苛刻工况下的 pH测量方案


作者:杨生,作者供职于中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司。 日期:2017/05/08 来源:PROCESS《流程工业》

针对石化企业应用中的难点,梅特勒-托利多公司有针对性地进行传感器的设计和选型,对症下药,有效地解决了高颗粒、高油污和低电导率水样环境下测量pH的难题。

中国石油天然气股份公司大港石化分公司位于天津,原油加工能力为500万t/a,可生产汽油、柴油、丙烯、液化气、MTBE、苯、石油焦、硫磺和燃料油等产品。该工厂在烟气脱硫、曝气池、生化池和动力锅炉补给水等工艺过程中使用了包括梅特勒-托利多等多个品牌共30套pH、ORP、电导率和溶解氧在线分析仪表。

图1 管道\反应釜式自动清洗方案

齐全的方案

烟气脱硫工艺中吸收二氧化硫的过程是一个中和反应,为保持洗涤塔中吸收液的pH满足吸收二氧化硫的要求,30%NaOH 需连续不断地补充到吸收液中,浆液循环泵管路上和滤清模块循环泵入口总管上装有pH计,利用低选控制调节阀的开度,吸收液的pH直接影响对烟气中二氧化硫洗涤效果,污水上的pH分析仪直接影响外排水。

众所周知,炼油石化企业的水较脏,在烟气脱硫和污水处理的水中都含有颗粒或泥沙。在普通的测量方案中,传感器容易被这些颗粒物质覆盖并且结垢,造成测量不稳定,要求经常维护和清洗,带来很大的劳动强度。梅特勒-托利多在较脏的应用点可以提供自清洗的方案,一种是安装在管道上,另一种安装在污水槽上。

管道上的安装使用由气缸控制的自动插拔安装护套,控制器中的气路控制护套定时把传感器拔出使其进入护套中的清洗腔,开启水路清洗传感器,达到清洗设定时间后,再开启压缩空气把传感器插入过程端,整个过程完全自动化,不需要人员到达现场。这种气缸式自动插拔护套比较适合在管道上安装,如果安装在污水处理的敞口槽,则更适宜采用沉入式自动清洗方案。沉入式的自动清洗方案包括一个浸没在污水槽中的护套,在护套的头部配有一个喷嘴,变送器控制电磁阀开关,使喷嘴对着传感器喷出压缩空气或水。压缩空气或水产生漩涡,加强清洗传感器表面的效果。这两种自动清洗方案在大港石化得到应用,解决了传感器表面容易结垢,维护频率高的难题。

图2 敞口槽自动清洗方案

针对应用的传感器

梅特勒-托利多针对每一个应用特点进行产品选型。在颗粒含量较高的水中,梅特勒-托利多推荐大港石化采用开放式液接的pH传感器InPro4260i。这款传感器不再使用容易堵塞的陶瓷隔膜,而是使用固体聚合物电解质,直接接触被测液体,形成开放式的液接部位。这种开放式的液接,避免了细小的颗粒堵塞隔膜的情况,保证电解质有效地接触物料,确保了测量的稳定性。在含有油污或碳氢化合物的水样中,梅特勒-托利多推荐用户选用PTFE隔膜的InPro4800i。PTFE材质能够耐受油污粘附,保证隔膜清洁,内部电解液从隔膜向外渗透流畅,使测量值稳定且可靠。

图3 梅特勒-托利多InPro 4260i pH传感器

图4 梅特勒-托利多InPro4800i pH传感器

在锅炉补给水中,梅特勒-托利多推荐用户使用专用于低电导率水样的pH传感器pHure。低电导率水样由于离子强度非常弱,电阻高,所以pH测量的指示电极与参比电极之间无法导通,造成测量电信号噪声大,响应慢。pHure传感器内部参比电解液保持正压,使电解液不断地向外渗透,配合小体积垂直流通池,在传感器周边形成局部的高离子强度环境,测量不再波动。而且pHure采用了低阻抗材质玻璃敏感膜,在高阻抗的溶液中能够稳定地传输信号。

梅特勒-托利多所提供的齐全的解决方案,和“对症下药”的选型,解决了烟气脱硫、污水和锅炉补给水等测量点难题,在线pH测量更加稳定、可靠并降低维护量。