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1、SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪在原油配输系统中的应用范传宝（中石化管道储运公司鲁宁输油处，山东 邹城 273500）摘 要：原油含硫量是衡量原油品质的重要指标，如何实时监测原油含硫量对于炼油企业具有重要意义。本文对 SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪的构成、工作原理、标定和使用情况作了简单介绍， 该分析仪通过对管线中原油含硫量的实时监测，进而达到控制混油含硫量的目的。 关键词：在线含硫分析仪；原理；应用前言在目前能源供应紧张，国际原油价格居高不下 的情况下，炼油装置生产负荷率较高，炼油企业不 愿意加工含硫原油以影响其生产的平稳性，要求尽 量加工低硫原油以确保装置
2、安全平稳运行。毕竟加 工含硫原油对生产装置、管道等有较强的腐蚀性， 易产生不可预测的停产。因此，从高负荷下的生产 安全性考虑，炼油企业首选加工低硫原油。作为石化产业链中连接上下游产业的重要一 环，中国石化管道储运公司设计建造了原油精确配 输系统，用于对不同产地原油进行比例混合，以满 足炼油企业对原油含硫量的要求。该系统采用 SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪对两条输油 泵进口管线内原油含硫量实时监测，通过调节阀对 原油流量进行调节，使通过输油泵混合后的原油含 硫量满足要求。1SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪工作原 理1.1 分析仪的构成SPECTRO 628T-H
3、P 型含硫分析仪为在线分析 仪，该分析仪安装于临邑输油站原油比例混合装置 中，通过对管线中原油含硫量的连续实时监测，将 检测数据远传到站控 SCADA 系统中，一方面用于 数据实时显示，供值班人员参考，另一方面作为测 量值用于 SCADA 控制系统，对两种不同含硫量的 原油进行流量调节，以实现混合后的原油含硫量满 足要求的目的。SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪由 X 射线发射/接收分析仪、控制器和密度计三部分组成， 其中：1.1.1X 射线发射/接收分析仪包括 X 射线发射器、X 射线接收（探测）器和测量单元X 射线发射/接收器通过铰链与安装盘一起夹 装在测量单元的不锈钢管上，
4、钢管上开有一对涂特 殊防腐涂层的窗口，该窗口正对 X 发射和接收器， 具有较强的 X 射线通过性能和抗高温高压能力。测量单元把检测到得数值送到控制器进行密 度校正，根据标定值得出正确的结果。1.1.2 控制器主要由 PLC 和触摸显示屏组成 控制器完成以下三项主要功能：（1）监测错误条件。包括吹扫压力过低、取 样器内部管线泄漏、通讯故障、密度错误和温度超 限等。（2）控制分析顺序。（3 ）处理分析仪与其它设备的通讯。采用 Profibus 协议与 SCADA 系统通讯，将检测到的数 据及时传输到 SCADA 系统中，使系统能够根据含 硫量检测值的变化及时作出调整。1.1.3 密度计由 SVT
5、型在线式密度计和信号处理 器组成密度计根据弹性质量原理测量流体密度，测量 管通过电子反馈驱动系统以自然谐振频率振动，当 谐振管的质量发生变化时（由内部流体密度变化引 起），谐振频率也随之发生变化，信号处理器根据范传宝：SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪在原油配输系统中的应用81温度、压力及频率变化计算出流体密度并把该密度值送到控制器。表 1对比数据时 间分析仪值实验室值时 间分析仪值实验室值2008.07.022008.07.092008.07.162008.07.232008.07.301.251.291.170.930.891.131.221.250.860.802008.0
6、8.062008.08.132008.08.202008.08.272008.09.030.951.281.321.131.080.870.951.401.010.97密度计根据被测介质密度变化自动矫正 X 射线强度，将 X 射线能量进行优化，使得硫的吸收系 数远大于介质中的其它元素。1.2 在线含硫分析仪测量原理X 射线管以铑作靶子，加上高电压后，发出射 线。射线穿过发射器窗口照射到管线中的原油，当 原油中不含硫时，探测器接收到的射线能量衰减忽 略不计，当原油中含硫时，探测器接收到的射线能 量衰减较大。随着原油中含硫量的变化，接收到的 射线能量衰减也发生相应变化，硫的含量越高能通 过被测介质
7、的 X 射线越少。X 射线检测器能够检测到射线产生的电脉冲， 其数量与射入的 X 射线的能量成正比。测量单元中 的脉冲高度分析器将检测到的电脉冲进行计算处 理，以电脉冲的高度作为纵轴，以给定时间内检测 出的脉冲数作为横轴，绘制成光谱图。光谱图显示 如图 2。光谱曲线存储在测量单元中的存储器里，经过 校正后，用来计算。脉冲高度分析器在给定时间内， 记录接收到的 X 射线电脉冲数，并进行积分运算。 接收的 X 射线数量记为 S（cps），衰减的 X 射线数 量记为 B（cps）。仪表的 K 值即为 S/B=K。利用 K 值和校正曲线的系数来获得定量值（wt%）。利用 K值和校正曲线的系数来获得定量
8、值（wt%）。2 分析仪的标定 首次使用前应对分析仪进行标定，以验证分析仪检测的数据是否准确、仪器是否能够满足使用的 性能要求。2.1 标准样的选择 根据管道所输油品的实际情况，我们选择了 6种不同含硫量的标准样品，含硫量分别为：0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3%。每种标准样 4L，足够充满测量单元和密度计。2.2 标定数据的获取和修改 我们在标定期间人工获取相关数据，并记录每次获取的记录号、数据值和时间，用以与对应的标 准样进行对比分析。分析过程中从放空阀提取样 品，并确认标签上的获取数据记录序号、时间、日 期。对不符合要求的数据进行修改，重新获取新的 数据，将不符合要求
9、的数据用新获取数据覆盖。2.3 标定曲线拟合 分析仪根据测量所得的数据，采用指数法对数据进行拟合，以获取最好的拟合曲线。3 安全操作注意事项3.1 操作安全（下转第 69 页）赵 伟：高含硫气田管道腐蚀原因分析与防护措施69增设牺牲阳极，对管道加强保护，在大、中型河流穿越段的两端各设一组镁牺牲阳极2。3.4 安装 FSM 腐蚀监测系统腐蚀监测就是对设备的腐蚀速度和某些与腐 蚀速度密切相关的参数进行连续或断续测量，同时 根据测量对生产过程的有关条件进行控制的一种 技术。针对气田集输系统高腐蚀的风险，站场 FSM 腐 蚀监测系统采用了腐蚀挂片（CC）、电阻探针（ER）、 线形极化探针（LPR）、并
10、设置水分析取样点，定期 进行铁离子分析。在线路管道上采用电指纹（FSM） 方法。 此外 ，每个 站配 置一套 便携 式氢通量 （Hydrosteel）技术，用于管道设备渗氢及氢损伤的 评估。除腐蚀挂片外的所有在线监测方法测量的数 据通过网络传至站控室和中控室，进行实时在线监 测和数据分析处理。为了及时发现腐蚀造成的破坏，发展了现代监 测技术如：超声波法、声发射法、电位法、电阻法、 电偶法、热象法、射线技术及各种探针技术。近年 来又出现了许多新的监测技术，如交流阻抗技术、 恒电量技术、电化学噪声技术、并在这些技术基础 上相应的研制了各类的腐蚀监测仪器。3.5 使用缓蚀剂使用含有表面活性剂的缓蚀剂
11、能够达到一定 的缓蚀效果。对于光滑的管壁，缓蚀剂的缓蚀效率 可达 95%。3.6 防止冷凝水析出 输气管道中的冷凝水是腐蚀性介质，对管道内上部和下部均有腐蚀，加入单乙基甘醇（MEG）、 二乙基甘醇（DEG）和甲醇能有效地防止冷凝水析出，从而降低了腐蚀速率。3.7 避免紊流 管道中的弯头和突出部位的紊流程度很高，这样会破坏保护膜或缓蚀剂吸附膜。此外，在这些部 位，水也更容易分离出来，因而会增大腐蚀速率。 根据对加拿大酸性气田集输情况考查，主要采 取的是抗硫的炭钢、加缓蚀剂、定期清管(每月一次 或每周一次)。酸气管道清管除了普通清管外还需要智能清管(智能检测)。4 认识与小结（1）通过对硫化氢、二
12、氧化碳腐蚀机理的研 究，可以提前预见到集输系统腐蚀危害的高发区。（2）对抗硫材料选择的分析，及晶相组织、 应力等对硫化物应力腐蚀开裂影响，可以将安全隐 患消灭在萌芽状态。（3）缓蚀剂成膜工艺的研究，在操作中按照 缓蚀剂本身的成膜规律作业，对集输系统进行全方 位的保护。（4）使用防腐监测的方法进行对腐蚀情况跟 踪，可以有效的了解在生产运行中的系统腐蚀状 况，提前发现，提前预防。参考文献1吴斌管道内防腐施工技术的开发与应用北京：石油工业出版社，2005： 杨军，陈玉林管道防腐技术的质量控制与应 用石油工业技术监督杂志社，2009：（7）：27-282（上接第 81 页） （1）由于分析仪使用放射性
13、 X 射线分析油品中的硫含量，当分析仪运行时，严禁打开分析仪外 壳防护系统，以防止 X 射线外漏。（2）由于分析仪内部运行时产生高电压，在 处理内部部件时，要确保电源切断。（3）保证分析仪运行时，应提供符合要求的 压缩气源。3.2 维护安全X 射线管有放射性物质，更换这类部件要由生 产厂家专业人员进行，并且应把换下的两个部件运 回厂家，避免造成放射性物质污染传播。4 应用情况该系统自 2008 年 6 月份投用以来，为了验证 测量数据的准确性，我们对分析仪的即时数据进行 记录，同时在分析仪放空阀处同步采样，样品送实 验室进行分析，将分析仪数据与实验室数据对比分 析，连续进行了 10 周，所得数据记录如表 1 所示。通过对表 1 数据的 对 比分析可 以 看出， SPECTRO 628T-HP 型在线含硫分析仪能够及时准 确的测出原油的含硫量，为根据含硫量比例调节原 油流量从而获得符合要求的混油提供了重要依据。