книги из ГПНТБ / Тарасов А.И. Газы нефтепереработки и методы их анализа

шю анализа, чтобы своевременно влиять на ход технологического процесса.

При отборе пробы газа выбор пробоотборника и метода отбора определяется составом отбираемого газа. Нельзя, например, при­ менять железные пробоотборники для отбора проб газов, содер­ жащих сернистые соединения, так как вследствие химического взаимодействия последних со стенками пробоотборника будет изменяться состав газа. В этих случаях должны применяться металлические пробоотборники, изготовленные из нержавеющей стали.

Нельзя также отбирать пробы сернистых газов в пробоотбор­ ники с водными затворами, так как состав газа может изме­ ниться вследствие растворения отдельных компонентов. По этим же причинам не рекомендуется долго хранить газ над рассолом.

Сернистые пробы газа лучше отбирать в «сухие» стеклянные газометры пли в металлические пробоотборники из нержавеющей стали. В «сухие» газометры, кроме сернистых проб, отбирают также газы, содержащие и другие легко растворимые в воде примеси. Кроме того, их применяют, когда отобранные пробы газа не сразу поступают в лабораторию на анализ, а хранятся более или менее длительное время.

Перед отбором проб пробоотборники следует подготовить сле­ дующим образом:

1)освободить от предыдущих проб;

2)промыть бензином те из них, которые содержали тяжелые нефтепродукты;

3)продуть сжатым воздухом до полного удаления паров бен­

зина;

4)испытать на герметичность;

о) газометры с водным затвором заполнить рассолом.

Перед отбором пробы рассол насыщают отбираемым газом, для чего газометр примерно на '/з его объема наполняют газом и оставляют на сутки, время от времени встряхивая.

Не рекомендуется отбирать пробы газов различного состава в газометр с одним и тем же рассолом, чтобы не загрязнять обра­ зец углеводородами, выделившимися из рассола.

В аспираторы и в газометры с водными затворами пробы газов отбирают путем вытеснения рассола в том случае, когда давление газа в системе превышает атмосферное. Если в системе, откуда отбирают газ, давление равно атмосферному пли несколько ниже его, то отбор пробы производят путем отсасывания газа. Необхо­ димое разрежение в аспираторе достигается опусканием напорной

.склянки, а в газометре с воронкой — открытием крана нижнего тубуса. При более низком давлении газа в системе пробы газа отбирают в сухие газометры, предварительно эвакуированные масляным насосом.

Пробы газов, отбираемых на установках нефтеперерабатываю­ щих заводов, бывают двух категорий:

1)пробы сухих и жирных газов; их отбирают из абсорберов, газосепараторов, из верхней части емкостей орошения и других аппаратов;

2)пробы жидких газов п газов, растворенных в нефтепродук­ тах, как пропан-пропнленовая и бутан-бутпленовая фракции, нестабильный бензин, насыщенное масло и др.

Для полного анализа газа, отобранного на нефтеперерабаты­ вающей установке, требуется довольно значительное количество пробы, поэтому отбор пробы газа, как правило, производят в про­ боотборники большой емкости.

Отбор проб сухих и жирных газов. Аппаратура нефтеперераба­ тывающих установок, где отбираются пробы сухих и жирных газов, всегда работает под некоторым давлением. Для отбора проб этих газов могут применяться металлические пробоот­ борники, стеклянные сухие газометры и стеклянные газовые пипетки.

До присоединения пробоотборника к месту отбора пробы необходимо тщательно продуть линию для удаления из нее кон­ денсата, и только после этого присоединяют пробоотборник и продувают его. Продувку металлического пробоотборника произ­ водят такт чтобы поток газа в начале продувки поступал сверху вниз, а в конце —• снизу вверх; продувку сухого стеклянного газометра ведут так, чтобы газ поступал в газометр через длинную трубку, а выходил через короткую.

На продувку пробоотборника требуется не менее 10—15-крат­ ного объема газа, что вполне обеспечивается продуванием его в течение 10—15 мни. За это время воздух из пробоотборника практически весь удаляется и объем полностью заполняется га­ зом. Через 10—15 мин. закрывают выходной вентиль н в метал­ лическом пробоотборнике создается давление, равное примерно давлению в аппарате, из которого берут пробу. После этого закры­ вают входной вентиль на пробоотборнике и потом вентиль у ап­ парата. На этом отбор пробы газа заканчивается.

При отборе проб газов, содержащих значительные коли­ чества сернистых соединений, длительность продувки необхо­ димо сократить до 2—3 мин., чтобы не отравлять сероводородом атмосферу на территории установки.

При отборе проб газа в сухие стеклянные газометры и в стек­ лянные газовые пипетки необходимо соблюдать особые предо­ сторожности, чтобы избежать разрыва стеклянных пробоотбор­ ников давлением газа. Перед тем как присоединить стеклянный пробоотборник к аппарату, из которого отбирается проба, вен­ тиль патрубка этого аппарата регулируют так, чтобы газ выходил с небольшой скоростью. Затем, не закрывая вентиль, присоеди­ няют пробоотборник с таким расчетом, чтобы газ входил по длин­ ной трубке и выходил из пробоотборника через короткую трубку. Время продувки 10—15 мин.

52

I

Убедившись, что в пробоотборнике имеется небольшое избы­ точное давление газа, зажимают одновременно концы обеих тру­ бок, закрывают вентиль у аппарата, н проба отобрана.

Проба газа, отобранная в сухой стеклянный газометр, предва­ рительно хорошо проверенный на герметичность, может сравни­ тельно долго храниться, не меняя состава.

В. А. Соколов [2] отмечает, что в большинстве случаен в течение некоторого времени (1—2 месяца) можно держать бутыль (запол­ ненную газом) в нормальном положении, так как хорошо смочен­ ная пробка, плотно прилегающая к стенкам, действует так же, как и водяной запор. Автор указывает, что ему пришлось однажды

в нормальном положении. Сравнение анализов этих проб с анали­ зами контрольных проб, сохранявшихся в бутылях, стоявших в перевернутом состоянии, показало, что практически нет ника­ кого различия в составе газа первых и вторых. При закрывании газометров каучуковыми пробками их не следует вдавливать глубоко, чтобы при вскрытии можно было взять пробку ру­ ками.

При анализе пробы газа из сухих пробоотборников на содержа­ ние в них сернистых соединений и углекислоты нельзя пользо­ ваться водой для вытеснения газа из пробоотборника. В данном случае пробу газа необходимо взять из пробоотборника за счет избыточного давления. Остальную часть газа, направляемую на фракционную разгонку, вытесняют из пробоотборников соляным рассолом, подкисленным соляной! кислотой.

Отбор проб сухих газов, выходящих после абсорбера ii содер­ жащих незначительные количества углеводородов Ст, хорошо и удобно производить в резиновый пробоотборник. В такой пробо­ отборник можно отобрать пробу газа в 3—5 л. Если требуется большая проба газа, то можно воспользоваться медицинской кислородной подушкой.

Процедура отбора пробы газа в резиновый пробоотборник очень проста. После тщательной продувки линии источника газа от конденсата пробоотборник присоединяют к этой линии и напол­ няют его газом. Первую и вторую порции газа из пробоотборника выпускают (промывают пробоотборник) и только третью порцию берут на анализ. В резиновые пробоотборники нельзя отбирать жирные газы из газосепараторов, содержащие значительные количества высококппящих углеводородов от Cs и выше, которые хорошо поглощаются каучуком.

Отбор проб жидких газов и нестабильных бензинов. Пробы жидких газов и нестабильных бензинов на нефтеперерабатываю­ щих установках обычно отбирают в металлические пробоотбор­ ники небольшой емкости (3—4 л). Этого количества пробы вполне достаточно для проведения полного анализа на содержание газооб­ разных углеводородов.

53

Перед отбором пробы продуктовую линию продувают до по­ явления сплошной струн жидкости (продукта), без газовых про­ бок. После этого, закрыв вентиль на линии, при помощи специаль нон медной или латунной трубки присоединяют металлический пробоотборник и продувают его. Через 5—6 мин. продувки про­ боотборник ставят в вертикальное положение так, чтобы вход продукта был внизу, а выход вверху. В таком положении пробоот­ борник наполняют до тех пор, пока из верхнего вентиля пробо­ отборника не будет выходить жидкий продукт. После этого за­ крывают одновременно оба вентиля на пробоотборнике, а также вентиль на линии. Для предупреждения гидравлического разрыва

надо открыть нижний вентиль и выпустить небольшую часть жидкости — продукта (около 10%).

Заполненные пробоотборники нужно хранить в прохладном месте. Пробы отбирает только оператор установки при непосред­ ственном участии опытного лаборанта газоаналитической лабо­ ратории.

Необходимо обратить внимание на некоторую особенность отбора проб газов на установках нефтеперерабатывающих заво­ дов. Если пробы газов отбираются на анализ для очередного каждодневного контроля работы того или другого аппарата (ко­ лонны), применяют описанный выше порядок отбора проб.

При технологическом обследовании нефтеперерабатывающего завода, которое проводится по заранее строго разработанной про­ грамме, предусматривающей получение таких необходимых ана­ литических данных, которые позволили бы сделать нужные техно­ логические рекомендации по улучшению работы завода, отбор проб сухих газов, жирных газов и нестабильных бензинов играет решающую роль. Программой технологического обследования в этом случае предусматривается отбор проб из различных аппара­ тов в строго регламентированное время.

Хранение отобранных проб газов. Хранение отобранных проб газов является важным элементом в работе с газами. Отобранная проба газа за период хранения не должна изменять своего со­ става. Состав газов, получающихся на нефтеперерабатывающих заводах, представляет собой, как это показано в первой части книги, сложную смесь различных компонентов, кипящих при самых различных температурах. Поэтому, если отобранная проба газа будет храниться в помещении с более низкой температурой, чем та, при которой она была отобрана, наиболее высококипящие газообразные углеводороды могут сконденсироваться и превра­ титься в жидкость, что безусловно изменит химический состав газа.

Поэтому пробы газа, принесенные в лабораторию на анализ из холодного помещения, предварительно подогревают примерно до той температуры, при которой они были отобраны. Подогре­

54

вать пробы можно различными способами: установить пробоот­ борник с пробой газа на некоторое время около отопительных

бенно внимательным и осторожным. Эти газы, особенно бутанбутиленовая фракция, в условиях минусовой температуры ча­ стично превращаются в жидкость, и результат такого анализа может оказаться неправильным, так как он не будет соответствовать истин­ ному составу исходного образца газа.

Большие количества газа, исчи­ сляющиеся десятками литров, хранят в металлических газометрах. На рис. 7 показан газометр, изготовлен­ ный из листового железа с водо­ мерной стеклянной трубкой. Устрой­ ство газометра и обращение с ним очень просты. Перед наполнением газометра газом его заполняют рас­ солом из верхнего резервуара при закрытом тубусе 4 и открытых кра­ нах 1—3. Из верхнего резервуара

Внижний жидкость течет через Рис. 7. Металлический газо-

Газометр наполняют до тех пор* пока жидкость не начнет вытекать из крана 3. Краны 1 и 2 закрывают только тогда, когда воздух выйдет через верхний резервуар из трубки с краном 2. В верхнем резервуаре всегда должно оставаться некоторое коли­ чество жидкости. Заполненный рассолом газометр проверяют на герметичность, для чего краны 1—3 закрывают, а тубус 4 откры­ вают; если вода не вытекает, газометр герметичен. Наполняют газометр газом следующим образом: при закрытых кранах 1—3 в тубус 4 вводят подводящую газ трубку. Газ собирается в верх­ ней части газометра, вытесняя жидкость, которая вытекает через тубус 4. Количество собранного газа в газометре замеряют по уровню жидкости в водомерной трубке. По наполнении газо­ метра газом тубус 4 закрывают пробкой. Так заполняют газометр газом, если последний находится под избыточным давлением. Если газ в системе находится под давлением меньше атмосфер­ ного, то его отбирают через открытый кран 3 при открытом ту­ бусе 4 и закрытых кранах 1 и 2. Вода, вытекая через тубус 4, засасывает газ в газометр. Когда отбор газа закончен, закрывают тубус 4 п крап 3.

55

Чтобы перевести газ из газометра в другой прибор, наполняют верхний резервуар рассолом. Открыв кран 1, создают в газометре давление, благодаря чему газ выходит через кран 3.

Для хранения н перевозки газов под высоким давлением применяют газовые баллоны, представляющие собой стальные ци­ линдрические сосуды с округлым дном, на которое насажен стальной «башмак», дающий возможность ставить баллон в верти­ кальном положении. Баллоны бывают емкостью до 50 л. Головка баллона имеет вентиль точной регулировки. Баллоны, предна­ значенные для сжатого газа, снабжаются редуктором и маноме­ тром. Баллоны для жидких газов имеют внутреннюю сифонную трубку, идущую от вентиля до дна баллона. Для вывода газа из таких баллонов их рекомендуется применять в перевернутом поло­ жении, тогда конец снфонной трубки оказывается не в жидкости, а в газе, таким образом исключается возможность выхода жидкого газа пз вентиля.

Боковой штуцер запорного вентиля на баллонах, предназна­ ченных для горючих газов, имеет левую резьбу, для негорючих — правую.

Это мероприятие предупреждает возможность нагнетания горючего газа в баллон с воздухом или кислородом и случайного присоединения этого баллона с горючим газом к взрывоопасной системе.

газы

1

5В

Г л а к а 1V

ПРИБОРЫ И АППАРАТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ АНАЛИЗЕ ГАЗОВ

ПРИБОРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Измерение объема газа в потоке. При измерении объема газа в потоке в лабораториях часто применяют различные газомеры, к ним относятся реометры, ротаметры, газовые часы. Наиболее точными из них являются газовые часы, но они сравнительно дороги и несколько громоздки, так что не везде они могут приме­ няться.

Реометры и ротаметры, обладая примерно одинаковой сте­ пенью точности, применяются в лабораторной газоаналитической практике.

Реометры предназначены для измерения скорости газового потока (рис. 8). Действие реометров основано на определении разности давлений на входе и выходе газа из трубки, обусловлен­ ной сопротивлением (капилляром или диафрагмой), расположен­ ным на пути газа, расход которого измеряется. Разность давлении до капилляра и после него измеряют манометром, она зависит от скорости газовой струи. Чем больше эта скорость, а следова­ тельно, и количество протекающего через капилляр газа, тем больше разность давлений по обе стороны капилляра, тем больше разность уровней ж и д к о с т и в коленах манометра. При постоянной

скорости газа и постоянной температуре разность уровней в мано­ метрической трубке не изменяется.

Реометры бывают с диафрагмой или с капилляром с односто­ ронним пли двусторонним отсчетом подъема жидкости. Реометры с капилляром имеют самую разнообразную форму.

На рис. 8, а изображен реометр с диафрагмой и односторонним отсчетом.

Нулевая точка шкалы отмечается на узкой трубке реометра, когда манометрическая жидкость находится на одном уровне. Во время работы расход газа подсчитывают по абсолютной высоте столба в узкой трубке.

Этот тип реометра создает в газовой системе относительно небольшое сопротивление и поэтому применяется при измерении больших количеств расходуемого газа.

58

На рис. 8, 6 показан реометр с капилляром н с двусторонним отсчетом жидкости, т. е. шкала градуируется так, чтобы отсчет был возможен в обоих коленах манометра.

Реометры с капилляром применяют при измерении небольших количеств расходуемого газа. Для измерения различных расходов газа необходимо иметь реометр с набором съемных капилляров различного диаметра. Чем мепыпе диаметр капилляра, тем мень­

на шлифе вставлен стеклянный капилляр 2, который прикрепляется стеклянным колпачком 3 к верхнему концу внешней трубки также на шлифе. Обе трубки имеют отводы для входа и выхода газа. Через внешний отвод 4 газ входит, а через отвод внутрен­ ней трубки выходит.

Этот лабораторный реометр имеет несомненное преимущество перед ранее описанными. Вследствие удо'бной конструктивной формы он не так часто ломается; меняя капилляры, можно быстро

59