628T―HP在线分析仪在原油含硫分析中的应用

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【摘要】原油中含有一定硫元素，多以含硫化合物的形态出现，对原油加工及产品应用的危害很大，特别是易腐蚀金属设备。所以在原油计量中测定石油中的硫含量非常重要，本文介绍了628t-hp在线分析仪的原理，介绍了628T-HP在线分析仪使用注意事项。

【关键词】原油;硫含量;腐蚀

1.硫在石油馏分中的分布

组成石油的主要元素是碳和氢，而硫元素一般只占0.5-5%，但是因为这含量是对元素而言，石油中的硫主要不是以元素形态存在而是以化合物形态存在。因此从非烃化合物角度看，它们在石油中的含量就相当可观了。硫在石油中的存在形态已经确定的有：元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、环硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等。

由于硫对石油加工影响极大，所以含硫量常作为评价石油的一项重要指标。硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加，也就是说，石油中的含硫化合物随馏分由轻变重，含量增加。通常将含硫量高于2.0%的石油称为高硫石油，低于0.5%的称低硫石油，介于0.5-2.0%之间的称为含硫石油。胜利原油属含硫石油。

2.含硫化合物对石油加工及产品应用的影响

硫对石油加工及产品应用的危害是多方面的，特别是对金属设备的腐蚀最为严重。炼制含硫石油时，含硫化合物受热分解产生H2S，它在与水共存的时候，对金属设备造成严重的腐蚀。此外，如果石油中含有MgCl2、CaCl2等盐类，它们水解生成HCl也是造成金属腐蚀的原因之一。如果既含硫又含盐，则对金属设备的腐蚀更为严重。

此外，当温度达到350-400℃左右时，元素硫很活泼，很容易和普通钢材生成硫化亚铁。

为了减小原油含硫量，在原油炼制前要加入一种复合型高效的原油脱硫剂，利用生物酶独特的活性，在电脱盐工艺条件下快速进行化学反应，降解原油中的有机硫，使不溶于水的硫化物生成溶于水的硫化物或吸附于脱硫剂中，在电脱盐电场的作用下，脱出的硫化物随水排除，脱硫剂本身及其脱硫产物均不进入后续加工工艺，达到脱硫的目的。

3.X射线荧光分析仪测定原油中硫含量的测定原理：

X射线硫荧光分析仪基于能动X射线荧光原理设计，当X射线管被供给高压电后，从X射线管发射出来的一次射线照射到样品，有一些被放射的X射线激发某个原子（如硫原子），而产生荧光X射线;另一部分X射线被分散，成为散乱X射线。这些荧光和散乱的X射线通过X射线检测器被检测。在检测器的前面有一个过滤器（即滤光器），使用这个滤光器是为了选择荧光X射线中的硫通过。在X射线检测器里，所产生的电脉冲与射入的X射线的能量成正比。这些电脉冲通过脉冲放大器放大，然后作为电压脉冲被送到脉冲高度分析器里。

来自脉冲放大器的脉冲高度值（cps）作为纵轴，在给定时间内检测出的X射线能量（keV，千电子伏特）作为横轴。光谱图显示如图1所示。

这个光谱曲线被存储在微处理器中的存储器里，经过各种校正后，用来计算。

脉冲高度分析器有两个预先设定好的能量范围（这里称为“窗口”）。这两个窗口，一个窗口相当于硫的荧光X射线（W1L-W1H），另一个窗口相当于散乱X射线（W2L-W2H）。

图1 X荧光定硫仪光谱曲线

脉冲高度分析器在给定的时间内，记录来自每一个窗口中X射线的电脉冲数，并且获得求积分的值。该积分值以每秒一次记数被修改，而进入到窗口里的X射线数量被称为硫的荧光X射线数量（S cps），散乱X射线数量（B cps）。

仪器计算K值，而K值是S和B的比值，即K=S/B，并把它作为测量值。利用K值和校正曲线的系数来获得定量值（wt%）。

然而，由于X射线被空气吸收，因此X射线的数量，即S和B是根据空气密度而变化的，而空气密度是由温度和大气压决定的。基于这个原因，对于温度和大气压传感器，通过修正空气的影响可以稳定仪器的测量。

4.SPECTRO 628T-HP分析仪的结构

SPECTRO 628T-HP分析仪用来连续远程监测被测介质流中的硫含量。X射线发射/接收单元测量X射线通过被测介质后的射线强度的变化。硫的含量越高能通过被测介质的X射线越少。X射线的能量经过优化，使得硫的吸收系数远大于介质中的其它元素。测量单元由X发射器，接收器和内径为2的不锈钢管组成，钢管上开有一对涂有特殊防腐涂层的窗口，该窗口正对着X发射和接收器，具有较高的X射线通过性能和抗高温高压能力。

4.1 X射线发射/接收分析仪

X射线分析仪由测量单元、X射线发射头/检测头和相关电路组成。测量头的信号送到控制器进行密度校正，根据标定值得出正确的结果。

4.2 控制器

控制器主要由PLC和触摸显示屏组成。控制器完成以下三项主要功能：

第一项功能监测错误条件，这些条件包括吹扫压力过低，取样器内部管道泄漏，通讯失败，密度错误和温度超限。实现这些监测用到许多传感器，用户进行范围设定。第二项功能是控制分析顺序。第三项功能是处理操作员与其它计算机的通讯，该通讯使用触摸屏和其它标准工业输入输出方法例如4-20mA、ProfiBus协议来完成。控制器记录所有标准数据，然后用密度数据校正X射线发射/接收头标定方程的模型。自动测量结果的历史数据能够显示5到10分钟的，取决于采样时间。

4.3 密度计

密度计由在线式密度计和信号处理器组成，信号处理器计算流体密度并把该信号送到控制器。液体密度计根据弹性质量原理测量流体密度。其中的测量管通过电子反馈驱动系统振动在自然谐振频率，改变谐振管的质量（由于其内部的流体密度变化）产生谐振频率的变化，通过一个信号处理单元根据使用温度压力及频率变化测出流体密度。本系统的取样管线可以通过改变样品调整分析组分，分析后的样品返回到过程管线，做到全密闭测量。

5.SPECTRO 628T-HP分析仪的使用注意事项

5.1 安装地点，适当安装地点的选择决定了能否实现可靠测量。选择的重要因素有：样品的代表性，环境的无扰性（特别是温度和震动），工厂配套服务的可用性，保留适当的维修空间，排放等。装置设计在如下条件下操作：环境温度0-35℃;海拔2000m;相对湿度不大于80%。

5.2 供电系统，分析仪引入的所有交流电源应该纯净，无瞬间电压脉动，电压波动小于±10%，交流电压210-230V，50Hz，最大功率350瓦。

5.3 X射线警告，当分析仪运行时，X射线发射/接收头上的红灯将点亮。这表示X射线管正在运行，旋出X射线发射/接收头是不安全的。如果X射线头从测量单元移开联锁装置将紧急关闭X射线。

5.4 禁止分解射线单元！禁止改动射线单元。

5.5 分析仪应每年用标准样品进行一次校正。分析仪可以自动对应标准样品的浓度值进行校正曲线的计算，只用一条校正曲线就可以精确的测量出低含硫量和高含硫量的所有样品。

5.6 标准样品的使用和保管。标准样品的浓度一旦发生变化，可能会产生测量误差，所以在使用和保管标准样品时应格外注意，在使用前，要充分搅拌后再放入样品池，等没有气泡后，方可进行校正;标准样品应远离火源，密封在棕色瓶中，放在阴凉处保存。

6.结论

SPECTRO 628T-HP分析仪具有操作简单、测量准确度高等优点得到了用户的一致好评，在输油、炼化企业被广泛应用。但其设计精密、价格昂贵，使用和维护要格外注意，尽量减小误差的产生，提高分析仪的使用寿命。

作者简介：刘鹏（1982―），男，工程师，主要从事油气储运管理工作。