在線分析儀在含硫天然氣凈化裝置的應(yīng)用綜述

高進(jìn),鄭民,陳世劍

（西南油氣田分公司，重慶天然氣凈化總廠，長(zhǎng)壽 401220）

0 引言

重慶天然氣凈化總廠（以下簡(jiǎn)稱凈化總廠）隸屬于中石油西南油氣田分公司，下轄長(zhǎng)壽、引進(jìn)、墊江、忠縣、渠縣、大竹、萬(wàn)州、綦江八個(gè)分廠共12套凈化裝置，擁有年處理原料天然氣100億立方的能力。凈化總廠從1965年建成國(guó)內(nèi)首套胺法脫硫裝置開(kāi)始發(fā)展至今，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模大、綜合配套齊全、自動(dòng)化程度高、工藝先進(jìn)的大型天然氣凈化廠，并擔(dān)負(fù)著為哈薩克斯坦、土庫(kù)曼斯坦阿姆河右岸天然氣處理廠和機(jī)修廠提供人才和技術(shù)支撐的任務(wù)；先后引進(jìn)消化吸收Clinsulf-SDP（等溫亞露點(diǎn)）、SuperClaus（超級(jí)克勞斯）及CBA（冷床吸附）、低溫克勞斯中國(guó)石油硫磺回收（CPS）技術(shù)，同時(shí)也是天然氣凈化專業(yè)人員的培訓(xùn)基地、檢維修基地、人力資源輸出基地；其發(fā)展歷程代表了中國(guó)天然氣凈化工業(yè)的發(fā)展。如表1所示。

表1 凈化總廠裝置分布基本情況表

（注：綦江分廠設(shè)計(jì)規(guī)模僅20×104m3/d，與其它七個(gè)分廠相比裝置規(guī)模小得多，不具有代表性，所以未列入論述中）

凈化總廠以處理含硫天然氣為主，主要工藝為：采用重力分離和過(guò)濾分離等方法去除原料天然氣中夾帶的化學(xué)藥劑、烴類(lèi)、游離水、固體雜質(zhì)等物質(zhì)，然后通過(guò)氣-液吸收除去天然氣中的硫化氫、有機(jī)硫等有害物質(zhì)和部分二氧化碳 ，采用三甘醇脫水輸出潔凈、優(yōu)質(zhì)的凈化天然氣，并將脫除的含硫化合物經(jīng)催化氧化回收生產(chǎn)硫磺。每套天然氣凈化裝置還包含：硫磺成型、火炬及放空、污水處理、循環(huán)冷卻水、蒸汽及凝結(jié)水、燃料氣、空氣氮?dú)狻⑾老到y(tǒng)等功能單元。

1 在線分析儀應(yīng)用發(fā)展

早期凈化總廠配置在線分析儀較少，主要以化驗(yàn)分析儀指導(dǎo)生產(chǎn)操作。1980年引進(jìn)分廠由日本千代田設(shè)計(jì)引進(jìn)裝置建成投產(chǎn)，在線分析儀配置較為齊全，從原料氣、凈化氣、產(chǎn)品氣、過(guò)程氣、尾氣等都設(shè)置有在線分析儀，儀器主要為日本橫河、島津產(chǎn)品，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，在線分析儀使用一段時(shí)間后因維護(hù)水平、備品備件以及元器件老化等因素分析儀相繼停用。

1998年，引進(jìn)分廠新建80萬(wàn)凈化裝置配置美國(guó)阿美特克4660型、5000型在線分析儀用于產(chǎn)品天然氣硫化氫、水含量分析。分別采用紫外光吸收技術(shù)，晶體震蕩微平衡法技術(shù)，使用情況較好。

2000年引進(jìn)分廠斯科特尾氣處理裝置新?lián)Q德國(guó)西克-麥哈克公司S720型熱導(dǎo)氫含量分析儀，使用較好。

2001年，引進(jìn)分廠硫磺回收裝置改造新上美國(guó)阿美特克 880硫化氫、二氧化硫比值分析儀，用于主燃燒爐配風(fēng)精確控制從而提高硫磺收率。

2002年，西南油氣田公司購(gòu)置一批加拿大格威尼克公司902硫化氫分析儀、美國(guó)阿美特克3050水露點(diǎn)分析儀用于各凈化廠實(shí)現(xiàn)天然氣質(zhì)量控制分析。同年，引進(jìn)分廠新建處理量為200萬(wàn)方/日凈化裝置，新配置美國(guó)阿美特克933分析儀用于產(chǎn)品氣硫化氫含量分析。2002年墊江分廠硫磺回收裝置改造，引進(jìn)Clinsulf-SDP回收裝置，新配置阿美特克900型硫化氫、二氧化硫比值分析儀。

2005年后隨著國(guó)家大力發(fā)展清潔能源，推廣天然氣使用，凈化總廠也進(jìn)入高速發(fā)展期，忠縣分廠的建成投產(chǎn)，為在線分析儀在天然氣凈化裝置大規(guī)模應(yīng)用和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。忠縣分廠是西南石油設(shè)計(jì)院在天然氣凈化廠大規(guī)模使用在線分析儀的設(shè)計(jì)實(shí)踐，通過(guò)在線分析儀在忠縣分廠各單元裝置的大規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工藝介質(zhì)分析數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)準(zhǔn)確的提供分析數(shù)據(jù)，有效的指導(dǎo)裝置操作優(yōu)化和調(diào)整，極大的降低了因人工分析數(shù)據(jù)滯后而導(dǎo)致裝置操作調(diào)整不及時(shí)聯(lián)鎖停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)。

2008、2009年新建大竹、萬(wàn)州天然氣凈化分廠也大規(guī)模設(shè)計(jì)使用在線分析儀，同時(shí)也在凈化總廠舊裝置上逐年增設(shè)了部分在線分析儀。墊江、引進(jìn)、渠縣、長(zhǎng)壽分廠大部分在線分析儀都是在2008年以后增設(shè)的。如表2所示。

表2 凈化總廠在線分析儀的配置情況統(tǒng)計(jì)表

（注：表中斜體字表示國(guó)內(nèi)組裝和國(guó)內(nèi)品牌產(chǎn)品，正體字表示國(guó)外品牌產(chǎn)品）

在西南油氣田公司下屬的其他含硫天然氣凈化廠，工藝流程與凈化總廠基本類(lèi)似，在線分析儀應(yīng)用發(fā)展歷程也與凈化總廠基本一致。

2 在線分析儀使用現(xiàn)狀

從表2可以看出，凈化總廠的在線分析儀以國(guó)外產(chǎn)品為主，國(guó)內(nèi)組裝或國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品為輔；與硫化氫相關(guān)的在線分析儀主要應(yīng)用在過(guò)濾分離、脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處理裝置上，基本均為進(jìn)口產(chǎn)品。近兩年，杭州聚光科技公司的在線分析儀在原料產(chǎn)品氣硫化氫濃度、尾氣二氧化硫測(cè)量分析得到了一定的應(yīng)用，使用情況也較為理想[1]。如表3所示。

表3 凈化總廠在線分析儀使用情況統(tǒng)計(jì)表

Amet ek 880除忠縣分廠外其它分廠紫外光譜法H2S/SO2分析儀性能穩(wěn)定，維護(hù)工作量小，儀器直接安裝管線上，具有自動(dòng)校驗(yàn)功能，紫外光源壽命時(shí)間較長(zhǎng)約5年，儀器價(jià)格較貴。Gal vanic 942 忠縣分廠性能穩(wěn)定，維護(hù)工作量小，具有自動(dòng)校驗(yàn)功能，紫外光源壽命約1年，需定期更換濾光液和光源燈，儀器價(jià)格較貴。Gal vanic 991 忠縣分廠易出現(xiàn)取樣管線堵塞、積水和測(cè)量氣室窗口污染，故障率高，維護(hù)工作量大；紫外光源壽命約1年，需定期。尾氣SO2分析儀紫外光譜法西克麥哈克 S-720易出現(xiàn)取樣管線堵塞、探頭腐蝕較快，檢測(cè)元件進(jìn)水，故障率高；萬(wàn)州分廠經(jīng)改進(jìn)后使用效果好，故障率明顯降低。英國(guó)CODEL萬(wàn)州、大竹、長(zhǎng)壽分廠CEM-1020 引進(jìn)分廠易出現(xiàn)取樣管線堵塞和檢測(cè)元件損壞故障，故障率高，維修困難現(xiàn)已停用。尾氣O2分析儀順磁式宇通環(huán)保 PAS 5400 忠縣分廠GE XMO2 萬(wàn)州分廠易出現(xiàn)取樣管線堵塞和檢測(cè)元件損壞故障，故障率高，維護(hù)工作量大，由于維修費(fèi)用高，現(xiàn)已停用。Amet ek WDG 2000 長(zhǎng)壽分廠易出現(xiàn)取樣管線堵塞和檢測(cè)元件損壞故障，故障率高，維護(hù)工作量大。

從上表可以看出在線分析儀在工況相似的情況下，使用效果卻差別較大，有許多值得總結(jié)研究的地方。

3 在線分析儀使用存在問(wèn)題

在線分析在天然氣凈化裝置得到了廣泛的應(yīng)用，存在問(wèn)題主要有以下四個(gè)方面：

尾氣SO2、O2在線分析儀使用效果差。由于天然氣凈化裝置的尾氣外排煙氣溫度高，含水量大、SO2濃度高、雜質(zhì)多，致使尾氣SO2、O2在線分析儀普遍存在取樣管線易堵塞、取樣管線積水、檢測(cè)窗口易污染、探頭腐蝕較快、測(cè)量池進(jìn)水等故障，故障率高，維護(hù)工作量大，因此分析儀的選型應(yīng)注意樣品氣的預(yù)處理。

運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。在線分析儀都需要定期進(jìn)行易耗部件的更換，如AMETEK、Galvanic公司的光譜法在線分析儀需定期更換光源燈、AMETEK的水露點(diǎn)分析儀需要定期更換水分發(fā)生器、干燥器、傳感器組件、HACH的水質(zhì)分析儀需定期更換傳感器等，這些易耗部件價(jià)格高。

技術(shù)支撐存在困難。絕大部分為國(guó)外品牌的在線分析儀產(chǎn)品，備品備件昂貴，采購(gòu)周期長(zhǎng)[2]。大部分外國(guó)品牌在線分析儀在國(guó)內(nèi)都有代理商，通常代理商也設(shè)有售后技術(shù)支持的人員，由于售后技術(shù)支持人員未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，再加上流動(dòng)性大，售后技術(shù)服務(wù)難以保證；出現(xiàn)稍微復(fù)雜的故障后，售后技術(shù)支持都需要與分析儀廠家溝通，延長(zhǎng)了分析儀故障的處理時(shí)間；尤其出現(xiàn)硬件故障需返廠維修時(shí)，維修時(shí)間更加長(zhǎng)，曾有分廠在線分析儀返廠維修時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年以上。

在線分析儀效能并未完全發(fā)揮，僅作為人工分析的補(bǔ)充和參考。盡管在線分析儀在凈化總廠各分廠的都有應(yīng)用，尤其是在忠縣、大竹、萬(wàn)州應(yīng)用較為廣泛；經(jīng)過(guò)近幾年的應(yīng)用實(shí)踐證明，部分在線分析儀穩(wěn)定性好、測(cè)量準(zhǔn)確、可靠，完全可以替代人工分析，降低人工分析的頻率和減少分析工的配置人數(shù)。而凈化總廠目前仍采取人工分析方法為主，在線分析儀檢測(cè)為輔的方式[3]。

4 在線分析儀的技術(shù)管理

在線分析儀由于總體使用數(shù)量較少，大多采用進(jìn)口產(chǎn)品，技術(shù)管理顯得非常重要，直接影響在線分析儀的使用效果。經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，在線分析儀管理主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）加強(qiáng)在線分析儀的日常巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。在線分析儀連續(xù)運(yùn)行、樣品采樣管線、保溫伴熱、吹掃、載氣管線可能出現(xiàn)跑冒滴漏，日常巡檢必不可少。

2）在線分析儀備品、備件管理，根據(jù)分析儀特性選擇合理備件庫(kù)存，有利于在線分析儀故障的快速處理，降低庫(kù)存，減少生產(chǎn)成本。

3）加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，在線分析儀原理較為復(fù)雜，由于在線分析儀發(fā)展速度快，分析儀除了硬件還有軟件部分。故障的綜合分析對(duì)在線分析儀維護(hù)管理人員要求較高，需要經(jīng)過(guò)不斷培訓(xùn)掌握儀器的使用維護(hù)方法。

4）加強(qiáng)與廠家的技術(shù)交流，出現(xiàn)問(wèn)題或現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)多與其交流溝通，提高維護(hù)管理人員的技術(shù)水平。有條件的在線分析儀可設(shè)置遠(yuǎn)程診斷功能，便于廠家工程師遠(yuǎn)程診斷指導(dǎo)排除故障。

5）做好在線分析儀的故障記錄和檢維修臺(tái)賬。絕大部分的在線分析儀都需要定期進(jìn)行維護(hù)或更換易耗部件，如光源燈、過(guò)濾器、傳感器等[4-5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在線分析儀在含硫天然氣凈化裝置的廣泛應(yīng)用，積累了豐富的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了大部分在線分析儀運(yùn)行可靠穩(wěn)定、分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在線分析儀的合理正確使用提高了數(shù)據(jù)分析效率，有效的指導(dǎo)了生產(chǎn)操作，確保了產(chǎn)品氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了天然氣凈化裝置的尾氣達(dá)標(biāo)排放。□

[1] AMETEK 880-NSL分析儀用戶手冊(cè),美國(guó)AMETEK公司880-NSL分析儀隨機(jī)資料.

[2] AMETEK 3050-OLV分析儀用戶手冊(cè),美國(guó)AMETEK公司3050分析儀隨機(jī)資料.

[3] Galvanic 902分析儀用戶手冊(cè),加拿大Galvanic公司902分析儀隨機(jī)資料.

[4] Galvanic 942分析儀用戶手冊(cè),加拿大Galvanic公司942分析儀隨機(jī)資料.

[5] HACH CODmax分析儀用戶手冊(cè)，美國(guó)HACH 公司CODmax分析儀隨機(jī)資料.