淺談在線分析儀預處理系統在應用中存在的問題及對策

黎林 劉新軍 劉宗慶

摘要：隨著石油化工行業自動化水平的不斷提高，對在線分析儀表的需求也越來越多。分析儀表所分析出的數據不僅用于顯示，更多的是參與控制、聯鎖，在煉化生產中起到重要的作用。樣品預處理系統是在線分析儀表的重要組成部分，本文就化肥廠在線分析儀的預處理系統為例，闡述了分析儀使用過程中預處理系統常出現的問題及對策。保證樣品預處理系統的良好運行，是在線分析儀正常運行的重要保證。

關鍵詞：在線分析儀;樣品預處理;問題;對策

1、 在線分析儀的應用

近年來，分析儀的發展十分迅速，目前帶來較大經濟效益的先進控制系統也是以在線分析儀為基礎的，許多企業將在線分析儀進行聯鎖控制，由此可見在線分析儀的重要性和使用量是與日俱增， 分析儀的運行效率也愈加受到專業人士的重視。

2、 在線分析儀預處理系統

2.1在線分析儀預處理系統的作用

分析儀預處理系統就是對樣品進行過濾、降溫、降壓、穩壓、穩流、除水、除塵等一系列處理工作的系統，目的就是為在線分析儀提供不斷更新的、清潔的、有代表性的、并且適合在線分析儀工作條件的樣品，確保在線分析儀表的使用，從而達到儀表精度的要求，保證儀表長期、可靠地運行，同時減少儀表的故障，延長儀表的使用壽命。

2.2預處理系統的重要性

說到在線分析樣品預處理系統的重要性，很多專業人士都非常的清楚，石油化工行業90%以上的在線分析儀需要配置樣品預處理系統，即使是簡單的pH 計也會要求對樣品做一些簡單的處理，如將樣品冷卻到50℃以下，最好接近25℃，將壓力調整到不超過3bar，樣品中若含有顆粒物再加一個Y 型過濾器等，化肥廠循環水裝置中使用的多臺PH計也都做了這樣的預處理設置。樣品的處理效果，直接關系到分析儀的運行效率，關系到分析數據的穩定性和準確度，甚至影響到分析儀的使用壽命。

2.3預處理系統的處理功能

好的樣品預處理系統在使用中應達到的基本要求可歸納為：

（1）使在線分析儀得到的樣品與管線或設備中的流體的組成和含量一致。

（2）樣品的消耗量最少。

（3）易于操作和維護。

（4）能長期可靠工作。

（5）系統構成盡可能簡單。

（6）采用快速回路以減少樣品傳送滯后時間。

3、塔石化化肥廠在線分析儀使用狀況

塔石化化肥廠現有在線分析儀分布在化肥的各個裝置，使用較多的儀表有氫分析儀、氧分析儀、紅外線分析儀、工業色譜儀、pH 計、電導率等，種類多，數量多，系統構成復雜。在一些裝置中大多是高溫、高壓、高水份、負壓及結晶、腐蝕性等惡劣氣體條件，而在線分析儀對樣品氣的壓力、流量、溫度、含水量、含雜質量等都有嚴格的技術要求，所以，分析儀表能否可靠的運行 ，很大程度上取決于樣品預處理系統是否可靠。起初，在線分析儀表問題較多，維護工作量大，但通過多次改造，現在已有較大改善，如：2019年對化肥廠快鍋除氧器出口分析儀的預處理裝置進行了增加冷卻水系統的改造， 2019年對化肥廠甲烷化出口的氫含量分析儀增加了模式過濾器，并對模式過濾器的排水管由Φ6改為Φ10，增加的流通量，大大減少氣體里的含水量;2020年對化肥廠化水站的硅含量分析儀的采樣水管線進行改造，由一個減壓閥增加到兩個減壓閥，使系統壓力保持恒定。通過改造發現， 無論流量、水份、干擾氣體全部滿足儀表的要求， 極大地提高了分析系統的可靠性，其中合成氨裝置中 CH4、CO、CO2 、H2含量已是工藝控制的一項重要參數， 能否準確測量上述氣體濃度，已成為考核整套裝置節能效率的重要指標之一。化肥廠分析儀表的使用投用率，已為煉化生產安全平穩運行奠定了基礎。

4、預處理系統存在的問題及對策

4.1 系統帶水、帶液

化肥廠合成甲烷化爐，高、低變換爐，取樣為1.7MPa，450℃左右且帶水量大，雖然經過減壓、冷卻、過濾，除水， 但由于預處理系統不完善， 水汽分離并不徹底， 使得儀表進樣帶水， 造成一些紅外和其他儀表檢測器受到污染，儀表的示值運行不穩定、波動大等，針對存在的問題， 自行設計做了改造： 1、減小一次減壓后的壓力， 由原來的0.5MPa 降為0.1MPa，2、在原有的預處理之前再加一個模式過濾器，使水汽分離器更充分的發揮水氣分離的效果 3、在精密過濾器之前又添加兩個干燥塔，一個干燥塔盛裝變色硅膠，另一個干燥塔盛裝無水氯化鈣，將樣品氣中的水分吸附掉，通過以上改造基本上消除了儀表進樣帶水的問題， 保證了儀表穩定長周期運行。

導直接插在冷凝液回水管頂部進行測量，在運行過程中，電導率波動很大，該儀表性能穩定、精度高，在其它地方使用很正常，經對電導儀使用條件認真研究分析，確定是循環水頂部管線上有氣體存在的現象，使得電導儀時常接觸不上循環水。為此，將電導儀取樣檢測點從循環水管線頂部改到循環水管線的中部，使得儀表檢測探頭能夠充分接觸到循環水，徹底解決了電導率波動大的問題。

4.2 嚴重滯后

因管路走線不合理或預處理設計上的缺陷造成局部堵塞以及壓力損失過大都易造成分析儀數值滯后的后果。化肥廠合成除氧器出口AT-7025 PH計分析儀因安裝在距離取樣點20米處，且取樣管線又走向繁瑣，致使取樣管線過長，樣品更新緩慢，儀表測量示值滯后，針對這種現象，采取了改進措施：1、增大冷卻系統，由原來的2升改為8升，同時安裝一個穩壓閥，通過穩壓閥上的進、出口壓力表進行流量調節。2、按照分析儀的安裝位置，重新對取樣管線走線進行設計改造，取樣管線由Φ8改為Φ6，再增加旁路回流。將使用中的分析儀表回流流量改為進表流量的8倍， 分析滯后就不到1min。通過這樣的改進大大縮短樣品流通時間，降低了儀表測量滯后，同時保證了分析儀表測量精確、可靠，滿足了工藝控制的需求，達到了預期的效果。由此可見，設計合理的預處理系統是保證分析儀表準確量和長周期運行最重要的環節。

結束語：

由以上分析可知，在線分析儀的樣品預處理系統是儀表良好運行的基本保障，在線分析儀在生產過程中越來越重要， 但在實際應用中會發現許多始料不及的問題，經過多年的改造和積累的工作經驗，在線分析儀除了在選型上把好關、注意選用適合自身工藝條件的儀表外， 在使用過程中針對現場條件對儀表設備進行適當改進，加強維護工作，是用好在線分析儀表（系統）的關鍵。