石油炼油厂是氢气的大规模生产者和消费者。氢气从加氢裂化中发挥着多种精炼作用的关键部分，这是将重型气体和瓦斯油的减少降低到较低的分子量分量，催化重整和处理气流。
在催化重整方案中，气体也用于阻止碳与催化剂反应以维持较轻的烃并延长催化剂寿命。毫不奇怪，炼油厂利用大量的氢，其可以从氢生产设施购买或在现场生产。
对氢的需求升高。环境立法提示的柴油燃料和汽油规格的变化导致了更多的氢利用来增强汽油等级。正在进行新投资，采用更广泛的加氢处理和加氢裂化应用和转换过程。
氢气需求的增长和规模带来了关于安全氢气就业的基本问题。在加工厂环境中，氢化学性质构成了独特的挑战。
氢气气体是不被人的感官检测和是无色无臭。它比空气轻，所以它是具有挑战性的检测，其中不能出现积累。氢气也通过红外气体感测技术检测不到。
氢气本身构成的安全风险被添加到检测的挑战中。在本文中，概述了展开了最大化检测效率的火灾和气体检测器的实用方法。
该技术基于概念，任何单个检测方法无法响应所有危险事件，因此，通过部署提供不同限制和强度的设备来降低检测失败的风险。
通过多样性提高安全性
与氢气相关的危害包括部件衰竭，呼吸疾病，点火和燃烧。虽然在大多数情况下，危险的结合发生，氢的主要危险是生产易燃混合物，这会导致爆炸或火灾。
氢被容易点燃，如在空气中，在大气压的氢的最小点火能量是约0.2毫焦耳。此外，由于氢脆，氢可产生储存容器，管道和其它组件的机械故障。
长期氢气暴露可能导致一些塑料和金属的强度和延展性损失，导致裂缝形成，最终可能破裂。
通过化学反应发生一种氢脆化形式;氢气在高温下与金属壁的一个或多个组分反应，形成氢化物质的晶格结构的氢化物。在炼油厂中，气体遏制损失是火灾升级和爆炸的第一步。
氢泄漏通常是由阀的未对准，有缺陷的垫圈或密封件，或凸缘或其它设备的故障引起的。app亚博体育氢扩散迅速释放时，如果发生泄漏户外，云分散风的方向和速度的影响，可以通过附近的结构和大气湍流的影响。
利用分散在羽流中的气体，如果氢气和空气混合物在爆炸范围内，可获得适当的点火源，则可能发生爆炸。易燃混合物，例如这可以在距泄漏源的相当距离中形成。
火灾和天然气检测系统制造商在保护层内工作，以降低危险传播，以解决氢气引起的危险。
使用诸如此类的模型，每层都可作为保护，停止危险变得更加严重。图1中示出了氢气泄漏危险繁殖序列。
图1。氢气分散的危害序列。保护层分开每个危险状态。
检测层包括不同的检测方法，其任一增强场景的覆盖或增加被检测到的危险的一种特定类型的可能性。
这些火灾和气体检测层可以由催化传感器，火灾探测器和超声波气体泄漏监视器组成（图2）。超声波气体泄漏探测器可以响应氢的高压释放，例如可能在氢分离器或加氢裂化器反应器中发生的氢释放。
图2。氢气事故序列保护屏障的示意图。
反过来，催化检测器等连续氢气监测器可以加入例如由于通过在近距离大气压靠近大气压力而缓慢变形的凸缘的凸缘的检测。
氢特定的火焰探测器可以监督整个过程区域，以进一步保护植物抵抗火灾。需要如此宽阔的覆盖;由于氢云运动，火可能会从泄漏源相当距离点燃。
当容器系统出现故障时，氢气以与内部系统压力和孔口尺寸成比例的速率逸出。可以使用超声波监视器检测这些泄漏，所述超声波监视器检测通过湍流产生的空气传播超声，以上预定的声压级。
使用超声波作为用于气体浓度的代理是这种方法的一个巨大的好处，因为超声波燃气泄漏探测器不需要气体的输送到传感器元件，以检测气体（不同于传统的点检测器），并且可通过泄漏取向，气体未受影响羽流的浓度梯度和风向。
特点如这些许可证超声波气体泄漏探测器是压力管道和容器在通风良好，开放区域的监督的最佳选择。超声波燃气泄漏探测器监督以上24千赫噪声区域。
频率是在可听范围内，跨越大约20赫兹到20千赫兹，由带通滤波器去除。这些仪器的另一个好处是每个设备的覆盖范围大。
例如，取决于超声波超声的水平，单个检测器可以在距离源左右8米处响应小氢泄漏。甚至小泄漏可以在大多数工业环境中产生足够的超声波噪声，如图3所示。
图3。声压水平作为氢泄漏的距离的函数。
泄漏尺寸= 1毫米直径孔口，差压= 5,515 kPa（800 psi），泄漏率= 0.003千克/秒。曲线是引导眼睛。
虽然在工业场所的声音噪声通常在60到110dB之间的范围内，超声波噪声水平（25-100 kHz的频率范围）在安装涡轮机和压缩机等旋转机械的高噪声区域中的68至78 dB，并且很少超过低噪声区域内60 dB。
所以，超声波气体泄漏探测器能够检测氢泄漏而不会受到背景噪音的影响。超声波气体检测器还可以在毫秒内快速闹钟，因为这些仪器响应气体释放而不是气体本身。
使用直接气体检测催化珠子传感器是第二种保护措施，已用于氢应用超过50年。这些传感装置由嵌入陶瓷珠粒的一对铂金线圈组成。
用催化剂涂覆活性珠粒;参考珠子被包裹在玻璃中，因此是惰性的。在暴露于氢后，气体开始根据反应的加热催化剂表面燃烧：
2h2+ 2o2→2H2o + O.2。
氢氧化释放热量，导致电线的电阻改变。这种电阻与大温度范围（〜500-1000℃）的浓度和线性成比例。
根据氢特异性催化检测，定制反应温度和催化剂以防止烃中的烃燃烧。这种情况的简单性允许催化探测器适用于许多应用。
催化传感器可以通过公平的准确度和可重复性确定氢气存在，在那里可以发生气体累积。氢特异性催化检测器还提供快速响应时间，通常为5至10秒，并提供良好的选择性。
其中传感器制造商，这些参数变化很大，但通常是为最大的选择性和反应速度定制。正如前面引用的，氢是无法通过红外吸收来检测，从而使催化检测成为氢气检测可靠性高的技术。
除了催化和超声波气体泄漏探测器外，氢特异性火焰探测器添加另一个屏障免受氢灾害繁殖。这些仪器在不同波长的同时监测红外和紫外线辐射。
辐射在通过氢燃烧产生的水分子红外发射;从该蒸汽或加热水的发射在波长范围内监测2.7至3.2mm的波长。
处理IR辐射调制的算法使这些检测器能够避免由太阳反射和热对象引起的错误信号。通常，UV检测器是光放电管，其检测180至260nm波长范围内的深紫外辐射。
在这些波长下的太阳辐射不到达因为由大气吸收地球表面;所以基本上，UV检测器不受太阳辐射。IR和UV检测的这种组合加剧误报能力，同时产生检测器，可在一个范围为5微米检测甚至小氢火灾。
图4中示出了羽流15-20cm（6-200cm）高和15cm（6英寸）的氢特定火焰检测器的检测范围，如图4所示。如在这种情况下，火焰检测器能够检测4.6米（15英尺）的轴范围，可达±55°，提供广泛的角度覆盖率。
图4。FL500 UV / IR-H的检测范围2探测器。
氢火的尺寸：直径15厘米（6英寸）和15-20厘米（6-8英寸）。
催化珠气体检测，超声波气体泄漏检测，和氢火焰检测具有不同的漏洞和长处和响应于不同的危险表现 - 无论是气体时，气体源，或火。
另外，每一种技术在关于一个不同的区域工作时，具有催化探测器的点仪器和超声波检漏器和氢火焰探测器作为面积显示器。
至于它们的独特性质，检测器的组合加剧氢着火或气体扩散被早期识别的可能性，无论是当爆炸发生时或点火之前。这些技术的使用的说明可以在催化重整中可以看出1。
使用该方法，重质瓦斯油的流被暴露于高温（480 - 524℃）和压力（1379 - 3447千帕; 200 - 500 psi）的，并通过固定床催化剂。油被转换为产生用于在反应汽油更高辛烷值的芳族化合物。
由于连续的氢生产和操作条件，对应器，管道系统或单位隔板中的破裂可能具有严重的后果。重整单元的检测器分配如图5所示。
图5。双级重整单元的示意图，显示了气体和火焰探测器的可能位置。
当然，在该示例中说明的方案不排除使用其他检测系统的利用，它也不消除对操作程序，仪器仪表和控制系统以及适当培训的要求，这一切都是安全的。
X射线管道测试设备等条件监测仪器在识别管网完整性损失之前识别缺陷的关键作用。app亚博体育这样，当在箱上方使用时，导热性传感器可以确保缺氧环境中的检测覆盖，因此补充催化传感器。
经验表明，必须小心地重视检测仪器的选择，以匹配与特定炼油厂的化学过程相关的危险类型，并且每个检测类型偏移另一个偏移漏洞。
结论
由环境立法和对清洁剂，更高级燃料的需求推动，氢气产量持续增长。然而，崛起的生产必须通过综合植物安全的方法匹配。
使用氢气的新设施必须采用足够的保障措施来设计潜在的危险;为确保有足够的障碍可用于最大限度地减少事故和控制失败，还应重新审视旧设施的设计。
安全系统部署一系列检测技术可以抵消泄漏，火灾和爆炸，停止性能或设备损坏，人身伤害和生命丧失的可能影响。app亚博体育
因为它们是互补的，催化和超声气体泄漏监视和火焰检测器的组合是特别有效的。一个漏洞是由别人的长处弥补;危害较少有未被发现的传播机会。
结合防止泄漏和消除可能的火源的设计，这种多样化的安全系统为氢气过程的管理提供了一个良好的方法。
参考
- Berger，W. D. D. Anderson，K。，E.，现代石油：工业，第二版，Pennwell Publishing，Tulsa，俄克拉荷马州，1981年的基本底漆。
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