在線分析儀表應用問題及應對措施探究

趙亦林

摘要：文章分析了在線分析儀表在實際生產中發揮價值極為受限的原因，其主要受現實情況（原料成分、工程實際情況等）的影響。按照試樣的流經過程：試樣提取、試樣傳輸、試樣預處理、試樣排放4個主要階段分析了采樣系統中常見的問題及解決方案，希望通過文章改善在線分析儀表在實際中的應用情況。

關鍵詞：在線分析儀表；采樣系統；試樣提取；試樣傳輸；試樣預處理；試樣排放 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH83 文章編號：1009-2374（2016）29-0070-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.031

在線分析儀表是用于化工生產流程中連續或周期性檢測物質化學成分或某些物體性質的自動分析儀表。采樣系統是能否用好在線分析儀表的重點所在。分析儀的使用、選擇以及測量的對象都是影響采樣系統設計的關鍵性因素。采樣系統在具體工作時必須注意：確保分析儀中得到物質中原來物質組成及體積數值的一致性；采樣時間短暫；消耗的原料少；操作簡單，設備維護簡易；保持長期穩定的工作；系統簡易。

在實際生產中，受原料復雜、工程情況苛刻等多種因素的影響，導致分析儀表經常罷工、設備維修投入大、經濟效益低。按試樣的流經過程：試樣提取、試樣傳輸、試樣預處理、試樣排放4個主要階段重點分析解決采樣系統在實際所遇到的問題。

1 在線分析儀表存在的問題

目前，在中國的在線分析儀表，存在實際生活中運用少、故障率高、檢測結果可信度低的特點。具體的問題主要有：采樣時間過晚，不能滿足在生產的過程中及時改良成果的要求；試樣的提取結果可信性低，不能真實地反映生產的情況；試樣純度不高，水、油、污等是儀表進行維護的重點原因，有時對儀表產生直接性的危害；生產中得到的樣本在溫度、壓力等方面滿足不了分析儀對樣本的要求，進而一步步影響樣本檢測的效果以及設備的正常使用；整個處理系統中出現的背壓情況也是導致儀表經常罷工的原因所在。

在線分析儀表在生產生活中能否真正地發揮作用，除分析儀本身之外，試樣或采樣系統的合理性、安全性以及整體性都是其重要影響因素。在線分析儀表對樣本的要求需要提取、傳輸、預處理、排放四個階段配合完成。其重要的地方集中在預處理上：生產過程復雜，專業度高，需分開生產；必須現場完成測試及調節，未完工前不能實現仿真模擬。因而在線分析儀表的應用及維修需要專業的人員完成。

2 具體應對措施

2.1 試樣提取

試樣的提取是開展分析儀表在線檢測的第一步，簡稱取樣。保證試樣具有代表性以及在實際分析中所需樣本的前提下，盡可能地減少取樣的數量是試樣提取的基本要求，因而對取樣點的選擇有以下嚴格的要求：

2.1.1 取樣點的位置應該選擇在能具體反映所檢測試樣本質屬性，即應考慮放在能掌控整個工作流程的位置，避免試樣不具代表性。

2.1.2 選擇取樣點位置盡量選擇與分析儀表對試樣的溫度、壓力、清潔度等其他條件最為靠近的地方，處理系統的任務量減小，同時也減少了雜物對儀表破壞的可能。需要注意的是在實際的生產中，對最有可能產生污染、可能會有氣體或與分析儀表壓力相差最大的位置，需盡量避免將其作為取樣點。

2.1.3 取樣點的位置應放在工藝介質相對穩定的地方。如彎頭或節流元件下游，這類位置易有湍流產生，試樣成分充分，具有代表性。類似長又直的管道下游，易產生層流狀態，試樣不具代表性，應避免。

2.2 試樣傳輸

將試樣從處理系統運輸到分析儀表的具體分析入口的過程就是試樣傳輸。試樣傳輸所需要的時間包括在線分析儀時延中。因而在試樣傳輸時要對以下問題留意：

2.2.1 對傳輸時間嚴格控制。如在傳輸的時間超過1分鐘時（假設在分析儀允許通過的流量條件下），則應開啟快速回路系統，減少傳輸時間，以保證在線分析儀表及時分析出檢測結果，減少傳輸時間還可以采用旁通路或先氣化再傳輸的辦法。

2.2.2 減少傳輸管道的拐角。直達的傳輸管道可有效地加快試樣的傳輸速度，確保最小數值的傳輸時間。

2.2.3 若無特殊規定，傳輸管線應采用標準Tube管：φ6mm×1mm，并且使用盤管，避免中間焊接問題而產生的漏點，后期很難排查。

2.2.4 傳輸線管形成一個坡度，在靠近最低點的地方用專有的設備收集線管中流出的物質，這個即為收集易轉化物質形態的氣體。

2.2.5 傳入快速回路的試樣因壓差較小，不能快速傳輸時，可在其中安裝泵輸，選擇泵輸時要考慮其潤滑油系統對試樣可能造成的污染，及時做出應對之策，保證試樣高速而又安全地到達過程分析入口。

2.2.6 引流裝置可在傳輸管道較長，管內的壓差值不能保證介質順利取出時，考慮采用。

2.2.7 由于生產中被測的試樣多種多樣，在管道傳輸時要根據其本身屬性、周圍溫度的情況以及管道的材質，為試樣的傳輸創造最好的條件。例如上文提到的冷凝液體的氣體試樣，在傳輸時我們應采用伴熱保溫在露點以上；液體中含有易氣化的成分時，在傳輸時我們要注重隔熱，確保溫度在蒸發溫度以下。應注意的是對微量分析試樣的傳輸，特別是微量試樣中含有微量水或者氧的情況下，要伴熱輸送。若被測試樣點的壓力較低，無法滿足分析儀表對試樣在傳輸管道中的最低壓力要求，需增設氣泵來提高試樣進表壓力。

2.2.8 在傳輸含有化學元素物質的試樣時，根據化學物不同的本質屬性，確定最合適的試樣傳輸方式。含有氯或氯化物的試樣氣體，先降溫除水，再保持溫度的提前下，選擇耐腐蝕的管材進行傳輸，這樣做是為了防止試樣濕化。含有硫氯的試樣氣體，選用經過退火處理的管道，這樣做可防止因伴熱傳送產生的溫度過高導致管道局部溫度過高，管道毀壞，試樣傳輸失敗的情況發生。

2.3 試樣預處理

試樣預處理是指在試樣進入過程分析入口前，對試樣進行的提純之類的措施即為前處理，使之能快速安全地傳輸至過程分析入口（即前處理）和前處理的基礎上對試樣進一步的處理和調節（即預處理），如溫度、流量調節、除濕干燥等。生活中我們遇見更為復雜的試樣，要根據在線分析儀的種類、試樣的屬性以及工程狀況的情況，做出不同的預處理，但除塵、除水仍是重點。

試樣除塵最為常見的就是過濾器，不同的過濾孔徑濾出不同大小的固體物質。旋風分離器是利用旋轉產生的離心力將試樣中的物質進行分離，但最大的特點就是分離不完全且試樣消耗量大。水洗法常用于氣體中含有大量聚合物、黏稠物且易溶于水的試樣。

試樣除水常見的方法有冷卻降溫、慣性分離、過濾或是干燥劑吸附幾種，對于在具體實踐中要采用哪種除水方法，要根據工程情況具體而定。

2.4 試樣排放

試樣排放主要包括兩種方式：處理掉試樣中有害物質后排放和利用別的方式進行排放。試樣排放與環境問題緊密相連，在排放時盡量做到不對環境造成任何危害。這里主要將氣體液體排放兩點。

2.4.1 氣體排放：主要有排入火炬、返回工藝以及排入大氣三種方式。

第一，排入火炬或返回工藝。這兩種方法主要用于處理有危害性的氣體，如易燃、有毒氣體等。在具體操作時，可考慮泵送，確保返回點的壓力低于排放點；為了保證分析儀的性能，返回點應不存在壓力的波動；在試樣返回管線上采用文丘里管或噴嘴節流，可將背壓波動控制到最小數值；試樣中含有易冷凝的成分時，排放時伴熱，也可安裝凝液閥，自動排除冷凝物。

第二，排入大氣。排入大氣時，需確保是對環境無危害、清潔、無毒、燃點高的氣體。排放時應確保在線分析儀表的安全，可選擇在排放裝置末端裝上防護罩，降低了雨水入侵所帶來的威脅，同時也將風的影響降到最低。流量較小的可燃性氣體，也可采用大氣排放，但事先要經過處理（即用氮氣或是空氣將其在一個密閉的空間內稀釋到LEL以下），放在6米以上的大氣中，如煙囪出煙式的方式排放。

2.4.2 液體排放：試樣回收利用、除污后排放兩種方式。

液體試樣的傳輸過程中，泵輸一般為其增加壓力，以加快傳輸速度，所以在排放時排放管道直徑應該足夠大，以防止過大的壓力導致不能及時排放液體，對分析儀系統產生背壓，毀壞設備。解決氣塞問題的方式是在排放時增加一定的坡度。對有危害性的試樣液體，可排入污水處理廠進行處理。對液體中含有易燃的成分，須將其脫離后方可進行排放，以防止發生大的火災，造成不必要的傷亡。

3 在石化行業的具體應用

隨著石化行業的不斷發展，各種自動化技術在石化行業的應用越來越廣泛。在線質量分析儀表的應用改善了生產過程中對產品的有效控制，其有效的控制為提高石化產品的質量提供了保障。

在線分析儀器在石化工業的應用主要集中于對CO2、NO2，以及液體產品的純度的檢測方面，在具體操作中要注意試樣要具有代表性，取點的具體位置要根據整個工作流程的狀況具體分析，傳輸時要盡力縮短時間，若傳輸為液體時，在必要情況下可以增加氣泵。預處理的整個過程因試樣的具體而定。因為檢測的試樣為CO2、NO2，所以可以直接排向大氣中。若為液體時就要具體分析。

4 結語

在線分析儀表在實際生產中的應用越來越廣泛。它將及時工況信息反饋給有關人員，以檢測結果為依據，根據現實情況做出及時的調整，確保我們的生產更為完善。本文就在線分析儀的現狀問題，從在線分析儀表的4個階段分別給出解決方案。希望本文的研究對實際生活中在線分析儀表的使用有一定的借鑒價值。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）