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        移動(dòng)式干餾瓦斯采樣儀研制

        2019-11-13 08:40:13許輝羅健黃瀟瑩
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2019年17期
        關(guān)鍵詞:油頁(yè)巖

        許輝 羅健 黃瀟瑩

        摘 ? 要:在油頁(yè)巖低溫干餾生產(chǎn)中,瓦斯組成檢測(cè)要求越來(lái)越高,由于其油、水、塵三相混合,其分離效果直接影響最終結(jié)果,現(xiàn)有的采樣分析方法,從采樣完成到分析需要延遲幾個(gè)小時(shí),誤差較大。可以將采樣要求整合在一臺(tái)移動(dòng)式采樣、分析一體的設(shè)備上,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采樣,現(xiàn)場(chǎng)分析,減少誤差。將分析所需的設(shè)備整合,小型化,并具有高效的人機(jī)性能,用以滿足現(xiàn)代低溫干餾的生產(chǎn)要求。

        關(guān)鍵詞:油頁(yè)巖 ?低溫干餾 ?瓦斯采樣 ?設(shè)備整合

        中圖分類號(hào):TE 662 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-098X(2019)06(b)-0038-02

        1 ?瓦斯采樣要求

        1.1 采樣具有代表性

        瓦斯采樣所在管道必須是直管段,最好是豎直管段,采樣點(diǎn)前后各有3倍管道直徑的距離。采樣前需要根據(jù)瓦斯的流速判斷流動(dòng)狀態(tài)是層流還是湍流。

        管道內(nèi)為湍流狀態(tài),即瓦斯在管道內(nèi)橫截面上的任意一點(diǎn)是混合均勻的,這樣只要采樣管探入管道內(nèi)部即可。管道內(nèi)為層流狀態(tài),需要判斷瓦斯含油量分布場(chǎng),假定將管道斷面劃分成許多面積相等的圓環(huán)區(qū)段,在不同直徑截面上分別取樣,所得結(jié)果進(jìn)行積分?jǐn)M合。

        1.2 采樣具有準(zhǔn)確性

        采樣管探頭透過(guò)管壁,垂直于管道,氣體入口處,需要垂直于管道內(nèi)氣體流通的方向。采樣要求從采樣口出來(lái)的氣體流速和管道內(nèi)流速相等,即等速采樣(或稱為等動(dòng)能采樣)。在非等速采樣時(shí),粉塵和液滴由于自身的質(zhì)量,帶有慣性,不能適應(yīng)氣流流向的改變。當(dāng)采樣速度大于管道內(nèi)瓦斯流速時(shí),處于采樣嘴邊緣的大粒徑的液滴和粉塵,原本按照流向會(huì)進(jìn)入管內(nèi)的,會(huì)跑到采樣管之外,使結(jié)果偏小。當(dāng)采樣速度小于管道內(nèi)瓦斯流速時(shí),情況相反,使結(jié)果偏大。

        等速采樣法的具體實(shí)施過(guò)程:(1)已知管道內(nèi)瓦斯流量、管徑,計(jì)算出管道內(nèi)流體流速U,在取樣開(kāi)始時(shí),啟動(dòng)抽氣泵,調(diào)節(jié)閥門(mén),將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流速調(diào)整到與U相等即可。(2)在采樣前,利用電子測(cè)速儀,向瓦斯管道內(nèi)插入電子測(cè)速管,進(jìn)行流速檢測(cè),得到流速U之后,換下測(cè)速管,在進(jìn)行采樣器調(diào)節(jié)。(3)將電子測(cè)速管和采樣器檢測(cè)嘴合成為一個(gè)管口,將測(cè)速管的功能合成到采樣器中,能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行測(cè)速,連鎖調(diào)節(jié)閥,但是這樣做會(huì)提高成本,在穩(wěn)定工況下,作用不大。

        2 ?采樣分析儀主要功能設(shè)計(jì)

        2.1 高溫除塵模塊設(shè)計(jì)

        采取制作高溫度場(chǎng)通道方式實(shí)現(xiàn)。干餾瓦斯中含油、含水蒸汽、含粉塵,三者混合在一起,而粉塵的密度和直徑都很小,一般旋風(fēng)分離器難以除去,在采樣器中實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)捕集粉塵,難度很大,比較好的方法是過(guò)濾。由于頁(yè)巖油在低溫下凝結(jié)析出,很容易會(huì)堵塞管道和過(guò)濾材料,所以過(guò)濾過(guò)程必須在較高溫度下進(jìn)行,這就要求采用技術(shù)難度較高的高溫瓦斯過(guò)濾工藝,目前能夠找到的材料是耐高溫纖維、燒結(jié)金屬、或耐高溫蜂窩陶瓷材料作為過(guò)濾介質(zhì),為防止油頁(yè)巖凝結(jié)堵塞過(guò)濾材料,所以高溫過(guò)濾的溫度一般控制在400℃~600℃較為合適。采樣器的加熱適合采用電加熱的方式。取樣口處設(shè)計(jì)高溫伴功能,連接到第一個(gè)模塊就是高溫除塵模塊。為了獲得粉塵的重量,需要在實(shí)驗(yàn)前對(duì)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行稱量,實(shí)驗(yàn)后降溫到室溫,再次進(jìn)行稱量,得到重量差為粉塵質(zhì)量。

        2.2 高效收油、油水分離模塊設(shè)計(jì)

        采用制作一體化收集瓶方式實(shí)現(xiàn)。采取一種冷凝器與收集瓶一體化設(shè)計(jì)。將結(jié)構(gòu)拆分為內(nèi)管和外夾套,內(nèi)管與收集瓶上端接口連接為一整體,外夾套可以脫離裝卸,外夾套中通入循環(huán)冷卻水。這樣全部的油品和水都留在一體化收集瓶中,通過(guò)稱量整個(gè)瓶的重量差,得出瓦斯中水和油的總質(zhì)量。

        瓶中油水分層明顯,采用分液漏斗方式,可以達(dá)到分離要求。收集瓶底部形態(tài)和功能仿造分液漏斗,水在底層,通過(guò)手動(dòng)控制底部排放閥,將油與水分開(kāi),對(duì)水進(jìn)行稱量,得出冷凝水的質(zhì)量,再通過(guò)油水總質(zhì)量減去水的質(zhì)量,得到油品質(zhì)量。

        2.3 不堵塞計(jì)量模塊

        采用雙管并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)。采用并聯(lián)方式,抽氣泵入口設(shè)一個(gè)總管,總管分出兩個(gè)支線,一條瓦斯管線,一條空氣管線這條空氣管線直徑和瓦斯氣管線直徑相等。在進(jìn)行采樣過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制空氣管線壓力和瓦斯管線壓力相同。通過(guò)并聯(lián)管路管線可知,此時(shí)測(cè)量的空氣流量與瓦斯流量相等。瓦斯管線上的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的功能是用來(lái)調(diào)節(jié)等速采樣。

        2.4 不殘留自清潔模塊

        采用熱風(fēng)沖洗方式實(shí)現(xiàn)。設(shè)備選型時(shí),抽氣泵為正負(fù)壓兩用型,設(shè)有正壓管線從泵出口引出,連接到采樣器入口處。啟動(dòng)采樣器高溫模塊,停止冷凝模塊循環(huán)水,打開(kāi)放散閥門(mén),使高溫空氣行走整個(gè)流程,將管路徹底加熱,用熱風(fēng)把殘留物質(zhì)排出帶走。

        2.5 稱量和供電模塊

        采用亞克力隔離式外殼的電子臺(tái)稱,精度0.01g,量程2000g。采樣器底座上設(shè)有稱量位,可以對(duì)除塵模塊和收集的油水進(jìn)行精確稱重,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前、結(jié)束后,都需要對(duì)粉塵模塊、油水模塊進(jìn)行稱重,得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)有電源和控制總成,設(shè)有220V外接電源和24V電壓電鋰電池電源,滿電后可以續(xù)航5h。到此功能設(shè)計(jì)基本,完成總圖如圖1。

        3 ?結(jié)語(yǔ)

        油頁(yè)巖氣體熱載體低溫干餾工藝的方式,決定了其干餾瓦斯的復(fù)雜性,爐出口瓦斯采樣分析的結(jié)果用來(lái)判斷后續(xù)回收系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,其精確度要求很高,但目前的檢測(cè)方法得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高,急需進(jìn)行改良升級(jí),移動(dòng)式干餾瓦斯采樣儀的研制和開(kāi)發(fā)滿足了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 侯祥麟.中國(guó)頁(yè)巖油工業(yè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1984.

        [2] 韓放,許輝.撫順油頁(yè)巖工業(yè)技術(shù)及應(yīng)用[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2014.

        [3] 許輝,姚拓.撫順油頁(yè)巖干餾技術(shù)回收系統(tǒng)工藝研究[J].遼寧化工,2017(2):197-199.

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