POX裝置氣化單元在線分析儀表系統應用

賀雷

[摘? ? 要]文章通過對POX裝置氣化單元在線分析儀表測量樣品特點進行了分析，結合現場應用條件和在線分析儀表連續可靠運行要求，配置了相應適用的在線分析儀表前處理系統、預處理系統、尾氣回收系統等，滿足工藝控制、維護保養、環保管理等方面要求?？偨Y了氣化單元分析儀表配置、安裝及維護注意事項。

[關鍵詞]POX;煤焦制氫;在線分析儀表;預處理

[中圖分類號]TQ545 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–0–03

Application of On-line Analyzer system in Gasification Unit of Pox Unit

He Lei

[Abstract]Based on the analysis of the characteristics of the measured samples of the online analyzer in the gasification unit of pox unit， combined with the field application conditions and the continuous and reliable operation requirements of the online analyzer， the corresponding applicable online analyzer pretreatment system， pretreatment system and tail gas recovery system are configured to meet the requirements of process control， maintenance and environmental protection management. The configuration， installation and maintenance precautions of analyzer in gasification unit are summarized.

[Keywords]pox;coal coke hydrogen production;on-line analytical instrument;pretreatment

1 氣化部分配置在線分析儀表種類及介質條件

氣化部分共有3個系列，每個系列配置了一臺在線CO分析儀、一臺甲烷分析儀和一臺合成氣組成色譜儀，正常時氣化爐兩開一備，兩個系列在線分析儀表同時運行。以1#氣化爐為例，配置在線分析儀表種類見表1。

2 樣品預處理系統

2.1 預處理功能

在線分析儀表對樣品氣的壓力、流量、溫度、含水量、含雜質量、含油霧量等都有嚴格的技術要求，分析儀表能否連續穩定的運行，很大程度上取決于樣品預處理系統是否可靠。當被測樣品壓力或溫度太高時，檢測器承受不了超負荷的壓力或溫度;當被測樣品中含水、油、雜質等較多時，將直接影響儀表測量部分的運行和使用壽命。因此，一般在線分析儀表預處理系統根據被測樣品條件需配置減壓、冷卻、氣液分離、過濾雜質、過濾油霧等功能。POX裝置氣化單元在線分析儀表樣品介質中含水量都比較大，樣品除水是關鍵。根據安托尼方程：

要想使樣品全部為氣態，不凝結出液態水，通常的方法是降低樣品溫度使飽和蒸氣壓減小，除去液態水后再升高溫度。以樣品減壓至常壓為例，脫液部分溫度降低至少在10℃以上，才能確保樣品不容易凝結出水，冷卻脫液后樣品溫度可以升高至常溫。

2.2 燒嘴氮氣在線CO分析儀樣品處理系統方案

2.2.1 燒嘴氮氣在線CO分析儀采樣探針

由于樣品壓力不高，未設置前級箱，采用夾持式采樣探針，確保取樣有代表性，切斷閥可在探針不拔除狀態關閉，確保檢修時安全。采樣探針后連接一體化電伴熱管纜，伴熱溫度60 ℃，全程伴熱傳輸至預處理系統。

2.2.2 燒嘴氮氣在線CO分析儀預處理系統

預處理系統主要包括可切換樣品泵，帶旋風制冷的脫液系統，一體化過濾器，流量調節系統等。樣品氣壓力接近常壓，經采樣泵抽取，一體化管纜傳輸至預處理后，在旋風制冷脫水器中冷卻脫水，脫出液態水經排水管進入排液罐中，制冷器控制溫度10 ℃左右，樣品在經過一級過濾后進分析儀測量，進分析儀樣品流量調整至100 mL/min左右，如圖1所示。

2.3 合成氣分析儀前處理方案

2.3.1 合成氣分析儀前處理

由于粗合成氣高溫、高壓、帶顆粒、含水量高、易形成碳酸氫銨結晶等特點，在線分析儀表系統配置了旋冷儀作為前處理，安裝方式如圖2所示，旋冷儀豎直安裝，高溫樣品從底部上升，被儀表風渦旋制冷冷卻至60 ℃左右，從頂部出旋冷儀，樣品為高溫含水飽和氣體，冷卻后會產生較多凝結水，在重力作用下回到工藝管道中，同時將顆粒物、雜質等帶回工藝管道，實現自沖洗功能，減少維護量，提高分析儀續運行時間。

同時對旋冷儀及樣品切斷閥圖2采樣旋冷儀進行伴熱保溫，確保在冬季低溫時能夠維持在正常溫度范圍。旋冷儀帶溫度控制功能，當出旋冷儀樣品溫度超過80 ℃時，自動切斷出樣，樣品采用一體化電伴熱管纜傳輸到預處理系統中，全程伴熱80 ℃。

2.3.2 合成氣分析儀預處理系統

預處理系統主要包括帶旋風制冷的脫液系統，一體化過濾器，流量調節系統等。樣品氣壓力接近常壓，經采樣泵抽取，一體化管纜傳輸至預處理后，在旋風制冷脫水器中冷卻脫水，脫出液態水經排水管進入排液罐中，制冷器控制溫度10 ℃左右，樣品在經過一級過濾后進分析儀測量，流量調整至100 mL/min左右。預處理系統如圖3所示。3A2866B9-11F9-4C27-9AAC-E7BCF61826B9

2.3.3 分析小屋系統

氣化單元現場配置了一座不銹鋼6 000 mm×2 500 mm×2 800 mm分析小屋，在線分析儀表安裝在小屋內，預處理系統及尾氣回收系統安裝在分析小屋外，主要功能如下：

（1）對在線分析儀表進行防護、防塵，提供儀表運行合適溫度范圍安裝場所。

（2）提供在線分析儀表所需的電源、信號、儀表風、氮氣、蒸汽、水等公用工程系統的接口轉接。

（3）提供分析小屋內安全監測、報警。

2.3.4 尾氣回收系統

目前煉油化工裝置在線分析儀表尾氣大多數都是現場直接高空排放，尾氣中含有可燃易爆、有毒有害氣體對現場作業人員的安全有較大隱患，對現場周圍造成環境污染。

POX裝置在線分析表系統設計時考慮了尾氣的危害和隱患，分析小屋外配置尾氣回收系統，按全新技術理念設計，采用工業氮氣為動力抽射。既滿足了分析儀出口需要穩定的常壓（或微正壓），確保分析儀穩定運行，又解決了尾氣帶壓返回火炬或工藝低壓管線問題，以達到安全環保零排放的要求。整套系統全部由氣動部件組成，無電器元件，滿足任何爆炸性氣體危險環境使用。

本次應用了1套尾氣回收系統將分析小屋內所有9套分析儀尾氣收集后返回到工藝管道中。

3 POX裝置在線分析儀表系統安裝及維護注意事項

3.1 在線分析儀表及分析小屋安裝質量及監管要求

3.1.1 采樣探頭及樣品管要求

取樣方式：對進樣、回樣點壓力進行確認，以確定是否配置取樣泵，取樣泵需雙泵冗余配置。液體介質采用側面中部取樣，氣體介質采用側面或頂部取樣，探針時應伸進工藝管道1/3處，斜口背對樣品流向。取樣點與分析儀器之間距離不宜過遠，一般宜在50 m之內，以保證樣品在1 min內到達儀器。取樣點選擇在污染小、流相平穩、代表性好的點位上，同時盡量與化驗手工采樣點一致。

樣品管纜：①取樣管一般選用，6～，12（或英制對應管線）316不銹鋼管，走向向下有一定斜度，不應有凹形走向，管線每隔2 m應有一個固定點。②管線要避開極冷、極熱區。③液體樣品、易自聚樣品、汽化吸熱樣品等要合理伴熱保溫。④測量<100 mg/m3以下H2S組成含量取樣管線要用硅鋼管。

3.1.2 預處理系統及分析小屋要求

（1）預處理系統應在到貨之前集成到在分析小屋外墻上，預處理中部件標識清楚，出廠前做過壓力測試。

（2）分析小屋樣品管線、儀表風管線、蒸汽管線要管線布局合理，配管橫平豎直，固定支架牢固，表面無銹蝕，保溫完好、標識清楚。分析小屋多余防爆格蘭口用堵頭堵死。

（3）分析小屋應安裝在地基上，地基高度100～150 mm，長度大于3 m分析小屋要求有兩點接地。

3.2 在線分析儀表系統的維護要求

3.2.1 在線分析系統的可維護性

主要指系統通過預防性維護保證系統的正常運行，以及出現故障后通過維修恢復原有性能的特性。預處理和分析儀中的部件應確保有足夠空間可方便拆卸，確保出現故障時修理需要較少的時間。

3.2.2 POX裝置氣化單元在線分析儀表主要維護工作

（1）每天巡檢樣品流量、分析儀是否有報警、載氣壓力、分析小屋內氣報儀狀態、分析小屋空調、尾氣回收運行狀態、凝液罐液位等。

（2）根據樣品中含水量情況（一般為每月）進行凝液罐密閉排液。

（3）每季度進行預處理系統維護，更換過濾器芯，色譜儀閥瓣檢查，分析儀通標氣確認。

（4）按照定期校驗周期要求進行分析儀定期校驗。

4 結束語

該氣化單元在線分析儀表已投用兩年多，系統運行正常，維護量小，測量值穩定準確，已取代手工化驗，在線分析儀出口尾氣全部進行密閉回收，實現真正零污染零排放，達到清潔生產要求，為裝置正常運行提供可靠的測量數據。

參考文獻

[1] 劉成亮.氣體在線分析儀表在水煤漿氣化裝置中的應用[J].自動化與儀表，2016，31（11）：5.

[2] 姚奇燕.在線分析儀表在水煤漿氣化裝置中的應用[J].化工管理，2017（17）：47.

[3] 高飛.在線分析儀表在石化生產中的應用[J].化工管理，2021（10）：117-118.3A2866B9-11F9-4C27-9AAC-E7BCF61826B9