AMETEK氧化鋯分析儀原理及故障分析
1、引言
半再生重整過程,1949年由UOP提出,是第一個利用涂鉑催化劑的催化重整方法。并且伴隨著過程和催化劑技術的發(fā)展不斷改進處理方法,1971年UOP再次提出CCR鉑重整,革新了接觸反應式的重整過程。
CCR鉑重整加入一移動式催化床。此獨特的系統(tǒng)允許在設備操作時,將催化劑加入反應器或從其中移出。反應器中出來的失效催化劑流向再生塔,在這里覆蓋于催化劑上的碳元素(焦炭)被燒盡并且催化劑被還原。再生的催化劑被送回反應堆的頂部。
2、氧化鋯氧分析儀的重要性
在再生器里,焦炭和氧反應而燃盡。但燃燒過量將會燒毀催化劑,燃燒不充分焦炭燒不盡。這就要求此催化劑再生反應必須是可控的。這通過控制氧濃度來完成。催化劑是催化重整過程中的關鍵因素,故此,催化劑再生反應中氧濃度的測量與控制至關重要,在此過程中應用的氧氣分析儀性能穩(wěn)定準確,并且易于維護和保養(yǎng)是十分重要的。
3、氧化鋯測氧原理
電解質溶液靠離子導電,具有離子導電性質的固體物質稱為固體電解質。固體電解質是離子晶體結構,靠空穴使離子運動而導電,與P型半導體靠空穴導電的機理相似。
純氧化鋯(ZrO2)不導電,摻雜一定比例的低價金屬氧化物作為穩(wěn)定劑,如氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y2O3),就具有高溫導電性,成為氧化鋯固體電解質。
氧化鋯的傳感元件為封閉式管或者圓盤,由與氧化釔或氧化鈣相平衡的陶瓷氧化鋯制成。里層和外層的多孔鉑涂層充當催化劑或電極。在高溫下(一般高于1200℉/650℃)與鉑電極相接觸的氧分子變成離子態(tài)。只要元件兩側的氧分壓相同,那么在兩側沒有定向的離子凈流動,亦即電流。但是如果元件兩側的氧分壓不同,就會產(chǎn)生離子的定向流動,從而產(chǎn)生電勢和電流。此時,電極兩端產(chǎn)生的電勢的大小為兩側氧分壓之比的函數(shù)。如果一側電極所接觸的氣體內氧含量已知(這一側氣體通稱參比氣),則可以通過運算得出另一端氣體的氧含量。一般的情況下,因為空氣的氧含量總是穩(wěn)定在20.9%,可作為良好的參比氣使用在氧化鋯的測量中。
注意:
1)常數(shù)A,與工作溫度相關,溫度高則A值高,輸出毫伏值增大
2)標定時,不能使用0標氣。
3)一般應用時,需要加入壓力補償。
4、AMETEK 氧化鋯簡單構造以及常見故障
4.1 簡單構造
某化工廠在用兩臺氧化鋯氧分析儀,位號分別為AT-10、AT-11,分屬兩套重整催化劑再生裝置,雖然投用時間上相差十幾年,但是因為這種表已經(jīng)是較為成熟的一套系統(tǒng),其氧化鋯的檢測原理、儀表氣路核心構造等幾乎沒有變化,除了表內電子單元本身的升級換代,唯一的大的變化就是進樣氣方式。
AT-10采用系統(tǒng)不同位置之間的壓差來確保正常進樣氣體的流動,AT-11則使用氮氣作為動力驅動樣品氣流動。(分析儀表取樣預處理)AT-10其取樣進口緊靠工藝管線,取樣壓力為0.25Mpa,返回出口設置在工藝壓力為0.24Mpa的位置,利用其0.01的壓差使得樣品氣在管線中循環(huán)流動。樣品的返回管線一般較長,可達10米左右。其樣品循環(huán)管線圖如圖:
樣品循環(huán)管線
4.2 常見故障
因為再生器內的工藝條件極為惡劣,器內氣體混著大量的氯硫化物以及焦炭的黑色雜質、油氣液滴,當溫度降低至100℃左右時,這些黑色雜質便凝結固化,極難清除。所以,在整個的返回管線上需要增加全時段的重伴熱以保證樣品氣溫度,不至于使雜質凝結。在實際應用中,經(jīng)常出現(xiàn)的故障:
1.伴熱效果不佳致使返回管線堵塞,樣氣流量下降,檢測不準導致聯(lián)鎖停車。
2.工藝運轉不正常,油氣結焦等雜質竄入表內,糊住探頭,造成探頭靈敏度下降甚至完全無反應。
3.溫度驟然變化,如:在工藝停車降溫情況下的突然斷電,探頭因溫度驟然從695℃的高溫降至常溫情況下,探頭本體與涂層之間的熱膨脹率不同,可造成涂層脫落。
氧化鋯實物圖
2015年10月,AT-11出現(xiàn)流量開關低流量報警,現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)熱電阻值下降造成指示溫度下降,觸發(fā)聯(lián)鎖報警,斷電檢查后發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度下熱電阻阻值正常,回裝后上電,箱體升溫過程中阻值逐步下降。
經(jīng)過檢查,電阻與兩根導線連接處絕緣出現(xiàn)問題,在環(huán)境升溫過程中,導線熱漲,導致接觸形成與原來電阻體并聯(lián)的另一個回路。更換絕緣良好的熱電阻后,恢復正常。
5、總結
AMETEK氧化鋯氧分析儀是一種以氧化鋯為測量原理的氧氣分析儀,它用來在擁有UOP許可的連續(xù)催化再生過程的再生器內氧含量的檢測。AMETEK 氧分析儀用來分析催化劑再生器內的氧氣含量。它的重要程度不言而喻。所以對于它的維護也是至關重要,本文僅是工作中的一點經(jīng)驗,錯誤之處敬請各位指正。
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