在线分析仪表运用于煤制甲醇生产探索

（新疆天智辰业化工有限公司，石河子市，832000） 宋 雷 任爱江

1 在线分析仪表运用优势

煤制甲醇生产过程中，受环境因素影响可能会产生生成气体成分变化，传统技术方法中难以捕捉流动气体，同时对环境变化的影响也不够明显，分析灵敏度自然不合格。对于这一问题，采用在线分析仪表充分解决了分析过程中反应速度过慢的问题，实现了对煤制甲醇全过程控制，并在短时间内分析出气体成分，通过这种方法来帮助提升工作效率。对于煤制反映过程中的原料添加比例控制，在线分析仪表也有很大的优势，技术方法推出后快速取代了传统分析技术方法，并得到广泛应用。

2 在线分析仪表在煤制甲醇生产中的具体应用

2.1 质谱分析仪和红外CH4分析仪

应用于合成气组浓度与甲烷浓度的检测，通过浓度分析来达到水煤浆控制作用。煤制甲醇生产过程中由于碳含量存在差异性，会造成最终的CH4生成量不同，通过质谱分析可以了解到具体的碳生成量，从而达到控制效果，按照所需要的生成量来对原料添加比例进行计算，从而达到制取环节全面控制。质谱分析在线仪表同样是基于浓度检测结果基础上来进行，根据分析经验可以了解到，最终的甲烷浓度与气体合成过程中的温度有直接关系，设计在线分析系统时，会将温度变化控制引入其中，当制取生产过程中温度超出这一效果时，则会在仪表中显示到危险的区域，技术人员观察到实际结果更好的对现场采取控制措施，从而达到红外分析仪控制效果。煤制生产过程中，很容易产生影响质量安全的因素，应用质谱与红外在线分析仪能够同时满足这两种工作要求，达到生产过程质量安全控制效果，并为气化炉使用创造一个稳定的基础环境，有效预防偏差产生。为了更准确判断气化炉温度,设置甲烷分析仪,通过分析合成气中的甲烷含量进行计算,可以间接得出气化炉的操作温度,这样可以对热电偶所测的气化炉温度进行确定,以便实时掌握气化炉的运行状况,保证气化炉安全、稳定的运行。

2.2 二氧化碳和总硫分析仪器

二氧化碳是反应中一定会生成的，分析二氧化碳的生成量，可以判断出其中的水分含量，对其进行分析要从多方面开展，包括环境温度对其造成的影响。总硫含量在线分析中，通过气体取样来开展流动性的分析，并将总体硫含量加入到其中，通过对总硫含量的计算也能够达到最佳控制效果，对接下来的反映调控进行计算。当发现计算的总硫含量超出所规定的安全标准时，通过这种方法可以更好的调节控制运行计划，添加不通类型的原料，实现对生成气体类型与总量的控制。当合成气体中二氧化碳与总硫含量超标时，则表示合成气体的最终纯度不达标，需要加强气密性控制，并检测是否存在制取过程操作问题，通过综合控制方法来帮助提升最终的运行控制效果，为管理计划开展打下稳定的基础环境，观察发现基层中存在不合理因素时更应该积极的探讨解决规划措施，降低环境因素所造成的基层制取杂质问题。由此可见，二氧化碳与总硫含量分析检测中，在线分析仪表是不可缺少的。

2.3 红外线一氧化碳分析仪

在线分析仪表可以用来检测一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、甲烷等气体，并且在使用过程中还能检测出系统存在的问题，方便技术人员对装置的密闭性做出合理判断。红外线一氧化碳分析仪在煤制甲醇生产中应用，主要是针对对烧嘴冷却部分来进行，判断气密性是否能够达到使用安全规定标准，当气密性没有达到生产制造标准时，检测一氧化碳气体其中会存在杂质，并通过分析检测来判断是否由于气密性问题造成一氧化碳纯度受到影响。当对烧嘴部分由明显损坏时，冷却后返回到装置内部的气体温度很难达到规定效果，并且对烧嘴部分损坏程度不同，所表现出的问题也有很大差异性。当少量气体进入到对烧嘴中，会从损坏的部位溢出，而此时装置内的气体压力因此发生改变，通过检测气体浓度与压力情况，并在红外线分析仪作用下观察气体内部颗粒情况，从而达到对气体类型的判断，确保生产制造过程可以顺利进行。为了能及时监测盘管内的冷却水是否有泄漏的气体,缩短泄漏到检测的时间,采用向烧嘴冷却回水分离器中通入少量的N2,并采用N2放空的方式,以加快气体的流速,通过在烧嘴冷却回水分离器N2放空管线上设置的CO分析仪,可以及时监测烧嘴盘管是否发生泄漏。

2.4 色谱在线分析仪器

不同气体成分对光的折射程度也是不同的，运用这一特征，通过向气体部分发射射线，检测对射线的折射纯度，从而达到浓度、成分、纯度的检测目标。色谱分析需要在气体流通情况下进行，确保取样是综合进行的，能够反映出煤制甲醇的整体过程。仪表内部存在一个气体柱，用来感应流通的气体，在短时间内了解所生成的综合气体是否在内部成分含量上达到均衡状态，当色谱仪表现的浓度以及各个气体成分比例与实际需求不同时，可以通过重新调整反映过程来实现最终的控制效果，从而达到最佳的在线分析仪表使用效果。色谱在线分析技术实现了流动气体快速检测。

2.5 硫比值分析仪表

反映过程中硫在综合气体中的含量分析也十分重要，如果不能准确计算出具体的比例参数，对甲醇生产过程会造成安全威胁，也不利于提升产品使用性能稳定性。应用硫比值在线分析仪表，当气体流经过感应区域后，感应得到其中的硫元素含量，并计量出综合气体的量。通过信息传输来将这一参数变化传输到总控制中心内，达到对比例计算的效果，各个控制系统中如果出现不合理因素，二氧化硫比值超过2，此时则表示脱硫处理进行不合理，并没有达到生产安全规定的标准，甚至严重影响到最终的甲醇纯度，技术人员需要针对脱硫环节加以调节控制，在质量安全上达到更高标准，为接下来的生产环节纯度以及质量安全控制创造稳定的基础环境。

2.6 CEMS烟气在线监测系统

CEMS是烟气在线连续监测系统（Continuous Emission Monitoring Systems）的简称，是一种大型的在线分析成套系统。该装置主要用于实时监测固定污染源中的SO2、NO、烟尘的排放浓度、折算排放浓度、排放量及其它有关参数，并能够将测量数据、测量参数传送到企业中控室和环保管理部门。分析仪采用非分散红外技术来测量烟气中SO2、NO的浓度。基于烟尘粒子的背向散射原理，用于对烟尘浓度进行在线连续测量。烟尘的测量由于传感器采用插入式安装，不需对气样进行预处理，因此测量实时、准确且维护量小。

3 在线分析仪表应用于煤制甲醇生产注意事项

要在反应进行稳定阶段来开展气体取样，否则所得到的参数结果也不能准确反应最终的指标安全性，针对反映过程中比较容易出现的环境因素因素，采取有效技术方法进行控制，综合提升管理安全性，帮助提升生产环节的质量安全性，并提升在线分析仪表的功能与效率。在线分析要保障接入环节的稳定性，观察检测装置连接中是否存在不紧密的情况，通过调整来达到最佳效果，从而实现在线监测功能，实时调整生产效率。

4 结语

在线分析仪表在甲醇生产中只起到了参数监视的作用，极少的分析仪参与系统的控制。随着在线分析仪表的不断完善和改进以及应用先进的微机处理技术，将会逐步实现甲醇分析过程自动化和生产过程自动化。

[1]侯长江.试论几种在线分析仪表的特点及其在我国石化工业中的应用[J].中国石油石化，2016(22).

[2]李庆运，花磊，蒋吉春.用于催化过程在线监测的高分辨光电离飞行时间质谱仪的研制和应用[J].分析化学,2015，43(10):1531-1537.

[3]杨奎.基于虚拟现实技术的煤制甲醇仿真培训系统的研究与设计[D].杭州电子科技大学,2016.

[4]严天赐，曾琦.HAZOP分析方法在煤制甲醇系统转化炉中的应用研究[J].山西科技,2015(2):53-56.