EMC E-Scan在线浓度仪应用於各行业--石油化工工业

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分体式超固设计、耐腐蚀材质和蓝宝石棱镜的应用，使MPR E-Scan非常适合应用在各种恶劣工况下、测量各种强腐蚀介质浓度。在全球，MPR已成熟应用于精确检测浓硫酸、发烟酸、强盐酸、硝酸、磷酸、硼酸、66盐、氨水、AM、NaOH、H2O2、TMAH、DMAC、DMSO、NaSCN、DMF等的过程浓度，应用的行业遍及炼油烷基化（浓硫酸）、硫磺制酸（浓硫酸）、几内酰胺生产（发烟酸）、纺丝凝固浴（DMAC、DMSO、DMF、NaSCN）、H2O2生产、废气中和（DMF、DMAC、NH3）、电子半导体（H2O2、硼酸、TMAH）等等。

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硫酸浓度在线/离线分析仪

1、简介

     硫酸是一种非常重要的化工生产原料被用于不同的化学品生产中，如：化肥的生产；磷酸，盐酸的生产；含硫化合物的合成（染料，柔软剂，表面活性剂，炸药，纤维，药品，塑料等）；人造丝和纤维胶的生产；氧化钛的生产（涂料厂）;硫酸钠（玻璃厂和清洁剂产品）和硫酸铝的生产；Battery 电池酸液；干燥剂;炼钢厂中的酸缸。

硫酸的化学式是：H2SO4，99.99%的硫酸无色无味的油状液体，有强吸水性，能与水以任意比例混合，混合过程中放出大量的热。硫酸和发烟硫酸能瞬间破坏任何棉质织物。用浓硫酸来吸收SO3，然后用水稀释调节到所需要的浓度。因此在这个调节的过程中，对硫酸浓度进行在线的监控就很必要。
2．硫酸的浓度测量

    硫酸水溶液的浓度表示为H2SO4 %  下图表示：在20℃时的0.00%--100%硫酸浓度关系曲线：

发烟硫酸的浓度是根据在100%的硫酸中所含的“自由态SO3”含量来表示其强度；所以“发烟硫酸-40”是表示在100%的硫酸中含有40%的自由态SO3（相当于用滴定法得出的109%H2SO4 的结果）。

发烟酸计算方法，“发烟硫酸线性”图中是SO3在100%H2SO4中的质量含量浓度，这个浓度和我们通常所说的发烟硫酸的浓度之间是这样换算的，X1=4.444*(X-100)，例如，20%SO3含量的发烟硫酸，相当于我们通常所说的104.5%的发烟硫酸。即：X1=20=4.444*(X-100)=4.444*(104.5-100)。

3.测量原理

来自于LED的光线穿过棱镜表面并经过棱镜的反射面反射到达工作面(棱镜与工艺流体的接触面)。到达这个工作面的光线以一系列的角度横穿这个工作面，包括与被测量流体的临界角(Ic)。以大于临界角的角度穿过工作面的光线被折射入测量流体中，以小于临界角的角度穿过工作面的光线被反射到棱镜的另一个反射面并穿过棱镜到达CCD线性阵列组并被扫描。MPR E-Scan在线浓度仪使用当今最先进的CCD技术。在E-Scan浓度仪中图象是由电子扫描而来的简单光线和黑暗间隔所组成。当过程流体的全反射率改变时，临界角的变化将改变光亮/黑暗时间的比率，并被CCD所检测到。时间间隔的变化被处理和加强并以Percent、固形物含量或其它的测量单位形式显示出来。这种CCD扫描测量技术，提供了很高敏感度，并不受被测流体中夹带的气泡或震动流的影响。另外，MPR E-Scan在线浓度仪使用LED光源。这种光源需要最小的能量、产生最少的热量并具有最长的使用寿命。

4.安装方式

    最初生产硫酸的原料是燃烧单质硫或含硫的矿所产生的二氧化硫（SO2）。二氧化硫与氧气以五氧化二钒为催化剂反应生成三氧化硫。经过三层催化剂层反应后，大多数的SO3从反应的混合物中逸出并进入到第一个吸收塔，而剩下的SO2和O2则继续在五氧化二钒催化下进行反应，生成的SO3 被第二个吸收塔吸收。对SO2 的转化率为99.6%到99.7%。在中间和最后的吸收塔中，用98%到100%的硫酸来吸收三氧化硫，使之变成发烟硫酸。（用大气中的水汽来吸收多余的三氧化硫）。最后发烟硫酸或浓硫酸被稀释成所需要的浓度。

   

    在线H2SO4 浓度测定根据不同的浓度要求，可以选择安装各线性关系不同的传感器。在任何需要测试浓度为0.00~88.00%，90.00—99.99%硫酸 的地方，可以在旁路或管道上安装E-Scan传感器。在这种情况下，必须使用Alloy 20合金材质的E-Scan传感器来防止硫酸腐蚀。测发烟硫酸， 传感器材质Alloy 20合金。

提供不同的安装适配装置,满足不同的安装方式和使用要求。可以是标准的，也可以为用户特制。如直接安装在管路上，或带法兰盘的管上，或容器上.....。其制做材料可选。棱镜的自动清洗装置也可安置其中。对特殊的应用，我们可设计专用安装方式和棱镜清洗系统。E-Scan传感器分标准型和加长型，标准型为管道安装，加长型为反应釜安装。

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Alloy 20 合金说明及硫酸工业应用.pdf (329.8 KB, 下载次数: 2)

2016-1-13 16:06 上传

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上海赛科石油化工有限责任公司（以下简称 上海赛科公司）960 kt/a乙烯工程配套有一套典 型的废酸回收装置（SAR），该装置主要处理上海 赛科公司260 kt/a丙烯腈（AN）装置的废硫酸铵 和璐彩特国际（中国）化工有限公司90 kt/a甲基 丙烯酸甲酯（MMA）装置的废硫酸。来自丙烯腈 装置经预浓缩后的硫酸铵溶液12.5 t/h和MMA 装置的废硫酸27.5 t/h经废酸回收装置生成硫酸 3~4 t/h，W（SO3）10%的发烟硫酸18 t/h。该装 置是上海漕泾化工园区循环经济产业链的核心， 不仅实现了废物资源化利用，每年可节约硫资源 48-53 kt，同时减少了废物的排放和污染；而且给 上下游装置供应高温蒸汽，替代了MMA装置自 备锅炉，实现了热能的多级利用。 丙烯腈废硫酸铵、 废有机聚合物一 MMA废酸、 废硫酸铵 燃料 硫酸 空气 废酸回收装置原设计废酸处理能力为278 kt/a（34.75 t/h），最大处理能力为353.28 kt/a （44.16 t/h）。由于引入纯氧工艺，现在废酸处理 能力已达到400 kt/a（50 t/h），是目前我国最大规 模的废酸回收装置。该装置初步设计由中国石化 集团兰州设计院完成，台湾中鼎工程股份有限公 司提供基础设计资料文件，装置基本上采用美国 孟莫克公司制酸技术。

MPR E-Scan在线硫酸浓度仪在该项目中发挥了不可或缺的重要作用。 　　
MPR E-Scan在线硫酸浓度仪采用分体式结构设计，分为传感器和变送器两部分。 　　
传感器由：蓝宝石棱镜（9Mosh）、内置PT1000温度传感器、长寿命LED光源、3648像素分辨率的CCD 传感器组成； 　　
变送器由：Intel 586sx 133MHz的CPU，6.7寸（640×480象素）彩色LCD显示器，键盘， EPROM存储卡及自动清洗系统组成。
仪器采用全屏蔽干扰设计、耐高温和振动、宽量程（88.00%-99.99%），出厂线性校准和自动温度补偿。 仪器内置PT1000温度传感器 ，在线检测硫酸的过程温度，经自动温度补偿并远处0-10V的信号。 　　仪器可采用 RS-232 与上位计算机相通讯，并可通过 4 ～ 20 mA 信号 与 DCS 相通讯。由 DCS 控制调节过氧化氢浓度。 MPR E-Scan在线分析仪的自动清洗清洗系统自动清洗被污染的棱镜并及时排除故障，保证仪器的准确性，减轻维护人员的工作量。全浇注玻璃钢外壳和全屏蔽钢板内壁设计，保证了仪器可以在任何恶劣的工况条件下运行平稳。

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SAR装置（Sulfuric Acid Regeneratio）废酸再生装置

Sulfuric Acid Regeneration (SAR)
Chemours provides SAR services for spent sulfuric acid, effectively regenerating it to commercial quality.

Chemours involvement in the industry dates back to the first commercial production of sulfuric acid. Sulfuric acid regeneration is a core business for Chemours, evidenced by their investment globally in the business as well as the high growth rates experienced in many regions of the world.

Alkylation-Spent Sulfuric Acid Regeneration


Chemours’s largest spent sulfuric acid regeneration facility is located in Burnside, Louisiana. This spent sulfuric acid regeneration plant has been continuously upgraded since its construction in 1968. Strategically located in the heart of the Gulf Coast region on the Mississippi River, the facility can receive and ship acid via barge, rail car or tank truck. This provides our clients with the maximum logistical flexibility when servicing their spent acid regeneration needs. This plant has won numerous awards within Chemours, as well as within the community and state, for its safety and environmental record and has set records for operational up-time.

Our goal is to make the spent-sulfuric-acid to fresh-sulfuric-acid transaction "worry-free" for our customers.

Chemical-Spent Sulfuric Acid Regeneration


The Burnside Plant has the capability to regenerate chemical-spent sulfuric acids. Chemours can provide our customers with technical experts and logistical support to optimize their acid usage and minimize their logistical expenses thereby minimizing their overall acid cost.

On-Site Sulfuric Acid Regeneration Facilities


For refineries operating a sulfuric acid alkylation unit and requiring additional sulfur recovery capacity, Chemours offers unique on-site sulfuric acid regeneration and sulfur gas recovery offerings that provide cost effective, environmentally superior, and flexible alternatives to the classic refinery sulfur management system. Chemours will build, own, operate and maintain an on-site sulfuric acid plant that not only regenerates the refiner’s spent acid, but also recovers part or all of a refiner’s acid gas as sulfuric acid or other sulfur products. Such an offering compliments the refiner’s alkylation unit while either increasing or replacing a refiner’s existing sulfur recovery capacity and thereby avoid capital investment to construct one or more classic Claus-Tail Gas Units. These plants have environmental emissions that are superior to classic Claus-Tail Gas Units as well as better up-time capabilities.

Chemours owns, operates, and maintains an integrated on-site acid regeneration unit at the Delaware City Refinery which started up in September 2005. The Delaware City or Red Lion on-site SAR facility, not only provides the adjacent refinery with sulfur acid regeneration services, but also provides sulfur management services by recovering part of the refinery’s acid gas production as sulfuric acid.

Chemours has partnered with a refinery in El Paso, TX to build an on-site spent acid regeneration facility. This integrated on-site sulfuric acid regeneration-sulfur gas recovery (SAR/SGR) facility will be operational in the 4th quarter of 2007. Our Borderland Plant in El Paso, TX, will not only provide acid regeneration services, but will process all of the high strength sulfur bearing gases from the refinery, replacing the existing Claus-Tail Gas Units. This twin train facility will improve the flexibility, reliability and operations of the refinery while providing a significant reduction in sulfur dioxide emissions compared to their existing alternative.

Chemours has also partnered with a refinery in Bayway, NJ to build, own, operate and maintain an integrated on-site sulfuric acid regeneration-sulfur gas recovery (SAR/SGR) facility. This integrated on-site sulfuric acid regeneration-sulfur gas recovery (SAR/SGR) facility will be operational in the 4th quarter of 2007. The Bayway, NJ or Morses Mill plant not only will provide acid regeneration services for the refinery, but will also provide total sulfur management for the entire facility by processing all of the sulfur bearing gases from the refinery. The twin train SAR/SGR plant will provide a reliable, cost effective, environmentally superior alternative to the refinery’s alternative sulfur recovery options.

Literature

• Meeting environmental challenges through alternative sulfur management solutions

废酸再生装置工艺图

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废酸装置的主风机设置在裂解炉之后，将工艺气体自裂解炉进口吸入并依次将工艺气体送入气体净化系统以及其他下游各工序。主风机为典型的以电或者蒸汽透平驱动的单级离心压缩机，入口操作压力约为10 kPa，排出压力约40 ～ 70 kPa。有时对于较大的装置会选择并联压缩机以提高其运行的可靠性。
二氧化硫转化成三氧化硫是在装有五氧化二钒催化剂的多床层固定床转化器内完成的。孟莫克差不多一百年前就参与了硫酸厂的设计，并进行五氧化二钒催化剂的早期开发。如今，通过持续不断地研究和发展，拥有世界上最大的专用硫酸催化剂制造厂，特别是在最佳活性、硬度和抗热降解稳定性等综合性能方面，孟莫克成为世界上提供各种硫酸催化剂的领导者。该反应过程是将含有SO2和O2的工艺气体在进入第一段催化剂床层前预热至400 ℃以上。强放热反应迅速达到平衡，气体必须被冷却以便于在随后的床层中进一步转化。在气－ 气换热器内完成冷却，放出的热量用来预热来自主风机的SO2工艺气体。如果还有多余的反应热可用，则可通过预热燃烧空气或预热锅炉供给水来回收这部分热量。

可用的反应热是废酸进料浓度( 低浓度时每单位二氧化硫需要更多的燃料和空气，从而导致每单位体积的工艺气体产生的反应热就少) 和装置大小( 小装置单位产量比大装置有更高的环境热损失)的函数。装置的特殊设计和/或用富氧代替空气往往可以被用来解决这些问题。
美国EPA 标准的硫酸厂二氧化硫排放限制是每吨硫酸( 以100% 计) 2 kg 二氧化硫。这个数值相当于SO2
在转化工序的转化率为99. 7% ，为了克服反应平衡的约束，在最后一段转化之前，SO3产品必须被从工艺气体中移走。通常经过3 个床层的转化( 伴随级间冷却) ，工艺气体再次被冷却并通过级间吸收塔( 一吸塔) ; 在此塔中，工艺气体与w( H2SO4) 98% ～ 99% 硫酸逆流接触，SO3被吸收。然后再加热气体并通过转化器的最后一段，该工艺气体随后被冷却并通过最终吸收塔吸收剩余的SO3。当需要更低的SO2的排放时，有几种技术方案可供选择，包括: 较多催化剂装填量、更高活性催化剂的使用、额外催化剂床层或尾气洗涤等。孟莫克动力波尾气洗涤的使用可实现低至φ( SO2) 0. 002% 的SO2排放量。NOx的减排是世界上许多地区的设计需求。

孟莫克通过将一吸塔和二吸塔除雾器排酸系统的分离、采用低NOx燃嘴以及分解炉的两段焚烧设计等方面来解决这个问题，通常NOx尾排能达到100 mg /m3，有时甚至使用SCＲ 和LoTOx 技术来处理硫酸装置尾气以减少NOx的排放。
浓酸系统包括3 个塔: 干燥塔( DT) 、一吸塔( IAT) 和二吸塔( FAT) 。这些塔通常由ZeCor材料建造，内部装填陶瓷矩鞍环填料，但也可用衬砖塔。塔和分酸器的优化设计以及酸浓度和温度的正确选择，可提供近乎100% 的水汽吸收率( 干燥塔) 或三氧化硫的吸收率( 吸收塔) 。每个塔中都装有高效纤维床除雾器( 孟莫克布林克系列) 以保护下游设备，并使酸雾排放最小化。
全球范围内运行着60 多套SAＲ装置，这种技术日臻完善和可靠，可以从几乎所有的资源中回收和再利用废酸。

E-Scan Refractometer型在线硫酸浓度仪是以测量硫酸的折光率为依据，根据折光率与浓度的对照表（自动修正温度对折光率的影响）在变送器上显示浓度值，管道材质全部采用Alloy 20合金、PTFE等。触湿部件采用Alloy20合金、蓝宝石。变送器采用全屏蔽抗干扰、分体式设计，具有最高的测量精度和可靠性、使用安全且结构简单、相对于其他原理浓度计，其性价比更高些，量程更宽广。
E-Scan Refractometer型在线硫酸浓度仪采用临界角检测原理，检测不受物料的颜色，浑浊度，气泡，固体颗粒等杂质的影响、具备高精度的自动温度补偿功能。采用优秀的分体式体式，全屏蔽抗干扰设计，光电信号直接转换处理。摒弃一体式不耐振动和高温的影响的缺点，保障了在线测量的精度及延长仪器使用寿命。内置光纤光路传导系统，拥有优秀的抗震性能和高稳定性、内置温度传感器和干燥剂有效监测糖度仪的运行状态。
E-Scan Refractometer型在线硫酸浓度仪可以安装在不同管径的管道或者罐体容器壁上，进行浓度监测和控制，可以直接显示质量百分比（Percent)、折射率(R.I.)、固形物含量(S.G.)、密度(T.T.A)或用户自定义的单位，现场显示并可以模拟信号（RS232)远传至电脑进行即时数据存储、打印、追溯等功能； 通过 4-20mA 信号远传至 PLC/DCS /变频器进行监控或控制。

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MPR E-Scan硫酸浓度仪应用於我国最大规模废酸回收装置

上海赛科石油化工有限责任公司（以下简称 上海赛科公司）960 kt/a乙烯工程配套有一套典 型的废酸回收装置（SAR），该装置主要处理上海 赛科公司260 kt/a丙烯腈（AN）装置的废硫酸铵 和璐彩特国际（中国）化工有限公司90 kt/a甲基 丙烯酸甲酯（MMA）装置的废硫酸。来自丙烯腈 装置经预浓缩后的硫酸铵溶液12.5 t/h和MMA 装置的废硫酸27.5 t/h经废酸回收装置生成硫酸 3~4 t/h，W（S03）10%的发烟硫酸18 t/h。该装 置是上海漕泾化工园区循环经济产业链的核心， 不仅实现了废物资源化利用，每年可节约硫资源 48-53 kt，同时减少了废物的排放和污染；而且给 上下游装置供应高温蒸汽，替代了MMA装置自 备锅炉，实现了热能的多级利用。 丙烯腈废硫酸铵、 废有机聚合物一 MMA废酸、 废硫酸铵 燃料 硫酸 空气 废酸回收装置原设计废酸处理能力为278 kt/a（34.75 t/h），最大处理能力为353.28 kt/a （44.16 t/h）。由于引入纯氧工艺，现在废酸处理 能力已达到400 kt/a（50 t/h），是目前我国最大规 模的废酸回收装置。该装置初步设计由中国石化 集团兰州设计院完成，台湾中鼎工程股份有限公 司提供基础设计资料文件，装置基本上采用美国 孟莫克公司制酸技术。MPR E-Scan在线硫酸浓度仪在该项目中发挥了不可或缺的重要作用。 　　MPR E-Scan在线硫酸浓度仪采用分体式结构设计，分为传感器和变送器两部分。 　　传感器由：蓝宝石棱镜（9Mosh）、内置PT1000温度传感器、长寿命LED光源、3648像素分辨率的CCD 传感器组成； 　　变送器由：Intel 586sx 133MHz的CPU，6.7寸（640×480象素）彩色LCD显示器，键盘， EPROM存储卡及自动清洗系统组成。仪器采用全屏蔽干扰设计、耐高温和振动、宽量程（88.00%-99.99%），出厂线性校准和自动温度补偿。 仪器内置PT1000温度传感器 ，在线检测硫酸的过程温度，经自动温度补偿并远处0-10V的信号。 　　仪器可采用 RS-232 与上位计算机相通讯，并可通过 4 ～ 20 mA 信号 与 DCS 相通讯。由 DCS 控制调节过氧化氢浓度。 MPR E-Scan在线分析仪的自动清洗清洗系统自动清洗被污染的棱镜并及时排除故障，保证仪器的准确性，减轻维护人员的工作量。全浇注玻璃钢外壳和全屏蔽钢板内壁设计，保证了仪器可以在任何恶劣的工况条件下运行平稳。

MPR E-Scan在线硫酸浓度仪优势： 　　
●Alloy 20合金材质的传感器使其满足石油、化工行业的工艺要求并且耐温高达150℃； 　　
●免维护、无耗材、无漂移、自诊断功能，智能报警信号输出功能； 　　
●安装适配器标准：Teflon, Alloy 20、Tantalum、Hastelloy或其他合金； 　　
●自动温度补偿（ 软件拥有丰富的产品线性数据库和温度补偿数据库）； 　　
●出厂校准和自动温度补偿，直接投入使用，无需现场校准； 　　
●多组4-20mA 模拟信号及数字信号输出（隔离，非隔离可选）； 　　
● 6.7“TFT真彩色LCD显示。Intel586sx高速微处理器； 　　
●3648高分辨率的 CCD,防护等级：NEMA4X（IP67）； 　　
●光源为 589nmLED 灯，寿命长达 100000 小时； 　　
●多种报警信息输出显示（高低/高高/低低/偏差）； 　　
●内置自诊断功能，可能的故障一目了然； 　　
●本安防爆型探头传感器（可选）； 　　
●可循环的干燥剂，无耗材，免维护； 　　
●高精度，高品质“美国制造”

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SAR装置硫酸浓度仪