一種中子料位計及延遲焦化液位分析系統的製作方法

2023-08-09 02:53:16

本發明涉及石油加工設備技術領域，具體來說，涉及一種中子料位計及延遲焦化液位分析系統。

背景技術：

延遲焦化是一種石油二次加工技術，是指以貧氫的重質油為原料，在高溫（約500℃）進行深度的熱裂化和縮合反應，生產富氣、粗汽油、柴油、蠟油和焦炭的技術。它是世界渣油深度加工的主要方法之一,處理能力佔渣油處理能力的三分之一。現有的延遲焦化液位分析系統不能夠很好地計算出焦炭層上沿實時的高度值，以致工作效率低，同時容易出現安全問題。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種中子料位計及延遲焦化液位分析系統，能夠解決上述技術問題。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種中子料位計，包括殼體，所述殼體的前側設有用於出線以及維修的開口，所述殼體的後側設有擋板，所述擋板上設有若干個與殼體的內側相連通的通風孔，所述殼體的內側設有支撐架，所述支撐架的頂部設有變送器防爆外殼，所述變送器防爆外殼的內部設有變送器，所述變送器通過導線與中子料位計主機相連接；所述變送器防爆外殼的下方設有兩個與所述支撐架相連的中子探測器防爆外殼，其中，至少一個中子探測器防爆外殼的內部設有氦三管，所述氦三管通過導線與所述變送器相連接；所述兩個中子探測器防爆外殼之間設有與所述支撐架相連的中子放射源安裝外殼，所述中子放射源安裝外殼內設有中子放射源，所述殼體的頂部與所述中子放射源安裝外殼相對應處設有中子放射源安裝孔，所述中子放射源安裝孔上設有可開閉的孔蓋。

進一步的，所述變送器防爆外殼的前側設有變送器防爆外殼法蘭盤，所述變送器防爆外殼法蘭盤上設有第一連接頭和與所述中子探測器防爆外殼數量相同的第二連接頭，所述變送器通過導線以及第一連接頭與中子料位計主機相連接；所述兩個中子探測器防爆外殼的前側均設有中子探測器防爆外殼法蘭盤，所述中子探測器防爆外殼法蘭盤上設有第三連接頭，所述氦三管通過導線、第三連接頭以及第二連接頭與所述變送器相連接。

進一步的，所述支撐架包括用於放置變送器防爆外殼的第一支架，所述第一支架的內側設置有用於放置中子探測器防爆外殼以及中子放射源安裝外殼的第二支架。

進一步的，所述導線採用屏蔽線，所述導線的外側設有走線管。

進一步的，所述通風孔為圓形、三角形、矩形或星形。

進一步的，還配備有與所述中子放射源安裝孔以及孔蓋相配合的專用中子放射源安裝拆卸工具。

一種具有如上述的中子料位計的延遲焦化液位分析系統，所述延遲焦化液位分析系統包括第一焦炭塔和第二焦炭塔，所述第一焦炭塔和第二焦炭塔的上部和中部均連接有中子料位計，所述中子料位計連接有中子料位計主機。

進一步的，所述第一焦炭塔和第二焦炭塔的下部均連接有中子料位計，所述中子料位計與所述中子料位計主機相連接。

進一步的，與所述第一焦炭塔相連接的中子料位計通過導線連接有第一下位機，與所述第二焦炭塔相連接的中子料位計通過導線連接有第二下位機；所述第一下位機和第二下位機與所述中子料位計主機之間有線或無線連接。

進一步的，所述中子料位計主機設於中控室內。

本發明的有益效果：

（1）本發明所述的中子料位計是唯一能同時檢測到油氣、泡沫、焦炭和水等多種物料狀態及物料界面變化的儀表；

（2）本發明所述的中子料位計可連續檢測物料含H、C密度的變化，準確判斷出延遲焦化塔內油氣、泡沫、焦炭和水四種狀態，直觀展現物料狀態及密度分布狀況，有利於生產工藝人員分析工藝控制參數及油品對生焦發泡過程和焦炭質量；

（3）本發明能夠提供準確的物質分界面指示，相當於焦炭塔的斷層掃描或全息影像，有利於指導生產工藝人員掌握加入消泡劑的時機，提高經濟效益；

（4）本發明有利於保障安全生產，防止泡沫冒頂、控制油氣中焦粉的夾帶；

（5）本發明可延長延遲焦化系統開工周期，縮短循環周期，減少空高，提高焦化塔利用率；

（6）本發明符合《含密封源儀表的放射衛生防護標準》GB16368-1996中第二類要求。一米處為非放射活動區劑量限制值的一半，一米內允許人員通過。本發明所述的中子料位計射線只照射塔內半徑1米的半球形，1米處劑量當量率小於1.8μSv/h，已屬於非放射工作區，3米處已接近天然本底。本發明選用了滿足使用要求下的最小的放射源，對周圍環境影響程度最低；

（7）本發明在應急狀態下（失火），距脫落的中子源1米處輻射劑量當量率僅為1.8μSv/h，若有人在此處停留500小時，所收到的照射量仍小於國際規定的公眾人員1mSv/年的劑量當量率限制值，比銫源更易採取應急措施（隔離區域小、易轉移）；

（8）本發明所述的中子料位計上設有帶有通風孔的擋板，該擋板能夠遮擋工作現場的粉塵、雨水以及現場的各種淋灑液體；擋板上的通風孔能夠起到通風散熱的作用，同時十分美觀、堅固；

（9）本發明所述的中子料位計上設有中子放射源安裝孔，該中子放射源安裝孔上設有可開閉的孔蓋，孔蓋開啟時，可使工具從中子放射源安裝孔進入殼體內側拆裝中子放射源；孔蓋閉合時，可起遮擋作用；

（10）本發明所述的中子料位計配備有專用中子放射源安裝拆卸工具，該專用中子放射源安裝拆卸工具與所述中子放射源安裝孔以及孔蓋相配合，可以開閉孔蓋，通過中子放射源安裝孔進入到殼體內側，進而拆裝中子放射源安裝外殼內的中子放射源；該專用中子放射源安裝拆卸工具可以將人與中子放射源之間建立起一段安全距離，有利於保證操作人員的健康安全，同時又可以靈活拆裝中子放射源。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據本發明實施例所述的中子料位計的內部結構的俯視圖；

圖2是根據本發明實施例所述的中子料位計的俯視圖；

圖3是根據本發明實施例所述的中子料位計的後視圖的剖視圖；

圖4是根據本發明實施例所述的中子料位計的後視圖一；

圖5是根據本發明實施例所述的中子料位計的後視圖二；

圖6是根據本發明實施例所述的中子料位計的後視圖三；

圖7是根據本發明實施例所述的中子料位計的後視圖四；

圖8是根據本發明實施例的中子料位計探測器接線圖；

圖9是根據本發明實施例所述的延遲焦化液位分析系統的結構示意圖一；

圖10是根據本發明實施例所述的延遲焦化液位分析系統的結構示意圖二；

圖11是根據本發明實施例的第一下位機及第二下位機及中子料位計主機的接線圖；

圖12是根據本發明實施例的下位機機箱的接線圖。

圖中：

1、殼體；2、第一支架；3、第二支架；4、變送器防爆外殼；5、中子探測器防爆外殼；6、中子放射源安裝外殼；7、中子探測器防爆外殼法蘭盤；8、變送器防爆外殼法蘭盤；9、第一連接頭；10、第二連接頭；11、第三連接頭；12、第一焦炭塔；13、第二焦炭塔；14、中子料位計；15、第一下位機；16、第二下位機；17、中子料位計主機；18、中控室；19、中子放射源安裝孔；20、擋板；21、通風孔。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1-8所示，根據本發明實施例所述的一種中子料位計，包括殼體1，所述殼體1的前側設有用於出線以及維修的開口，所述殼體1的後側設有擋板20，所述擋板20上設有若干個與殼體1的內側相連通的通風孔21，所述殼體1的內側設有支撐架，所述支撐架的頂部設有變送器防爆外殼4，所述變送器防爆外殼4的內部設有變送器，所述變送器通過導線與中子料位計主機17相連接；所述變送器防爆外殼4的下方設有兩個與所述支撐架相連的中子探測器防爆外殼5，其中，至少一個中子探測器防爆外殼5的內部設有氦三管，所述氦三管通過導線與所述變送器相連接；所述兩個中子探測器防爆外殼5之間設有與所述支撐架相連的中子放射源安裝外殼6，所述中子放射源安裝外殼6內設有中子放射源，所述殼體1的頂部與所述中子放射源安裝外殼6相對應處設有中子放射源安裝孔19，所述中子放射源安裝孔上設有可開閉的孔蓋。

其中，擋板上的通風孔21也可以大小不一，數量不限，形狀各異，相互間距均不限，只要不破壞整體堅固性即可；若通風孔21尺寸較大，則通風孔21數量可少些，形狀可更為複雜；若通風孔21尺寸較小，則通風孔21數量可多些，形狀可更為簡單。

在本發明的一個具體實施例中，所述變送器防爆外殼4的前側設有變送器防爆外殼法蘭盤8，所述變送器防爆外殼法蘭盤8上設有第一連接頭9和與所述中子探測器防爆外殼5數量相同的第二連接頭10，所述變送器通過導線以及第一連接頭9與中子料位計主機17相連接；所述兩個中子探測器防爆外殼5的前側均設有中子探測器防爆外殼法蘭盤7，所述中子探測器防爆外殼法蘭盤7上設有第三連接頭11，所述氦三管通過導線、第三連接頭11以及第二連接頭10與所述變送器相連接。

在本發明的一個具體實施例中，所述支撐架包括用於放置變送器防爆外殼4的第一支架2，所述第一支架2的內側設置有用於放置中子探測器防爆外殼5以及中子放射源安裝外殼6的第二支架3。

在本發明的一個具體實施例中，所述導線採用屏蔽線，所述導線的外側設有走線管。

在本發明的一個具體實施例中，所述殼體1的橫截面形狀可呈弧形、半圓形、半橄欖形、三角形等任意形狀。

在本發明的一個具體實施例中，所述通風孔21為圓形、三角形、矩形或星形。

在本發明的一個具體實施例中，還配備有專用中子放射源安裝拆卸工具，該專用中子放射源安裝拆卸工具與所述中子放射源安裝孔19以及孔蓋相配合，可以開閉孔蓋，通過中子放射源安裝孔19進入到殼體內側，拆裝中子放射源安裝外殼6內的中子放射源。

如圖9所示，一種具有如上述的中子料位計的延遲焦化液位分析系統，所述延遲焦化液位分析系統包括第一焦炭塔12和第二焦炭塔13，所述第一焦炭塔12和第二焦炭塔13的上部和中部均連接有中子料位計14，所述中子料位計14連接有中子料位計主機17。

如圖10-12所示，在本發明的一個具體實施例中，所述第一焦炭塔12和第二焦炭塔13的下部均連接有中子料位計14，所述中子料位計14與所述中子料位計主機17相連接。

在本發明的一個具體實施例中，與所述第一焦炭塔12相連接的中子料位計14通過導線連接有第一下位機15，與所述第二焦炭塔13相連接的中子料位計14通過導線連接有第二下位機16；所述第一下位機15和第二下位機16與所述中子料位計主機17之間有線或無線連接。

在本發明的一個具體實施例中，所述中子料位計主機17設於中控室18內。

在本發明的一個具體實施例中，所述中子放射源為0mCi～300mCi的Pu-Be或Am-Be中子放射源（劑量以50mCi左右最為適宜）。探測器為高效正比計數管。體積、效率等根據測量要求專門設計。接收慢中子信號，轉換成電脈衝信號。變送器用於接收探測器脈衝信號，採用高倍數放大、高穩定甄別、成型系統電路。帶有高穩定高壓電源。變送器輸出的脈衝信號，通過信號轉換板轉換成下位機可接受的脈衝信號送到下位機，下位機擁有n路A/D和D/A，n路數字量輸入，n路數字量輸出（n小於256）。下位機n路數字量輸入接收上、中、下三個變送器通過轉換的脈衝信號和塔底注油起始信號，計算出料位，送監控計算機顯示（n小於256）。中子料位計主機17採用雙輸出顯卡，並另配顯示器1臺。配備標準工控機櫃和必要的安裝支架、螺栓、不鏽鋼軟管、專用放射源安裝工具及相關其它安裝附件。

本發明所述的中子料位計14在首次安裝後、重大維修後、正常運行3個月後，需要進行標定。標定時，在空塔時標定本底；在塔體注滿水時，標定為水，即完成標定。各檢測點的參數數據應記錄備案。

若本底和滿度參數較之上次標定偏差過大，可多次重複標定過程觀察數據，確實有較大偏差時，應考慮檢測點附近是否有掛料現象，例如塔壁粘料和冬季的冰柱。當確定數據確實有所偏差時，應考慮相關參數是否需要調節，應在下一個注油過程中，觀察趨勢圖並結合系統日誌和歷史數據來對相關參數進行微調。由於這些參（n小於256）數容錯性極佳，所以當影響不大時無需調整，只需進行驗證。

本發明所述的延遲焦化液位分析系統在冷焦過程中，上部檢測點可作為注水指示，當到達上部檢測點時啟動改水溢流或停水泡焦操作。在排水時，下部檢測點可作為水放空的參考條件。中子料位計的不同部位檢測點還可參與到工藝連鎖控制中去。

本發明所述的中子料位計包括多種搭配方案，具體為：

一、雙塔四點：

有時為了節約成本，每個塔只安裝兩臺（上、中），去掉一個檢測點，一般為下點，稱為雙塔四點，一般節省成套為雙塔四點。

二、雙塔六點：

中子料位計常用於兩個焦炭塔上，每個塔安裝三臺（上、中、下），共六臺，稱為雙塔六點，一般標準成套為雙塔六點。

三、雙塔八點

有時為了精細檢測，每個焦炭塔安裝四個點（上、中、下、注油口），共八個點，稱為雙塔八點，一般精細成套為雙塔八點。

四、特殊搭配組合：

除以上幾種情況的使用方案，可自由匹配。例如：有的化工廠設計了四個焦炭塔，每個塔安裝三臺，共12點，為四塔十二點。

為了方便理解本發明的上述技術方案，以下通過具體使用方式上對本發明的上述技術方案進行詳細說明。

在具體使用時，根據本發明所述的中子料位計及延遲焦化料位/液位分辨、分析指示系統，主要用於檢測延遲焦化裝置或稱為焦炭塔內某一高度的物料狀態。即塔內在某一高度某一時刻的物料是水、焦炭、泡沫還是氣體。

本發明使用的是0mCi～300mCi的Am-Be(或Pu-Be)中子放射源（劑量以50mCi左右最為適宜）。 Am-Be(或Pu-Be)中子放射源的中子產額為2.2×106個中子/秒，沿4π方向均布。Am-Be(或Pu-Be)中子放射源產生的中子平均能量為5.49MeV。這種快中子與原子序數較小的原子，特別是氫原子很容易發生彈性碰撞，將能量轉移給氫原子，經多次碰撞後被「慢化」，成為低能量的「慢中子」；由快中子變成慢中子或熱中子－與周圍原子核熱運動能量相平衡的中子，在與非氫原子核相互作用時，除進行彈性散射外還可能發生其他類型的相互作用。但每次相互作用過程中，中子損失的能量相對來說， 不如與氫核相互作用來得大，因而快中子在非氫介質內可以穿透得更遠。亦即快中子在非氫介質內， 還來不及變成慢中子，就可能通過其他方式而損失掉。利用中子在含氫介質內的這種特有的慢化作用，就可確定中子放射源周圍氫原子核的密度大小。

中子放射源輻射的快中子穿過焦炭塔壁，與塔內介質中的氫原子核發生彈性碰撞。快中子因其能量通過彈性碰撞傳遞給氫原子核，而變成慢中子，慢中子反射到塔壁外的慢中子探測器周圍，被慢中子探測器所接收。

接收器採用高效慢中子探測器（He3正比計數管），慢中子與探測器內的氦原子核碰撞，產生帶電的粒子，帶電粒子在電場運動產生電脈衝，形成脈衝計數。接收器檢測到的脈衝計數與接收器處的慢中子通量（單位時間內通過單位面積的中子數量）成正比關係，塔內物質所含氫原子的密度與慢中子通量成一定比例關係。由於注入塔內的渣油主要由碳、氫元素組成，因此可以由慢中子通量得到塔內物質的密度。

塔上的下、中、上各料位檢測點的接收器將接收到的信號放大、成形後，通過屏蔽電纜傳給下位機儀表進行處理，下位機儀表根據測得的脈衝計數轉化成相應的百分比密度信號（4~20mA對應密度0~100%），並傳給工控機，工控機根據下、中、上各料位檢測點密度信號變化趨勢來推算出焦炭內氣體、泡沫、焦炭和水的高度，確定各分界面的具體位置，給出塔上的下、中、上各料位檢測點的百分比密度及塔內各界面的位置指示，並將相應的數據傳給客戶端。

綜上所述，藉助於本發明的上述技術方案，利用中子在含氫介質中的散射、慢化原理,測定含氫元素物料的料罐、塔等裝置內物料的狀態和密度,判定裝置內物料為氣相、泡沫或液固相,並給出物料密度的定量數據,它通過對焦炭塔特定區域內物料含H、C密度的連續測量,分析出塔內全部物料狀態(油氣、泡沫、焦炭或水)的動態分布規律,並在塔底注油起始信號配合下給出、焦炭層上沿實時高度指示值,為實現焦化的生產實時在線控制提供信息。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。