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自控仪表系统在含硫天然气净化装置中的应用
作者：汪彦军
来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第02期
摘 要：为了研究自控仪表系统在含硫天然气净化装置中的应用情况，通过对天然气净化装置进行详细描述，分别对在线分析仪、就地仪器仪表、DCS远传与控制三类常见自控仪表及其相关系统进行分别论述，系统分析了自控仪表发展前景，为同行提供建设性意见。 关键词：自控仪表；含硫；天然气；净化装置
随着能源市场供给的需要，常规天然气藏资源日益减小，非常规领域低渗透气藏、煤层气、页岩气及其高安全风险的酸性天然气藏开发日益上升。其中酸性天然气藏相对其他非常规气藏储量大、产量高、易开采。全球含CO2及H2S的高含硫气田储量达2600X1012ft3，占世界天然气储量的40%。我国依据自身特点制定出SY/6168-1995 气藏分类标准，并探明高含H2S和中高含CO2气藏潜在资源量超过20%，2010年产量达700亿方。预计到2020年高含H2S/ CO2天然气产量达400亿方，约占30%。高含硫气田开发危险性大，风险控制点多，安全事故频发。所以需要先进的天然气净化装置并结合自控仪表系统对其安全性与工艺流程进行掌控，综合提高净化效率和安全可靠性。 1 天然气净化装置中自控仪表应用
天然气净化装置主要是除去原料天然气中夹带的化学药剂、烃类、游离水、固体杂质，并脱除酸性组分，如硫化氢、二氧化碳，净化后天然气进一步脱水达到管输要求，将脱除的硫化氢反应生产硫磺进行回收，达到环保排放要求，同时配置了一些公用系统如污水处理、蒸汽、新鲜水和循环水、空氮、燃料气。天然气净化工艺技术较为成熟，脱除天然气中的酸性组分主要采用化学溶剂吸收法和物理溶剂吸收法。脱水的工艺主要有三甘醇脱水、分子筛脱水等。硫磺回收主要有常规克劳斯工艺、冷床吸附（CBA）工艺、超级克劳斯（Super Claus）工艺、低温克劳斯吸附（MCRC）和中国石油硫磺（CPS）回收技术等。 1.1 在线分析仪
在线分析仪为实时分析来气组分变化的仪器，在天然气工业领域广泛运用。使用原理大同小异，其维护过程相对严格。需要进行定期标定，与样气耗材更换，通常为现场在线分析小屋设置，归化验室或者生产运行部门直属归口管理。如若遇到不可逆损坏或者需零件更换，则应联系厂家进行外协维修，保障其再次投用时标定正常。依据笔者工作厂区实际，全厂在线分析仪分为以下几类：①原料气组分分析仪（设置在净化装置进口总管，实时分析原料气组分变化，为后续净化调节提供参数预警）；②净化成品气硫化氢在线分析仪（设置在净化装置出口
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总管，实时监控分析成品气成分为净化装置成品合格率提供参照，具备超标自动报警并进行循环切换流程）；③净化成品气水露点分析仪（设置在净化装置出口总管，实时监控分析成品气含水变化率，预防脱水不充分造成的下游工艺流程冻堵和管网腐蚀）；④硫磺回收装置硫化氢分析仪（设置在硫磺回收装置中端及其尾部，实施监控其运行平稳率，辅助工艺调整）；⑤环保型尾气在线分析仪（多处设施在各放空后，实施监控二氧化硫、二氧化碳等有害尾气排放情况，避免因设备故障而导致的环保型违规放空）。 1.2 就地仪器仪表
就地现场仪表分为液位计、压力表、流量计、温度计等，其依据相关工艺特点被安装在现场工艺装置及其管线特点部位，供现场操作人员巡检录取数据和施工参照用。其在天然气净化装置中运用最为广泛，其中根据天然气净化装置特点，结合笔者工作经验，其液位计、流量计、温度计等正常数据录取最为关键。根据笔者工作实际，通常运用活化MDEA工艺双塔（吸收、再生）循环工艺。其净化关键在于吸收塔温度和MDEA溶液循环量，正常生产时天然气流量一定，但因气田井口产出气会因为地质因素产生周期性变化，所以应根据进站天然气色谱分析结果进行动态实时调整，将吸收、再生塔压力和温度控制在一定范围内，通过MDEA溶液循环量调整进行脱硫。 2 3DCS远传与控制
天然气净化装置需要电脑后台的中控式操控，动态调节工艺流程，进行闸门切换。当前国外比较常用的有比利时公司的自控化仪表与DCS系统软件包合成式使用，其具备现场仪器仪表远传与自控化控制操作无需调校，现场匹配程度与软件兼容性较强，后续匹配使用率高，问题少等特点。但是其软硬件打包出售，性价比较低。国内通常使用各种厂家仪器仪表进行现场光纤接入式数据转换，通过采购不同厂家现场仪表和中控程序后期匹配进行DIY兼容式运用。通常浙大中控DCS控制系统较为流行，具备兼容性好，操控功能多，带自动调控功能等诸多优点，并且性价比高，后续维护保养方便。
综上所述，自控仪表系统在含硫天然气净化装置中的应用已经体系化、智能化。通过对多种自控仪表的对比性运用情况可知，未来具备良好兼容性与自控运算功能的自控仪表具有相当大的运用价值与市场前景。 参考文献：
[1]李杰，逯辰源，李军强，等.在线腐蚀监测系统在高含硫天然气净化装置中的建设及应用[J].化学工程与装备，2014（4）：87-89.
[2]逯敬一.普光气田SCOT工艺废热锅炉的应用经验[J].石油化工自动化，2009（5）：82-85.
作者简介：
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汪彦军（1983- ），男，四川新津人，毕业于四川农业大学金融与保险专业，助理工程师，主要从事城镇燃气工程、石油天燃气工程自动控制设计工作。