端管路中，所述測量處理器根據當前狀態(tài)和所述溫度變送器、壓力變送器、流量 變送器、多個反應氣體含量分析儀及流量變送器的測量數據，獲取多個狀態(tài)下的水氣比值。
[0005] 在一些實施方式中，當所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為飽和態(tài)時，則根據 溫度變送器及壓力變送器的測量值，獲取含水氣體飽和態(tài)下的水氣比值Rss。
[0006] 在一些實施方式中，還包括：報警裝置，所述報警裝置與所述測量處理器連接，當 所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為飽和態(tài)時，通過判斷壓力變送器的測量值h是否大 于公式（1)中f(V值。若是，則根據溫度變送器及壓力變送器的測量值，獲取含水氣體飽 和態(tài)下的水氣比值Rss，若否，則觸發(fā)所述報警裝置發(fā)出報警提示。
[0007] 在一些實施方式中，所述測量處理器判斷所述溫度變送器及壓力變送器的測量值 是否為空，若是，則觸發(fā)所述報警裝置發(fā)出報警提示。
[0008] 在一些實施方式中，還包括：補水裝置，所述補水裝置的補水狀態(tài)輸出端與所述測 量處理器連接，當所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為過熱態(tài)時，并且所述測量處理器 接收到的所述補水裝置的補水信號為無效時，則所述測量處理器根據溫度變送器、壓力變 送器、多個流量變送器、多個反應氣體含量分析儀的測量值，獲取含水氣體過熱態(tài)時下的水 氣比值r2。
[0009] 在一些實施方式中，還包括：報警裝置，所述報警裝置與所述測量處理器連接，當 所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為過熱態(tài)，并且所述測量處理器接收到的所述補水裝 置的補水信號為無效時，通過判斷分析儀4的測量值Ass是否大于分析儀5的測量值A%，且 流量變送器6測量值匕為零，若是，則根據溫度變送器、壓力變送器、多個反應氣體含量分 析儀的測量值，獲取含水氣體過熱態(tài)時下的水氣比值R2 ;若否，則觸發(fā)所述報警裝置發(fā)出報 警提示。
[0010] 在一些實施方式中，所述測量處理器判斷所述溫度變送器、壓力變送器、多個流量 變送器、多個反應氣體含量分析儀的測量值是否為空，若是，則觸發(fā)所述報警裝置發(fā)出報警 提示。
[0011] 在一些實施方式中，還包括：補水裝置，所述補水裝置的補水狀態(tài)輸出端與所述測 量處理器連接，當所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為過熱態(tài)，并且所述測量處理器接 收到的所述補水裝置的補水信號為有效時，則根據溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、 多個反應氣體含量分析儀、流量變送器，獲取含水氣體過熱態(tài)時下的水氣比值r3。
[0012] 在一些實施方式中，還包括：報警裝置，所述報警裝置與所述測量處理器連接，當 所述測量處理器所接收到的當前狀態(tài)為過熱態(tài)，并且所述測量處理器接收到的所述補水裝 置的補水信號為有效時，通過判斷分析儀4的測量值Ass是否大于分析儀5的測量值Am，且 流量變送器3、6測量值匕、匕均非零，若是，則所述測量處理器根據溫度變送器、壓力變送 器、多個流量變送器、多個反應氣體含量分析儀，獲取含水氣體過熱態(tài)時下的水氣比值R3 ; 若否，則觸發(fā)所述報警裝置發(fā)出報警提示。
[0013] 通過上述技術方案，本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點：精確測量各種變換系 統中的水氣比值，以滿足煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然氣、煤制烯烴等變換單元各種工 藝系統測量水氣比值的需求。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明一實施方式中水氣比值測量系統的現場組成示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明另一實施方式中水氣比值測量系統的現場組成示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017] 如圖1本發(fā)明一實施方式中水氣比值測量系統的現場組成示意圖所示。本發(fā)明的 水氣比值測量系統包括與測量處理器101連接的溫度變送器1、壓力變送器2、第一流量變 送器3、第二流量變送器6、第一反應氣體含量分析儀4、第二反應氣體含量分析儀5及第三 反應氣體含量分析儀7。其中，溫度變送器1、壓力變送器2、第一流量變送器3及第一反應 氣體含量分析儀4設置于第一變換反應器201前端的管路中。第二反應氣體含量分析儀5 及第二流量變送器6設置于第一變換反應器201與第二變換反應器301之間的管路中。第 三反應氣體含量分析儀7設置于第二變換反應器301的后端管路中。測量處理器101上設 置系統狀態(tài)單元401，向測量處理器101輸出當前的系統狀態(tài)，如，為飽和態(tài)、過熱態(tài)等狀 態(tài)類型。測量處理器101根據從系統狀態(tài)單元401接收到的當前狀態(tài)和溫度變送器1、壓 力變送器2、第一流量變送器3、第二流量變送器6、第一反應氣體含量分析儀4、第二反應氣 體含量分析儀5及第三反應氣體含量分析儀7的測量數據，獲取多個狀態(tài)下的水氣比值。 上述系統可以作為連續(xù)測量多種變換單元（如煤制油、煤基制氨、煤基甲醇制烯烴、二甲醚 等）含水氣體中水和干基氣體(如粗煤氣、變換氣)比值的測量系統。其中，溫度變送器1可 采用PtlOO熱電阻、壓力變送器2可采用EJA或羅斯蒙特、第一流量變送器3可采用矩形流 量計、第二流量變送器6可采用矩形流量計渦街流量計或平衡流量計；第一反應氣體含量 分析儀4、第二反應氣體含量分析儀5及第三反應氣體含量分析儀7可采用紅外分析儀給予 實現。測量處理器101可采用嵌入式處理單元給予實現。在測量處理器101中包括：巡檢 單元501，定時對上述變送器或分析儀進行巡檢，當巡檢單元501檢測出上述變送器或分析 儀中的部分信號丟失時或需要人為修正(調整）時，測量處理器101的顯示面板顯示燈閃爍 提示，并可通過測量處理器101的面板按鍵輸入設定數據，從而實現對系統中變送器或分 析儀的實施檢查或隨時調整。
[0018] 該系統可實現系統飽和態(tài)、過熱態(tài)及過熱態(tài)(補水）三種工況下的水氣比值測量。
[0019] (1)、飽和態(tài)測量：
[0020] 當測量處理器101從系統狀態(tài)單元401接收當前的系統狀態(tài)，當接收到為"飽和 態(tài)"時，測量處理器101分別從溫度變送器1及壓力變送器2接收當前的溫度測量值及壓力 測量值，通過下列公式（1)獲取含水氣體飽和態(tài)下的水氣比值Rss。
[0021]
'和p=f(To) (1)
[0022] 其中：P--T。下的飽和水蒸汽分壓；
[0023]P〇--含水氣體壓力；
[0024] T〇--含水氣體溫度；
[0025] Rss--含水氣體飽和態(tài)下的水氣比值。
[0026] 為使上述的測量更為準確，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖2所述，在本系統 中，還包括：報警裝置501，報警裝置501與測量處理器101的報警觸發(fā)端連接。當測量處 理器101從系統狀態(tài)單元401接收到為"飽和態(tài)"時，判斷溫度變送器1是否在設定飽和態(tài) 溫度范圍內，若是，則根據溫度變送器1及壓力變送器2的當前測量值及上述公式（1 )，獲取 含水氣體飽和態(tài)下的水氣比值凡，否則，觸發(fā)報警裝置501發(fā)出報警提示。
[0027] 為有效避免由于變送器失靈所導致的測量錯誤，在本發(fā)明的另一種實施方式中， 測量處理器101對溫度變送器1及壓力變送器2的測量值給予判斷，如，測量值為"0"或其 他"空"及無效數據時，測量處理器101觸發(fā)報警裝置501發(fā)出報警提示。
[0028] (2)過熱態(tài)(未補水）測量：
[0029] 當測量處理器101從系統狀態(tài)單元401接收當前的系統狀態(tài)，當接收到為"過熱" 時，測量處理器101從補水裝置601的補水狀態(tài)輸出端采集其當前補水狀態(tài)，如，補水裝置 601已補水，則補水狀態(tài)為"1"即有效，若未補水，則補水狀態(tài)為"0"即無效。當采集的補水 狀態(tài)為"0"即無效時，測量處理器101分別從溫度變送器1、壓力變送器2、第一反應氣體含 量分析儀4及第二反應氣體含量分析儀5處，接收當前的溫度測量值、壓力測量值及反應氣 體含量值，通過下列公式（2)獲取未補入水蒸汽或脫鹽水，經化學反應后含水氣體的水氣比 值R2。
[0031] 其中：Am--過熱態(tài)C0干基含量；（該值為分析儀5的測量值）
[0032] Ass-飽和態(tài)C0干基含量；(該值為分析儀4的