浅析在线分析仪表的特点及实际应用

高 扬

(大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600)



浅析在线分析仪表的特点及实际应用

高 扬

(大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600)

现如今在化工企业中，对提高生产转化率要求越来越高，进而在生产中优化自动过程控制，达到优质高产，降低能源消耗和生产成本，提高经济效益，并保证生产安全和保护环境，而在线分析仪表在其中发挥了至关重要的作用。本文对在线分析仪表特点和现场遇到问题进行分析，探讨在线分析仪表预处理在实际应用中的重要性。

在线分析仪表，特点；预处理；磁氧分析仪；pH计；色谱

在线分析仪表，又称为过程分析仪表，是指直接安装在工业生产流程或其他源流体现场，对被测介质的组成或物理参数进行自动连续测量的仪器。在线分析仪表采用现场安装方式，自动取样，经过预处理，自动分析，信号处理及远传，适用于生产中对生产工艺介质实时监测，并通过控制(DCS)进行调节，以达到工艺指标要求。

1 在线分析仪表的构成

实际现场应用的在线分析和样品(一般为气体、液体)及预处理装置共同组成一个在线测量系统(分析仪表一般安装在分析小屋或专门的保护装置中，预处理系统一般安装在取样点附近或者外挂于分析小屋外)以保证良好的环境适应性和高可靠性，基本组成图如下图1所示。

取样装置一般为带有切断阀的探头，从生产管道设备中自动提取待分析的样品，前级预处理装置对该样品进行初步处理，预处理装置对该样品进行进一步处理，并可以实现流路切换、样品分配等功能，使样品在净化、温度等方面达到分析仪表要求。

公用系统为整个系统提供蒸汽、冷却水、仪表空气电源等。样品经分析仪表分析处理后得到代表样品信息的电信号通过电缆远传到DCS。操作人员根据传输数据加以判断，进行工艺调整及控制。

2 常用在线分析仪表的使用分类

气相色谱分析仪一般对水煤气、变换气、精制气、合成气等气体进行监测，其数据是否符合工艺要求，来判断工艺介质能否进入下一环节或者出成品。

红外气体分析仪、磁氧分析仪、露点分析仪是对气体生产及生产过程中的气体含量进行监测，来保证生产安全稳定运行。

氧化锆分析仪一般对火炬烟道气体中的氧含量进行监测，用以提高燃烧效率，降低大气污染。

pH计、电导仪、浊度计、溶氧仪、酸碱浓度计等是对热电和脱盐水系统进行监测，以保证热电蒸汽系统的正常运行。

在线COD分析仪、pH计等对污水处理系统进行监控，保证符合国家排放标准。

3 样品处理系统

在线过程分析仪特点就是长期连续，实时监测，所以必然要求连续取样和严格样气的处理技术，要求样气真实快速的传输，样气进入分析仪表时，要求达到接近于标准气的品质。过程分析系统的长期连续运行的可靠性和安全性，以及近于免维护的易维护性，都完全依赖样气处理系统的针对性设计，因此样品处理系统是过程分析系统的核心和关键。

3.1 取样处理系统的组成

样品处理系统是过程分析系统的核心，其主要包含四个环节：样品的提取、样品的传输、样品的处理、尾气的排放。下面是最简单的取样系统，如图2所示。

图2 取样处理系统的组成

3.2 探头和取样点的选择

探头的选择主要是减轻预处理的负担，对含尘量小的用直通式探头，含尘量较多的采用有过滤器的过滤式探头，但对于脏液不适用过滤式探头，而要选择口径较大的直通式探头。

取样点的选择主要有两方面：避免不必要的工艺滞后；在样品压力、温度、清洁度满足的情况下，尽量选择离分析仪表较近的位置。

3.3 样品的传输

传输时间不宜过长，要求采样管线尽可能短。

采样管线尽可能少弯头和转角，减少样品积累。

控制温度，尽量保持样品物理特性，气态或液态，有时需保温处理。

防止取样管线泄漏，减少误差，尤其是负压取样。

3.4 样品预处理

样品预处理分前级预处理和预处理系统。

前级预处理对样品进行初步处理，主要是降温、除尘、减压等，减少滞后时间和预处理系统的负担。

预处理系统是对样品进一步处理，如流量、温度、压力的调节；进一步冷却、除湿、除尘、限流，流路切换和泄压等。

3.5 样品的排放

样品的排放分为旁路排放和分析后样品的排放。气体样品一般排入火炬、工艺管道，无毒无害的可排入大气；液体返回工艺流程或无污染就地排放。

排放的最基本要求：不应对环境带来危险或造成污染。

4 实际应用中遇到的问题及解决方式

我公司应用的是壳牌煤气化工艺，由于壳牌煤气化技术是目前最先进的煤气化技术之一，具有非常的复杂性，可借鉴的经验少，先期投产具有挑战性和不确定性。工艺介质需要除渣、除灰、湿洗等工序，造成工艺介质的复杂性，从而在预处理设计，取样点的选择上都需要积累经验，不能完全照搬数据表及先期流程图，要根据现场和工艺介质的实际情况进行整改。

4.1 磁氧分析仪

煤气化红外氧分析是保证系统安全的，如果不能保证其正常运行，就可能跳车，整套系统停车，重新开车会造成不必要的经济损失甚至可能引发爆炸。

磁氧表系统是在工艺介质处于负压，并伴随粉尘、多冷凝水，吹扫管线泄漏等多重复杂条件。虽然根据数据表和工艺流程图进行了相关的预处理设计和取样点的选取，但由于现场工况复杂，先期面临了仪表进水，吹扫管线泄漏，导致红外氧分析表进水数值停留不波动，吹扫泄漏数值瞬间攀至峰值等诸多问题。

处理简析：取样点和整套取样管线必须全部保温；取样点采取斜向下30°倾角；预处理系统对于冷凝水处理部分改造，使工艺气达到无水、无尘的状态进入磁氧分析表。

4.2 pH计

大连碳化工采用的是艾默生的pH耐高温玻璃电极，虽然很多pH计宣传都是耐80 ℃的高温，但那只是瞬时或短暂时间的耐高温，而煤气化系统的工艺介质大多都是高温介质，所以想让pH计平稳长时间运行，必须在工艺管道开旁路安装降温装置，在其后安装pH计，这样能使pH计寿命更长久。

4.3 色谱

大连碳化工采用的是ABB的PGC2000气相色谱，分为TCD和FPD总硫两种检测器。

在低温甲醇洗工艺部分需要对合成气进行脱硫脱碳，需要对脱硫脱碳后的工艺气进行硫含量分析，用来检测净化的合成原料气是否合格，能否为下一工序提供合成气。由于检测硫含量为微量PPM级，所以在这里的取样管线要采用防吸附管线，不能采用普通不锈钢管线，会造成误差，不能及时准确测量。

色谱在线分析仪表是最复杂、难熟练掌握的分析仪表。因此在应用、校验、维护等方面加以重视。

5 结 语

随着化学工业的不断发展，对先进控制要求不断提高，在线分析仪表越来越广泛的进入石化行业的各个生产环节，其具有实时、连续、高精度的测量和控制石油化工生产过程中质量参数的优越性能，有助于优化产品结构、稳定产品质量、降低劳动强度、提高经济效益和推进技术进步。在线分析仪表在石化行业的大量使用已成为各企业推行先进质量控制技术的典型标志。

[1] 刘吉法,杨旭辉,彭守泉.乙烯装置中在线气相色谱仪的应用及改进[J].石油化工自动化,2004(3)

[2] 王森.在线分析仪手册[M].北京：化学工业出版社,2008

[3] 徐惠宁,沈玉龙,黄忠胜.GC-8在线色谱仪柱系统的改造及应用[J].化工自动化及仪表,2002(2)

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1005-8370(2016)03-37-03

2016-05-03