科隆案例 | 化工廠氫氣（H2）消耗的測量

某有機和無機化學品制造商，在捷克設有一個生產基地。在化學合成過程中所需要使用的氫氣（H2），來自于現場制備的合成氣，再輸送到各個生產單元。

通過蒸汽甲烷轉化（SMR）所產生合成氣，主要組分是氫氣與一氧化碳。在蒸汽轉化的過程中，天然氣與水/蒸汽（H2O）發生吸熱反應，將甲烷（CH4）轉化為一氧化碳（CO）和 H2。該平衡反應取決于壓力和溫度，并通過溫/ 壓控制以盡可能多地獲取氫氣。接下來，通過吸附去除合成氣中殘留的 CO 并進一步氧化為 CO2， 利用水氣變換反應（WGSR）再次生成H2， 從而提高氫氣產量。

最后，在 4...6 barg / 58...87 psig 和 +5...+25°C / +41...+77°F 的工況下，通過 DN100 管道將凈化后的氫氣輸送到生產單元。 需要通過流量測量儀表，幫助操作人員準確可靠地監測氫氣。

這不僅要求流量計具有氫氣應用的實踐驗證，還需要具有寬泛的動態范圍 — 可以測量在20...1300 Nm3/h 之間波動的流量。

該化工廠選擇OPTISONIC 7300 超聲波流量計，來測量在中壓條件下的大流量氫氣。這款氣體流量計，在甲烷、甲烷/氫氣混合物，以及高純度氫氣等挑戰性應用中，有長期出色的表現。它經過H2測量的現場驗證，能夠勝任該應用的嚴苛要求。全通徑的測量管中不存在可動或阻擋部件，所造成的壓損微乎其微。測量幾乎可以從零流量開始，量程寬泛，同時還能輕松地應對流量波動。

鑒于氫氣特殊的屬性，在選擇流量計時總是需要予以特別關注。所以，科隆工程師在考察了測量點的現場條件之后，慎重地做出了選型。實踐表明，該應用理想的換能器材質是雙相鋼—將其安裝在標準的碳鋼測量管中—是一款既經濟又安全的解決方案。

在流量計交付前，通過常壓空氣的校準；隨后，被安裝在室外危險場合的 DN100 管道中。因此，超聲波流量計選用了本質安全型防爆設計。由于流量計采用了雙聲道配置，僅需10 DN 的入口直管段， 安裝較為便捷。來自OPTISONIC 7300的讀數通過 4...20 mA 傳輸到控制室—在控制室中，通過現有的壓力和溫度測量值，換算為標況流量。

可靠、安全且精確的氫氣消耗測量，令客戶受益匪淺。 由于OPTISONIC 7300的測量范圍寬泛，即使裝置處于非滿負荷運行狀態，亦能測量氫氣的流量。采用時差法原理的超聲波流量計，測量無漂移。與測量管內具有旋轉部件的流量計不同，科隆超聲波流量計無需定期校準和維護— 與容積式或類似測量原理的流量計相比，更具優勢。由于氫氣的聲速相對較高，還可以利用OPTISONIC 7300集成的聲速測量功能，檢測氫氣中是否混入雜質或其他氣體。

對于氫氣或天然氣/氫氣混合物的應用，無論是過程級還是貿易交接級測量，科隆都駕輕就熟。不僅是合成氣裝置，還包括電轉氣（P2G）裝置和輸配管道。科隆擁有系列齊全的氫氣流量、壓力和溫度測量儀表，以及氫氣計量和管道泄漏檢測系統。此外，科隆還提供項目整體規劃、設計、校準、調試以及核查的售前和售后服務。

從合成氣裝置、電轉氣（P2G）項目到輸配管道，科隆不僅能提供系列齊全的流量、壓力、溫度測量儀表與計量系統，更能提供從項目規劃、設計到校準、調試的全流程服務支持，是客戶在能源轉型與高效化工生產道路上可靠的合作伙伴。