在线分析仪在含硫天然气净化装置的应用综述

高进,郑民,陈世剑

（西南油气田分公司，重庆天然气净化总厂，长寿 401220）

0 引言

重庆天然气净化总厂（以下简称净化总厂）隶属于中石油西南油气田分公司，下辖长寿、引进、垫江、忠县、渠县、大竹、万州、綦江八个分厂共12套净化装置，拥有年处理原料天然气100亿立方的能力。净化总厂从1965年建成国内首套胺法脱硫装置开始发展至今，是目前国内规模大、综合配套齐全、自动化程度高、工艺先进的大型天然气净化厂，并担负着为哈萨克斯坦、土库曼斯坦阿姆河右岸天然气处理厂和机修厂提供人才和技术支撑的任务；先后引进消化吸收Clinsulf-SDP（等温亚露点）、SuperClaus（超级克劳斯）及CBA（冷床吸附）、低温克劳斯中国石油硫磺回收（CPS）技术，同时也是天然气净化专业人员的培训基地、检维修基地、人力资源输出基地；其发展历程代表了中国天然气净化工业的发展。如表1所示。

表1 净化总厂装置分布基本情况表

（注：綦江分厂设计规模仅20×104m3/d，与其它七个分厂相比装置规模小得多，不具有代表性，所以未列入论述中）

净化总厂以处理含硫天然气为主，主要工艺为：采用重力分离和过滤分离等方法去除原料天然气中夹带的化学药剂、烃类、游离水、固体杂质等物质，然后通过气-液吸收除去天然气中的硫化氢、有机硫等有害物质和部分二氧化碳 ，采用三甘醇脱水输出洁净、优质的净化天然气，并将脱除的含硫化合物经催化氧化回收生产硫磺。每套天然气净化装置还包含：硫磺成型、火炬及放空、污水处理、循环冷却水、蒸汽及凝结水、燃料气、空气氮气、消防系统等功能单元。

1 在线分析仪应用发展

早期净化总厂配置在线分析仪较少，主要以化验分析仪指导生产操作。1980年引进分厂由日本千代田设计引进装置建成投产，在线分析仪配置较为齐全，从原料气、净化气、产品气、过程气、尾气等都设置有在线分析仪，仪器主要为日本横河、岛津产品，限于当时的技术水平，在线分析仪使用一段时间后因维护水平、备品备件以及元器件老化等因素分析仪相继停用。

1998年，引进分厂新建80万净化装置配置美国阿美特克4660型、5000型在线分析仪用于产品天然气硫化氢、水含量分析。分别采用紫外光吸收技术，晶体震荡微平衡法技术，使用情况较好。

2000年引进分厂斯科特尾气处理装置新换德国西克-麦哈克公司S720型热导氢含量分析仪，使用较好。

2001年，引进分厂硫磺回收装置改造新上美国阿美特克 880硫化氢、二氧化硫比值分析仪，用于主燃烧炉配风精确控制从而提高硫磺收率。

2002年，西南油气田公司购置一批加拿大格威尼克公司902硫化氢分析仪、美国阿美特克3050水露点分析仪用于各净化厂实现天然气质量控制分析。同年，引进分厂新建处理量为200万方/日净化装置，新配置美国阿美特克933分析仪用于产品气硫化氢含量分析。2002年垫江分厂硫磺回收装置改造，引进Clinsulf-SDP回收装置，新配置阿美特克900型硫化氢、二氧化硫比值分析仪。

2005年后随着国家大力发展清洁能源，推广天然气使用，净化总厂也进入高速发展期，忠县分厂的建成投产，为在线分析仪在天然气净化装置大规模应用和推广奠定了坚实的基础。忠县分厂是西南石油设计院在天然气净化厂大规模使用在线分析仪的设计实践，通过在线分析仪在忠县分厂各单元装置的大规模应用，实现了工艺介质分析数据的实时监测，及时准确的提供分析数据，有效的指导装置操作优化和调整，极大的降低了因人工分析数据滞后而导致装置操作调整不及时联锁停车的风险。

2008、2009年新建大竹、万州天然气净化分厂也大规模设计使用在线分析仪，同时也在净化总厂旧装置上逐年增设了部分在线分析仪。垫江、引进、渠县、长寿分厂大部分在线分析仪都是在2008年以后增设的。如表2所示。

表2 净化总厂在线分析仪的配置情况统计表

（注：表中斜体字表示国内组装和国内品牌产品，正体字表示国外品牌产品）

在西南油气田公司下属的其他含硫天然气净化厂，工艺流程与净化总厂基本类似，在线分析仪应用发展历程也与净化总厂基本一致。

2 在线分析仪使用现状

从表2可以看出，净化总厂的在线分析仪以国外产品为主，国内组装或国产的产品为辅；与硫化氢相关的在线分析仪主要应用在过滤分离、脱硫、脱水、硫磺回收、尾气处理装置上，基本均为进口产品。近两年，杭州聚光科技公司的在线分析仪在原料产品气硫化氢浓度、尾气二氧化硫测量分析得到了一定的应用，使用情况也较为理想[1]。如表3所示。

表3 净化总厂在线分析仪使用情况统计表

Amet ek 880除忠县分厂外其它分厂紫外光谱法H2S/SO2分析仪性能稳定，维护工作量小，仪器直接安装管线上，具有自动校验功能，紫外光源寿命时间较长约5年，仪器价格较贵。Gal vanic 942 忠县分厂性能稳定，维护工作量小，具有自动校验功能，紫外光源寿命约1年，需定期更换滤光液和光源灯，仪器价格较贵。Gal vanic 991 忠县分厂易出现取样管线堵塞、积水和测量气室窗口污染，故障率高，维护工作量大；紫外光源寿命约1年，需定期。尾气SO2分析仪紫外光谱法西克麦哈克 S-720易出现取样管线堵塞、探头腐蚀较快，检测元件进水，故障率高；万州分厂经改进后使用效果好，故障率明显降低。英国CODEL万州、大竹、长寿分厂CEM-1020 引进分厂易出现取样管线堵塞和检测元件损坏故障，故障率高，维修困难现已停用。尾气O2分析仪顺磁式宇通环保 PAS 5400 忠县分厂GE XMO2 万州分厂易出现取样管线堵塞和检测元件损坏故障，故障率高，维护工作量大，由于维修费用高，现已停用。Amet ek WDG 2000 长寿分厂易出现取样管线堵塞和检测元件损坏故障，故障率高，维护工作量大。

从上表可以看出在线分析仪在工况相似的情况下，使用效果却差别较大，有许多值得总结研究的地方。

3 在线分析仪使用存在问题

在线分析在天然气净化装置得到了广泛的应用，存在问题主要有以下四个方面：

尾气SO2、O2在线分析仪使用效果差。由于天然气净化装置的尾气外排烟气温度高，含水量大、SO2浓度高、杂质多，致使尾气SO2、O2在线分析仪普遍存在取样管线易堵塞、取样管线积水、检测窗口易污染、探头腐蚀较快、测量池进水等故障，故障率高，维护工作量大，因此分析仪的选型应注意样品气的预处理。

运行维护费用高。在线分析仪都需要定期进行易耗部件的更换，如AMETEK、Galvanic公司的光谱法在线分析仪需定期更换光源灯、AMETEK的水露点分析仪需要定期更换水分发生器、干燥器、传感器组件、HACH的水质分析仪需定期更换传感器等，这些易耗部件价格高。

技术支撑存在困难。绝大部分为国外品牌的在线分析仪产品，备品备件昂贵，采购周期长[2]。大部分外国品牌在线分析仪在国内都有代理商，通常代理商也设有售后技术支持的人员，由于售后技术支持人员未经过专业培训，再加上流动性大，售后技术服务难以保证；出现稍微复杂的故障后，售后技术支持都需要与分析仪厂家沟通，延长了分析仪故障的处理时间；尤其出现硬件故障需返厂维修时，维修时间更加长，曾有分厂在线分析仪返厂维修时间长达半年以上。

在线分析仪效能并未完全发挥，仅作为人工分析的补充和参考。尽管在线分析仪在净化总厂各分厂的都有应用，尤其是在忠县、大竹、万州应用较为广泛；经过近几年的应用实践证明，部分在线分析仪稳定性好、测量准确、可靠，完全可以替代人工分析，降低人工分析的频率和减少分析工的配置人数。而净化总厂目前仍采取人工分析方法为主，在线分析仪检测为辅的方式[3]。

4 在线分析仪的技术管理

在线分析仪由于总体使用数量较少，大多采用进口产品，技术管理显得非常重要，直接影响在线分析仪的使用效果。经过多年的经验积累，在线分析仪管理主要应注意以下几点：

1）加强在线分析仪的日常巡检，发现问题及时处理。在线分析仪连续运行、样品采样管线、保温伴热、吹扫、载气管线可能出现跑冒滴漏，日常巡检必不可少。

2）在线分析仪备品、备件管理，根据分析仪特性选择合理备件库存，有利于在线分析仪故障的快速处理，降低库存，减少生产成本。

3）加强技术培训，在线分析仪原理较为复杂，由于在线分析仪发展速度快，分析仪除了硬件还有软件部分。故障的综合分析对在线分析仪维护管理人员要求较高，需要经过不断培训掌握仪器的使用维护方法。

4）加强与厂家的技术交流，出现问题或现场维护时多与其交流沟通，提高维护管理人员的技术水平。有条件的在线分析仪可设置远程诊断功能，便于厂家工程师远程诊断指导排除故障。

5）做好在线分析仪的故障记录和检维修台账。绝大部分的在线分析仪都需要定期进行维护或更换易耗部件，如光源灯、过滤器、传感器等[4-5]。

5 结束语

在线分析仪在含硫天然气净化装置的广泛应用，积累了丰富的运行维护经验，实现了大部分在线分析仪运行可靠稳定、分析数据准确，在线分析仪的合理正确使用提高了数据分析效率，有效的指导了生产操作，确保了产品气质量，实现了天然气净化装置的尾气达标排放。□

[1] AMETEK 880-NSL分析仪用户手册,美国AMETEK公司880-NSL分析仪随机资料.

[2] AMETEK 3050-OLV分析仪用户手册,美国AMETEK公司3050分析仪随机资料.

[3] Galvanic 902分析仪用户手册,加拿大Galvanic公司902分析仪随机资料.

[4] Galvanic 942分析仪用户手册,加拿大Galvanic公司942分析仪随机资料.

[5] HACH CODmax分析仪用户手册，美国HACH 公司CODmax分析仪随机资料.