淺析在線分析儀表的特點及實際應用

高 揚

(大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

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淺析在線分析儀表的特點及實際應用

高 揚

(大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

現如今在化工企業中，對提高生產轉化率要求越來越高，進而在生產中優化自動過程控制，達到優質高產，降低能源消耗和生產成本，提高經濟效益，并保證生產安全和保護環境，而在線分析儀表在其中發揮了至關重要的作用。本文對在線分析儀表特點和現場遇到問題進行分析，探討在線分析儀表預處理在實際應用中的重要性。

在線分析儀表，特點；預處理；磁氧分析儀；pH計；色譜

在線分析儀表，又稱為過程分析儀表，是指直接安裝在工業生產流程或其他源流體現場，對被測介質的組成或物理參數進行自動連續測量的儀器。在線分析儀表采用現場安裝方式，自動取樣，經過預處理，自動分析，信號處理及遠傳，適用于生產中對生產工藝介質實時監測，并通過控制(DCS)進行調節，以達到工藝指標要求。

1 在線分析儀表的構成

實際現場應用的在線分析和樣品(一般為氣體、液體)及預處理裝置共同組成一個在線測量系統(分析儀表一般安裝在分析小屋或專門的保護裝置中，預處理系統一般安裝在取樣點附近或者外掛于分析小屋外)以保證良好的環境適應性和高可靠性，基本組成圖如下圖1所示。

取樣裝置一般為帶有切斷閥的探頭，從生產管道設備中自動提取待分析的樣品，前級預處理裝置對該樣品進行初步處理，預處理裝置對該樣品進行進一步處理，并可以實現流路切換、樣品分配等功能，使樣品在凈化、溫度等方面達到分析儀表要求。

公用系統為整個系統提供蒸汽、冷卻水、儀表空氣電源等。樣品經分析儀表分析處理后得到代表樣品信息的電信號通過電纜遠傳到DCS。操作人員根據傳輸數據加以判斷，進行工藝調整及控制。

2 常用在線分析儀表的使用分類

氣相色譜分析儀一般對水煤氣、變換氣、精制氣、合成氣等氣體進行監測，其數據是否符合工藝要求，來判斷工藝介質能否進入下一環節或者出成品。

紅外氣體分析儀、磁氧分析儀、露點分析儀是對氣體生產及生產過程中的氣體含量進行監測，來保證生產安全穩定運行。

氧化鋯分析儀一般對火炬煙道氣體中的氧含量進行監測，用以提高燃燒效率，降低大氣污染。

pH計、電導儀、濁度計、溶氧儀、酸堿濃度計等是對熱電和脫鹽水系統進行監測，以保證熱電蒸汽系統的正常運行。

在線COD分析儀、pH計等對污水處理系統進行監控，保證符合國家排放標準。

3 樣品處理系統

在線過程分析儀特點就是長期連續，實時監測，所以必然要求連續取樣和嚴格樣氣的處理技術，要求樣氣真實快速的傳輸，樣氣進入分析儀表時，要求達到接近于標準氣的品質。過程分析系統的長期連續運行的可靠性和安全性，以及近于免維護的易維護性，都完全依賴樣氣處理系統的針對性設計，因此樣品處理系統是過程分析系統的核心和關鍵。

3.1 取樣處理系統的組成

樣品處理系統是過程分析系統的核心，其主要包含四個環節：樣品的提取、樣品的傳輸、樣品的處理、尾氣的排放。下面是最簡單的取樣系統，如圖2所示。

圖2 取樣處理系統的組成

3.2 探頭和取樣點的選擇

探頭的選擇主要是減輕預處理的負擔，對含塵量小的用直通式探頭，含塵量較多的采用有過濾器的過濾式探頭，但對于臟液不適用過濾式探頭，而要選擇口徑較大的直通式探頭。

取樣點的選擇主要有兩方面：避免不必要的工藝滯后；在樣品壓力、溫度、清潔度滿足的情況下，盡量選擇離分析儀表較近的位置。

3.3 樣品的傳輸

傳輸時間不宜過長，要求采樣管線盡可能短。

采樣管線盡可能少彎頭和轉角，減少樣品積累。

控制溫度，盡量保持樣品物理特性，氣態或液態，有時需保溫處理。

防止取樣管線泄漏，減少誤差，尤其是負壓取樣。

3.4 樣品預處理

樣品預處理分前級預處理和預處理系統。

前級預處理對樣品進行初步處理，主要是降溫、除塵、減壓等，減少滯后時間和預處理系統的負擔。

預處理系統是對樣品進一步處理，如流量、溫度、壓力的調節；進一步冷卻、除濕、除塵、限流，流路切換和泄壓等。

3.5 樣品的排放

樣品的排放分為旁路排放和分析后樣品的排放。氣體樣品一般排入火炬、工藝管道，無毒無害的可排入大氣；液體返回工藝流程或無污染就地排放。

排放的最基本要求：不應對環境帶來危險或造成污染。

4 實際應用中遇到的問題及解決方式

我公司應用的是殼牌煤氣化工藝，由于殼牌煤氣化技術是目前最先進的煤氣化技術之一，具有非常的復雜性，可借鑒的經驗少，先期投產具有挑戰性和不確定性。工藝介質需要除渣、除灰、濕洗等工序，造成工藝介質的復雜性，從而在預處理設計，取樣點的選擇上都需要積累經驗，不能完全照搬數據表及先期流程圖，要根據現場和工藝介質的實際情況進行整改。

4.1 磁氧分析儀

煤氣化紅外氧分析是保證系統安全的，如果不能保證其正常運行，就可能跳車，整套系統停車，重新開車會造成不必要的經濟損失甚至可能引發爆炸。

磁氧表系統是在工藝介質處于負壓，并伴隨粉塵、多冷凝水，吹掃管線泄漏等多重復雜條件。雖然根據數據表和工藝流程圖進行了相關的預處理設計和取樣點的選取，但由于現場工況復雜，先期面臨了儀表進水，吹掃管線泄漏，導致紅外氧分析表進水數值停留不波動，吹掃泄漏數值瞬間攀至峰值等諸多問題。

處理簡析：取樣點和整套取樣管線必須全部保溫；取樣點采取斜向下30°傾角；預處理系統對于冷凝水處理部分改造，使工藝氣達到無水、無塵的狀態進入磁氧分析表。

4.2 pH計

大連碳化工采用的是艾默生的pH耐高溫玻璃電極，雖然很多pH計宣傳都是耐80 ℃的高溫，但那只是瞬時或短暫時間的耐高溫，而煤氣化系統的工藝介質大多都是高溫介質，所以想讓pH計平穩長時間運行，必須在工藝管道開旁路安裝降溫裝置，在其后安裝pH計，這樣能使pH計壽命更長久。

4.3 色譜

大連碳化工采用的是ABB的PGC2000氣相色譜，分為TCD和FPD總硫兩種檢測器。

在低溫甲醇洗工藝部分需要對合成氣進行脫硫脫碳，需要對脫硫脫碳后的工藝氣進行硫含量分析，用來檢測凈化的合成原料氣是否合格，能否為下一工序提供合成氣。由于檢測硫含量為微量PPM級，所以在這里的取樣管線要采用防吸附管線，不能采用普通不銹鋼管線，會造成誤差，不能及時準確測量。

色譜在線分析儀表是最復雜、難熟練掌握的分析儀表。因此在應用、校驗、維護等方面加以重視。

5 結 語

隨著化學工業的不斷發展，對先進控制要求不斷提高，在線分析儀表越來越廣泛的進入石化行業的各個生產環節，其具有實時、連續、高精度的測量和控制石油化工生產過程中質量參數的優越性能，有助于優化產品結構、穩定產品質量、降低勞動強度、提高經濟效益和推進技術進步。在線分析儀表在石化行業的大量使用已成為各企業推行先進質量控制技術的典型標志。

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