化工厂氢气（H2）消耗的测量
应用报告 | 化工行业
- 超声波流量计，测量来自合成气制备中的 H2
- 安全可靠地监测供应给生产单元的氢气
- 在高达1300 Nm3/h 的宽动态范围内，实现无漂移的测量
背景
某有机和无机化学品制造商，在捷克设有一个生产基地。在化学合成过程中所需要使用的氢气（H2），来自于现 场制备的合成气，再输送到各个生产单元<。
测量要求
通过蒸汽甲烷转化（SMR）所产生合成气，主要组分是氢气与一氧化碳。在蒸汽转化的过程中，天然气与水/蒸 汽（H2O）发生吸热反应，将甲烷（CH4）转化为一氧化碳（CO）和 H2。该平衡反应取决于压力和温度，并通过温/ 压控制以尽可能多地获取氢气。接下来，通过吸附去除合成气中残留的 CO 并进一步氧化为 CO2， 利用水气 变换反应（WGSR）再次生成 H2， 从而提高氢气产量。
| 蒸汽/甲烷转化反应 (SMR): CH4 + H2O → CO +3H2 |
水气转换反应（WGSR): CO +H2O → CO2 + H2 |
|---|
最后，在 4...6 barg / 58...87 psig 和 +5...+25°C / +41...+77°F 的工况下，通过 DN100 管道将净化后的氢气输 送到生产单元。 需要通过流量测量仪表，帮助操作人员准确可靠地监测氢气。
这不仅要求流量计具有氢气应用的实践验证，还需要具有宽泛的动态范 围 — 可以测量在 20...1300 Nm3/h 之间波动的流量。
科隆解决方案
该化工厂选择 OPTISONIC 7300 超声波流量计，来测量在中压条件下的大流量氢气。这款气体流量计，在甲 烷、甲烷/氢气混合物，以及高纯度氢气等挑战性应用中，有长期出色的表现。它经过 H2 测量的现场验证，能 够胜任该应用的严苛要求。全通径的测量管中不存在可动或阻挡部件，所造成的压损微乎其微。测量几乎可 以从零流量开始，量程宽泛，同时还能轻松地应对流量波动。
鉴于氢气特殊的属性，在选择流量计时总是需要予以特别关注。所 以，科隆工程师在考察了测量点的现场条件之后，慎重地做出了选 型。实践表明，该应用理想的换能器材质是双相钢 — 将其安装在标 准的碳钢测量管中 — 是一款既经济又安全的解决方案。
在流量计交付前，通过常压空气的校准；随后，被安装在室外危险 场合的 DN100 管道中。因此，超声波流量计选用了本质安全型防爆 设计。由于流量计采用了双声道配置，仅需 10 DN 的入口直管段， 安装较为便捷。来自 OPTISONIC 7300 的读数通过 4...20 mA 传输 到控制室 — 在控制室中，通过现有的压力和温度测量值，换算为标 况流量。
客户利益
可靠、安全且精确的氢气消耗测量，令客户受益匪浅。 由于 OPTISONIC 7300 的测量范围宽泛，即使装置处于非满负荷运行状态，亦能测量氢气的流量。采用时差 法原理的超声波流量计，测量无漂移。与测量管内具有旋转部件的流量计不同，科隆超声波流量计无需定期 校准和维护 — 与容积式或类似测量原理的流量计相比，更具优势。由于氢气的声速相对较高，还可以利用 OPTISONIC 7300 集成的声速测量功能，检测氢气中是否混入杂质或其他气体。
对于氢气或天然气/氢气混合物的应用，无论是过程级还是贸易交接级测量，科隆都驾轻就熟。不仅是合成气 装置，还包括电转气（P2G）装置和输配管道。科隆，拥有系列齐全的氢气流量、压力和温度测量仪表，以及氢气 计量和管道泄漏检测系统。此外，科隆还提供项目整体规划、设计、校准、调试以及核查的售前和售后服务。