石油炼制

用化学催化剂将化合物转化为其他化合物的催化方法可提高反应速率。在反应发生前后，催化剂的化学性质没有改变，可以从反应混合产物中重新回收。50种最常用化学品中有30种是通过催化作用直接产生的。 挑战 在流化床反应器-再生器(FBRR)中，一种液体以足够快的速度穿过催化剂，大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表现特征。反应容器中的测量必须与苛刻的工艺条件相抗衡。成品和某些使用催化剂的装置上需要进行液位控制。

催化裂化的变种包括用于生产聚丙烯的选择性组分裂化(SCC)，用于处理重质渣油的双容器的外部反应器，以及用于转换汽油和渣油原料的UOP工艺。所有的裂化装置都以蒸汽为汽提剂来去除被用过的催化剂中的碳氢化合物。 挑战 汽提塔液位控制应允许蒸汽有足够的停留时间来脱去烃类。它还能保持足够的压力，避免再生器中的空气回流到反应系统中从而造成危险。废热回收蒸汽罐也需要监测。

液体催化裂化装置(FCCU)将廉价的重质原料裂解为高价值的轻质烃，这些轻质烃可用作成品油的调合组分。裂化装置可以应用在汽油、馏分油或液化石油气等多种生产领域。 挑战 催化裂化装置包含反应器和催化剂再生器, 反应发生在连接两者的提升管内。液位控制器通常放置在第一阶段的再生器和反应器的顶部。液位测量涉及高温的流化固体颗粒。传统的测量技术通常受堵塞制约。

催化重整将低辛烷的石脑油转变为高辛烷值的重整汽油。在加热、加压和催化剂的作用下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列，该工艺过程将低辛烷值汽油馏分转化为石油化工原料和适用于成品汽油混合的辛烷值较高的馏分。 挑战 从分离器中分离出富含氢气的气体，进行循环利用。在分离器底部被监测的液体产品被送到稳定塔中。由于在稳定塔中形成了氯化铵和铁盐，从而污染了稳定塔，因此也需要一个可监控的水洗系统。

再沸器，或称蒸发器，是为蒸馏塔的底部提供热量的热交换器。 他们将塔底液体煮沸，产生蒸汽，这些蒸汽返回到塔里，以推动蒸馏分离过程。 再沸器可以部分地或完全地蒸发从塔底部收集的液流。 挑战 过量的再沸器液体（底部或排气口）会溢出挡板，因此需要由液位控制器控制挡板处的液位。 如果再沸器液位太低，会影响可抽出的底部产品的最大流量。 再沸器液位不准确也会降低物料平衡配置的组分控制。

催化加氢处理就是在氢环境中处理液态烃。 这个过程可从进料中去除了90％的硫，氮，氧和金属等杂质。加氢处理还可以用于加氢脱芳烃（HDAr），重柴油加氢裂化（HDHDC），脱蜡，和提升裂解汽、柴油的性能。 挑战  加氢处理过程中需要对气/液分离器和水洗罐液位进行监测。 适合高温和高压环境的液位仪表是去除杂质的关键。因为杂质会对设备、催化剂和成品质量产生不利影响。

较重的原料一般很难通过催化裂化或重整来加工处理，但是却可以通过加氢裂化进行转化。 通过在氢气存在下进行催化裂化和氢化来裂解原料，加氢裂化产生汽油和馏分混合流。 目前已经正在使用大约十几种不同的加氢裂化工艺方案。 挑战 催化剂汽提器，分离器液体和闪蒸罐液体的液位控制必须适应苛刻的工艺条件，以保持加氢裂化装置的最佳运行状态。 这些条件包括升高的温度和压力，蒸汽和高压氢气的存在，以及腐蚀性液体。

原油在到达炼油厂终端后，被泵入储存能力达数千至数百万加仑的地面储油罐。这些储罐是根据API标准，现场制造的浮顶罐或固定顶罐。相对机械浮球式和伺服仪表而言，非接触式雷达液位测量具有精度高，维护少，无可动部件和快速设置的特点，因此占有更大份额的应用。 挑战 通过阀门的驱动/调节来维持储罐的液位。液位控制可以通过触发紧急中断而防止溢出，当液位下降到低位时就关闭泵。由于原油的低闪点，有安全认证的控制器应该是必要的。

所有储存在罐内的未经提炼的原油都含有一定比例的水。当储存在罐内时，会产生自然分离，并在罐体下方蓄积。除了混合油和水的乳液中“黑水”或“碎片”界面层之外，油水这两种流体有明显的差别。 蓄积的水从储罐底部排出，然后输送去进行水处理。 挑战 设计用于界面检测的液位控制装置在排水过程中一旦检测到油/水界面，就向控制系统提供反馈，控制系统将在适当时间终止排水。

原油残留的盐水中包含的盐类会产生严重的腐蚀和结垢问题，必须予以去除。脱盐去除盐分和残留的游离水。尽管炼油厂是最经济的脱盐场所，但从保护管道角度考虑通常要求在采油现场进场脱盐处理。 挑战 液位仪表是单级和双级脱盐系统、多孔板混合器和化学脱盐器的沉降池的组成部分。界面液位控制阻止游离水碰到脱盐电极，并防止了高额损害。界面液位应保持恒定，否则电场的变化会干扰电子聚结。

烷基化是一种产生烷基化物的合成工艺，烷基化物是一种优质的、高辛烷的混合料。单元内的大型含酸沉淀池可以分离出反应器中产生的酸/烃乳化剂。玻璃板液位计是测量沉淀池液位的传统方法，缺点是很容易堵塞，并且需要定期的冲洗。 挑战 沉淀池中的液体界面控制是必需的。成品和酸的交叉污染会影响整体的使用效率，并可能导致危险的状况发生。不准确的沉淀池液位指示是导致反应器流出物中携带酸性物质的常见原因。酸的释放会对处理过程和人员造成极大的危害。

热交换器从分馏塔的上部抽取蒸汽，将其冷却成液体，并将其泵入储液器（回流罐）中。然后由回流泵从储液器的底部抽取液体，将一部分泵回（回流）重新引入到塔中的较低点。 这种回流过程通过确保足够的向下液体流动满足上升的蒸气从而提高分馏塔的分离度。 挑战 精确可靠的液位监测和控制对于回流储液器作为回流和馏分的分配点是很有必要的，并防止过多的回流返回到塔里。

未处理的原油中存在无机氯化物、悬浮固体和微量金属等，必须通过化学或静电脱盐方式去除它们。这样降低了下游单元的酸腐蚀、堵塞、结垢和催化剂中毒的风险。测量脱盐设备中的油/水界面，将清洁过的原油与污染物分离是至关重要的。 挑战 探杆上的黏附和挂料可能会造成界面测量误差。易受静电干扰的仪器可能需要特殊的滤波器。界面测量专用的液位变送器配备快速插拔的探杆可以提供最佳性能，同时减少了清洗和维护时间。

异构化时在各种不同的流程配置下改变原子的排列方式，将正丁烷转化为异丁烷，并将正戊烷和己烷转化成高辛烷值的汽油组分。异构化与催化重整类似，烃类分子被重新排列，但异构化只能将正常的链烷烃转化为异链烷烃。 挑战 在接近结束的过程中，反应器排出物被冷却，并被分离到液体产品的异构物和循环的氢气体流中。异构就是经过碱洗，水洗，脱酸和稳定，然后被储存。 稳定器底部和清洗罐都需要液位监测。  

柴油发电机组作为备用电源，在核电站失去厂用工作电源的情况下提供应急。主柴油储罐可以为全负荷运行的发电机提供一到七天的燃料储备。主储罐与一个不超过1000加仑的室内日用油箱相连接。 挑战 主储罐通常需要一个带有远传变送的燃料液位计。用于驱动与主罐相连的电动供油泵的转感器会持续监测日油箱燃料液位。当日储罐高液位报警时就会锁定供油泵，直到液位回归正常。当低液位和临界低液位报警时，将触发报警并且在系统上显示低液位的运行工况。

原油蒸馏后剩下的重质馏分称为石油渣油。 各种溶剂萃取过程都会从这些渣油中产生脱沥青油（DAO）。 这些油是下游的催化裂化装置和加氢裂化装置的原料。 根据系统配置，分离器，预闪蒸，汽提塔和热油相的液位监测可能包含于缓冲罐, 闪蒸罐，分离器和汽提塔。 挑战 液位控制是至关重要的，分离器的界面控制将原料送入闪蒸罐，其液位控制将原料供给汽提塔等。应用的极端条件包括高温、高压和蒸汽的存在等。

碳氢化合物气体通常在高温氧化过程中燃烧，燃烧废弃物的可燃成分。环保法和有关限制条例要求对石油和天然气平台上的燃烧气体精确监测。这就需要使用流量计来监测废气。 挑战 需要考虑到流量变化的突然性，低压和速度的大幅度变化。基于低流量灵敏度和高量程比的特点，热扩散式流量计成为火炬流量测量应用上的理想仪器。

目前炼油厂的大型管道系统输送的是烃类气体/蒸气流、轻质液体气体/液体流、较重的液体流、水和蒸汽贯穿整个炼油厂。经认证、可靠和准确的流量测量是炼油厂安全高效运行的关键。 挑战 流量报警器和连续流量控制器可监控产品流量，当由于管道堵塞或阀门关闭造成无流量状态时发出报警信号，并防止泵气蚀现象。泵在低流速或不流动条件下运行会使密封件过热和破裂，并导致过程压力和温度的危险偏差。

烷基化装置的储存和清洗容器中包括新鲜和废弃的酸和水，酸分析仪沉降罐，和若干洗涤槽。碱洗液能中和反应区释放的游离酸，并中和净流出物中的烷基硫酸盐。水洗会分解剩下的酯，去除可能从碱洗中产生的腐蚀剂和盐。 挑战 在碱洗和水洗中的界面控制可以防止对脱异丁烷塔和其他下游单元的腐蚀和污染。界面高于高设定值会带出腐蚀剂或水，而界面过低时则会带出碳氢化合物。

焦化是转化常减压蒸馏的最重质产物的最终手段。供料被加热并裂解为轻质气体、汽油混合原料、馏分油和柴油。延迟和连续(接触或流体)焦化的液位应用包括分馏塔、轻柴油汽提器、蒸汽、冷凝物、排污和沉淀桶以及排气分离罐。 挑战 液位仪表必须应对的工艺条件包括高温、高压、泡沫和蒸汽。在容易起泡的容器内安装界面液位计有助于避免泡沫携带，并增加焦炭鼓的产量。

脱盐后，原油进入蒸馏塔，蒸馏会将碳氢化合物分离成不同的蒸馏段、分割段或馏分。为了使蒸馏塔达到最佳运行，液位控制必须应对泡沫，起泡和中高温的情况。 挑战 安装在外筒内的玻璃板液位计和浮筒液位计可以提供传统的液位测量。但如今，由于雷达对维护的要求不高，而且易于改造，在这些现存的外筒内加装雷达液位计越来越受到人们的欢迎。高温产品必须使用耐高温的液位传感器。

从当今20种主要分离技术中选择出适合的分离方法，取决于化学品的性质，馏分的数量以及所需的容量，速度和效率。蒸馏  —  基于挥发性差异分离物质，是最广泛使用的分离和提纯方法。如今，美国的/全美化工厂中约有40,000个蒸馏塔正在运行。 挑战 蒸馏塔底部的液位测量控制“塔底”出品率。液位控制不好/不准可能会使液体回流到汽提塔盘上造成损坏并降低产量。液位太低可能会导致泵空化现象。在相关的萃取塔中，界面控制确保了相关物质能处于最佳的分离状态。

位于蒸馏塔底部附近的热交换器用于重新加热液体，使其再一次汽化，升入更高层的塔盘。通过向塔中引入更多的热量来提高分离率。为了有效地进行再沸过程，需要对再沸器进行液位监测。 挑战 在一些蒸汽再沸器中，必须控制一定的液位，使其覆盖一定比例的换热管。这就允许控制方案通过控制被液体所覆盖的再沸器换热管的百分比来调节再沸器的传热过程。这是一个关键的控制回路，因为将热量传递给液体是这些被覆盖换热管的主要功能。

混合成品汽油需要对调合料、在线混合料、添加剂的贮存、稀释系统和注入系统等进行液位监测。调和料中包含直馏的汽油、烷基化物、重整油、苯、甲苯和二甲苯。添加剂包括辛烷、金属减活剂、抗氧化剂和爆震剂、树胶和防锈剂以及洗涤剂等。 挑战 通常液位测量仅仅用于对库存量的控制, 在某些情况下也用于贸易交接。对液位指示的精度要求也是不一样的。如果仅用于内部库存控制，则可以使用低精度的测量方法。如果是用于贸易交接，则需要高精度的测量方法。