熱磁式氧分析儀在丙烯腈裝置中的應(yīng)用

摘 ?要：大慶煉化公司丙烯腈裝置吸收塔頂部氧含量分析儀采樣日本橫河公司的熱磁式氧分析儀。分析系統(tǒng)包括一臺(tái)MG8E氧分析儀、一套采樣預(yù)處理系統(tǒng)及一套載氣系統(tǒng)。在2020年利用丙烯腈裝置檢修窗口期對(duì)整套分析系統(tǒng)進(jìn)行了關(guān)鍵設(shè)備更換、預(yù)處理系統(tǒng)全部采樣及回樣管路更換和伴熱系統(tǒng)改造的檢修工作。

關(guān)鍵詞：氧含量分析儀;MG8E;預(yù)處理系統(tǒng);熱磁式

引言

大慶煉化公司丙烯腈裝置吸收塔（T103）頂進(jìn)料氧含量AT1203，是丙烯腈裝置反應(yīng)合成部分的重要測(cè)量參數(shù)。主要是測(cè)量反應(yīng)器內(nèi)剩余氣體氧含量。如果反應(yīng)器內(nèi)氧含量偏高，造成介質(zhì)過(guò)氧化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)如氧含量過(guò)高，有引起爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。如果反應(yīng)器內(nèi)氧含量偏低，將造成反應(yīng)器內(nèi)催化劑失去活性。

對(duì)AT1203分析系統(tǒng)包括一臺(tái)MG8E氧分析儀、一套采樣預(yù)處理系統(tǒng)及一套載氣系統(tǒng)進(jìn)行檢修。更換一臺(tái)新的氧分析儀，更換從塔頂至地面分析儀的采樣及回樣管線80米，更換來(lái)樣、回樣和分析小屋內(nèi)暖氣三組伴熱系統(tǒng)全部管線120米，更換預(yù)處理系統(tǒng)內(nèi)預(yù)處理管線20米。檢修改造后解決了原設(shè)備老化、運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，解決了采樣及回樣管線老化、介質(zhì)在管壁殘留結(jié)晶嚴(yán)重的問(wèn)題，并且原伴熱系統(tǒng)管路走線復(fù)雜、盲腸較多易凍凝的問(wèn)題。

1、氧分析儀的測(cè)量方式介紹

氧分析儀按照測(cè)量方式分類(lèi)為：電化學(xué)氧分析儀、氧化鋯氧分析儀、磁氧分析儀、激光氧分析儀。

磁氧分析儀：根據(jù)氧氣的體積磁化率比一般氣體高得多，在磁場(chǎng)中具有極高的順磁特性的原理制成的一種測(cè)量氣體中含氧量的分析儀器。不同于前兩種氧分析儀，傳感器無(wú)壽命限制，沒(méi)有認(rèn)為損壞的前提下，可長(zhǎng)期使用，對(duì)流量稍微敏感，需保證進(jìn)氣壓力穩(wěn)定。典型應(yīng)用是高純氧分析，可完成99.99%的氧含量分析。根據(jù)傳感器，可細(xì)分為熱磁和磁力機(jī)械式氧分析儀。熱磁氧需要預(yù)熱一定時(shí)間，百分比級(jí)別氧含量應(yīng)用較多。

丙烯腈T103頂進(jìn)料氧含量分析儀AT1203氧分析儀測(cè)量方式為熱磁式氧分析

儀。熱磁式分析儀是利用氧的順磁性結(jié)合導(dǎo)熱率產(chǎn)生的磁風(fēng)大小與被測(cè)氣中氧

氣的濃度成比例的特性實(shí)現(xiàn)氧氣定量分析的儀器。測(cè)量原理：當(dāng)樣氣中不包含氧氣分子時(shí)，兩側(cè)的氣體流速是相等的，因此氣路兩側(cè)的兩個(gè)高感度熱阻式流量探頭阻抗是完全一致的。對(duì)應(yīng)的輸出電壓也是相等。對(duì)應(yīng)的氧含量濃度為零。（附圖1）

當(dāng)樣氣中包含氧氣分子時(shí)，由于氧氣特殊的順磁性原理，樣氣中的氧氣分子

被磁場(chǎng)吸引，堆積的氧氣分子對(duì)一側(cè)的氣體流動(dòng)產(chǎn)生阻力，使流速減慢，另一側(cè)流速增加，流速差與氧氣分子含量成正比。在通入氧氣的同時(shí)要一直通入輔助氣（N2 99.999%），作為分析儀的平衡氣，一直保持通入的氧氣有一個(gè)恒定的對(duì)比。同時(shí)由于流速的變化導(dǎo)致兩個(gè)高感度阻抗式探頭的阻值發(fā)生等比例變化，對(duì)應(yīng)的輸出電壓也發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)的電壓變化經(jīng)過(guò)放大，最終轉(zhuǎn)換成被測(cè)氣體中氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓。最終顯示在儀表顯示屏上。

該分析儀性能指標(biāo)如下：

零點(diǎn)漂移≤±1%FS/7d

量程漂移≤±1%FS/7d

預(yù)熱時(shí)間3h

2、熱磁式氧分析儀系統(tǒng)在丙烯腈裝置的結(jié)構(gòu)組成

基本結(jié)構(gòu)和設(shè)備組成（附圖2）：

（1）氧分析儀（型號(hào)：MG8E）

分析儀內(nèi)由外部接線端子、傳感器單元、恒溫箱、傳感器角度調(diào)整旋鈕、輔助氣體壓力表和保險(xiǎn)絲組成。

本套系統(tǒng)中核心原件就是恒溫箱內(nèi)的傳感器單元。

安裝完成后，調(diào)整傳感器單元的角度。通電后儀表達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，如果通過(guò)實(shí)際的過(guò)程氣體進(jìn)行了調(diào)整，那么這里就不需要進(jìn)行水平器調(diào)整。

①擰松并取下四個(gè)螺釘，取下恒溫箱蓋。

②轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整旋鈕，使氣泡位于水平器的中心，水平器安裝在傳感器單元的前面。順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，將氣泡移動(dòng)到右側(cè)。

（2）預(yù)處理系統(tǒng)（來(lái)樣流量計(jì)、回樣流量計(jì)、兩個(gè)洗氣瓶、旋風(fēng)冷凝器、凝結(jié)過(guò)濾器、排液罐、集液管、空氣過(guò)濾減壓閥）。

（3）樣氣（標(biāo)定時(shí)使用）：零點(diǎn)氣（0.56%，余氮，8L），量程氣（4.22%，余氮，8L）

（4）載氣：高純氮（99.999%，40L）。按規(guī)定壓力（350～500 kPa）向儀表提供輔助氣體。檢查儀表內(nèi)置壓力表上的指針是否位于綠色區(qū)域的中間。壓力表測(cè)量?jī)x表內(nèi)置調(diào)壓閥的二次壓力，使輔助氣體的壓力穩(wěn)定。

3、AT1203氧含量分析儀日常故障處理

預(yù)處理系統(tǒng)清洗管路

故障原因：主要是處理當(dāng)預(yù)處理管線內(nèi)有水時(shí)，指示將出現(xiàn)波動(dòng)。該項(xiàng)作業(yè)產(chǎn)生的原因是由于冬春交替和秋冬交替時(shí)小屋內(nèi)外早晚溫差大，造成分析小屋內(nèi)預(yù)處理管線內(nèi)氣體含水量較大，旋風(fēng)冷凝器處理能力不足，需要經(jīng)常吹掃管路。

處理方法：①清洗管路：關(guān)閉來(lái)樣二次閥。從來(lái)樣轉(zhuǎn)子流量計(jì)后斷開(kāi)接頭，打開(kāi)洗氣瓶出口接頭，接入儀表風(fēng)線用儀表風(fēng)吹掃預(yù)處理過(guò)濾器、旋風(fēng)冷凝器、流量計(jì)及管路內(nèi)粉塵等介質(zhì)。②清洗轉(zhuǎn)子流量計(jì)：拆下流量計(jì)后的兩個(gè)接頭，松開(kāi)接頭后的壓帽，慢慢的將流量計(jì)前護(hù)罩拿下，慢慢將玻璃管取下，用脫脂棉清洗玻璃管和鋼珠。

采取措施：制定相應(yīng)的定期保養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)管路進(jìn)行定期吹掃，洗氣瓶定期換水。同時(shí)在2020年，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行攻關(guān)，在預(yù)處理管線上增加冷凝器，從根源減少管線內(nèi)含水的問(wèn)題。

4、結(jié)語(yǔ)

該型氧分析儀采用完備的預(yù)處理系統(tǒng)和簡(jiǎn)潔的操作，極大的方便了儀表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢查和維護(hù)，同時(shí)能夠準(zhǔn)確的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)中的氧含量。同時(shí)采用的熱磁式的氧測(cè)量方式，減少了由于中間環(huán)節(jié)過(guò)多造成的設(shè)備故障和維護(hù)壓力，而且不需定期更換易損件。極大的方便了丙烯腈裝置對(duì)于AT1203氧分析儀的管理。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

陳恒翔 2010年7月參加工作，2010年7月畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)，2015年獲得東北石油大學(xué)控制工程專(zhuān)業(yè)工程碩士學(xué)位，現(xiàn)任大慶煉化公司電儀運(yùn)行中心技術(shù)工程師