乙烯精餾塔過程氣相色譜儀應用解析

倪啟東

摘 要：本文簡述了在線氣相色譜儀的工作原理以及齊魯乙烯裝置在線氣相色譜儀在監測、控制乙烯產品過程質量中的應用。分析了該色譜儀在工程實踐中暴露的問題，通過幾項技改技措以及投用具有并行分析功能的新型色譜儀優化了儀表的運行，有效的縮短了分析周期，提高了工藝對乙烯精餾塔的控制能力。

關鍵詞：流路；預處理；旁路；并行分析

1 背景

齊魯乙烯裝置年產乙烯72萬噸，裂解原料經過裂解爐高溫裂解后形成裂解氣，經降溫、除油、除酸、壓縮、干燥后進入乙烯精餾塔，經過精確的壓力、溫度、流量控制，分離出高純度的乙烯產品。

乙烯產品中關鍵雜質組分的含量決定了乙烯產品的質量。在生產過程中雜質檢測的準確性和實效性是非常重要的，如果檢測值比實際值偏高，會誤導操作工，造成不應有的浪費，甚至造成裝置波動事故；如果比實際值偏低，會使不合格乙烯污染儲罐，給下游生產和產品質量帶來巨大危害，造成更嚴重的經濟損失。而如果檢測數據滯后時間較長則分析數據將會失去參考價值。

我廠于1997年引進橫河GC-1000型在線氣相色譜儀用于乙烯產品質量分析，位號：AR-402。考慮成本因素，該表不進行單一流路分析，而是順序進行三流路分析。

2 應用中存在的問題

由于乙烯產品較為純凈，大多數情況下不含有水及顆粒物，所以在樣品預處理系統上沒有進行過多設計。液態乙烯產品經過現場樣品汽化減壓閥進行減壓汽化處理（減壓后壓力保持2kg/cm2），變為氣態樣品后通過樣品管線被直接輸送至色譜儀進行檢測。由于長時間的運行導致的汽化減壓閥內部膜片老化、現場的噪音震動或者人員誤操作等原因均可能造成閥后壓力迅速改變或者減壓閥失效，該故障會導致高壓液態樣品充滿樣品管線，沖擊色譜儀旁路系統并汽化結冰，沖擊燒結金屬過濾器、氣動閥、壓力表等部件，造成不同程度的損壞。

該表原設計為色譜儀旁路氣送至裝置內低壓端回收（壓縮裝置區FB-201罐，正常壓力低于0.5kg/cm2）。實踐證明，該旁路管線設計嚴重不合理，為100余米長的4分碳鋼管，過細過長，氣體排放不暢。在裝置開停車、裂解氣壓力波動時往往會造成FB-201罐內壓力過高，超過色譜儀排放規定壓力，管線壓力回串，造成色譜儀嚴重分析故障。

隨著乙烯精餾塔控制精度要求的不斷提高。切實需要提高現有分析數據的更新速率。

3 采取的措施

3.1 預處理系統改造

為了克服原取樣系統結構簡單，抗壓能力差的缺點，設計新型預處理系統結構為兩級。在進色譜儀之前，三個樣品流路統一安排，在1#預處理盤上通過前后兩個針閥實現穩壓和穩流，壓力表實時顯示樣品壓力，加裝一級簡單的過濾芯。2#預處理盤接在1#的下游，通過減壓閥再次減壓，配備安全閥泄壓，同時通過設定程序切換流路氣動閥，使相應流路樣品進表分析。

3.2旁路系統改造

過程氣相色譜儀為了減少取樣滯后，采用的是快速回路取樣，這樣就有大量樣品通過旁通流出，長年累月，通過這種方式排出的物料是相當可觀的。但是儀表的進樣量需要較高的準確度和重復性，才能保證分析結果的準確性和穩定性。因此，背壓問題是一個較普遍的問題，如果解決的不好，常常是儀表指示值不準確，出現跳躍性的根本原因。

目前，最有效的解決手段是讓其直排大氣，但這僅是一種臨時的現場措施，對工藝原料的浪費和造成的大氣污染都是不可忽視的。我們通過檢修改造，采取一種折中方式，盡量克服工藝管道或是火炬系統的壓力變化，讓旁通流量排放穩定，消除旁通物流與定量管之間的背壓，以及檢測器與檢測完后的樣品排放背壓問題。

3.3 并行分析系統的運用

由于橫河GC-1000單流路分析周期長達480秒，三個流路運行一遍需要24分鐘。AR-402的替代設備為我廠引進的橫河最新型在線色譜GC-8000，具有并行分析功能。簡而言之就是利用雙檢測器，同時進行組分的檢測。在1#檢測器檢測出C2H6之前，由2#檢測器就將C2H2檢測出。這種同時檢測分析的模式將原分析周期縮短為360秒，三個流路運行一遍只需要18分鐘，較之前提前了6分鐘。同時這種分析模式將原系統有利于故障的判斷。

4 結束語

隨著工業色譜儀不斷擴展其應用的廣度和深度，縮短分析周期、減少設備故障率、提高設備運行穩定性，提高色譜檢維修水平的要求不斷挑戰著工程技術人員。通過工程實踐，取樣和樣品處理系統的完善程度和可靠性，是在線分析儀表成功應用的關鍵所在，做好預處理系統的設計、科學安裝及維護至關重要。同時，更為先進的色譜柱分離材料的發現以及更為先進的檢測方式的不斷發展不斷縮短分析周期，提高分析穩定性，在線色譜分析技術前景將更加寬廣。

參考文獻：

[1]王森.在線分析儀器手冊[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2]石油化工儀表自動化培訓教材編寫組.在線分析儀表[M].北京：中國石化出版社，2010.

[3]王森，符青靈.儀表工試題集.在線分析儀表分冊[M].北京：化學工業出版社，2011.

[4]王森.在線分析儀表維修工必讀[M].北京：化學工業出版社出版，2007.