浅谈在线分析仪预处理系统在应用中存在的问题及对策

黎林 刘新军 刘宗庆

摘要：随着石油化工行业自动化水平的不断提高，对在线分析仪表的需求也越来越多。分析仪表所分析出的数据不仅用于显示，更多的是参与控制、联锁，在炼化生产中起到重要的作用。样品预处理系统是在线分析仪表的重要组成部分，本文就化肥厂在线分析仪的预处理系统为例，阐述了分析仪使用过程中预处理系统常出现的问题及对策。保证样品预处理系统的良好运行，是在线分析仪正常运行的重要保证。

关键词：在线分析仪;样品预处理;问题;对策

1、 在线分析仪的应用

近年来，分析仪的发展十分迅速，目前带来较大经济效益的先进控制系统也是以在线分析仪为基础的，许多企业将在线分析仪进行联锁控制，由此可见在线分析仪的重要性和使用量是与日俱增， 分析仪的运行效率也愈加受到专业人士的重视。

2、 在线分析仪预处理系统

2.1在线分析仪预处理系统的作用

分析仪预处理系统就是对样品进行过滤、降温、降压、稳压、稳流、除水、除尘等一系列处理工作的系统，目的就是为在线分析仪提供不断更新的、清洁的、有代表性的、并且适合在线分析仪工作条件的样品，确保在线分析仪表的使用，从而达到仪表精度的要求，保证仪表长期、可靠地运行，同时减少仪表的故障，延长仪表的使用寿命。

2.2预处理系统的重要性

说到在线分析样品预处理系统的重要性，很多专业人士都非常的清楚，石油化工行业90%以上的在线分析仪需要配置样品预处理系统，即使是简单的pH 计也会要求对样品做一些简单的处理，如将样品冷却到50℃以下，最好接近25℃，将压力调整到不超过3bar，样品中若含有颗粒物再加一个Y 型过滤器等，化肥厂循环水装置中使用的多台PH计也都做了这样的预处理设置。样品的处理效果，直接关系到分析仪的运行效率，关系到分析数据的稳定性和准确度，甚至影响到分析仪的使用寿命。

2.3预处理系统的处理功能

好的样品预处理系统在使用中应达到的基本要求可归纳为：

（1）使在线分析仪得到的样品与管线或设备中的流体的组成和含量一致。

（2）样品的消耗量最少。

（3）易于操作和维护。

（4）能长期可靠工作。

（5）系统构成尽可能简单。

（6）采用快速回路以减少样品传送滞后时间。

3、塔石化化肥厂在线分析仪使用状况

塔石化化肥厂现有在线分析仪分布在化肥的各个装置，使用较多的仪表有氢分析仪、氧分析仪、红外线分析仪、工业色谱仪、pH 计、电导率等，种类多，数量多，系统构成复杂。在一些装置中大多是高温、高压、高水份、负压及结晶、腐蚀性等恶劣气体条件，而在线分析仪对样品气的压力、流量、温度、含水量、含杂质量等都有严格的技术要求，所以，分析仪表能否可靠的运行 ，很大程度上取决于样品预处理系统是否可靠。起初，在线分析仪表问题较多，维护工作量大，但通过多次改造，现在已有较大改善，如：2019年对化肥厂快锅除氧器出口分析仪的预处理装置进行了增加冷却水系统的改造， 2019年对化肥厂甲烷化出口的氢含量分析仪增加了模式过滤器，并对模式过滤器的排水管由Φ6改为Φ10，增加的流通量，大大减少气体里的含水量;2020年对化肥厂化水站的硅含量分析仪的采样水管线进行改造，由一个减压阀增加到两个减压阀，使系统压力保持恒定。通过改造发现， 无论流量、水份、干扰气体全部满足仪表的要求， 极大地提高了分析系统的可靠性，其中合成氨装置中 CH4、CO、CO2 、H2含量已是工艺控制的一项重要参数， 能否准确测量上述气体浓度，已成为考核整套装置节能效率的重要指标之一。化肥厂分析仪表的使用投用率，已为炼化生产安全平稳运行奠定了基础。

4、预处理系统存在的问题及对策

4.1 系统带水、带液

化肥厂合成甲烷化炉，高、低变换炉，取样为1.7MPa，450℃左右且带水量大，虽然经过减压、冷却、过滤，除水， 但由于预处理系统不完善， 水汽分离并不彻底， 使得仪表进样带水， 造成一些红外和其他仪表检测器受到污染，仪表的示值运行不稳定、波动大等，针对存在的问题， 自行设计做了改造： 1、减小一次减压后的压力， 由原来的0.5MPa 降为0.1MPa，2、在原有的预处理之前再加一个模式过滤器，使水汽分离器更充分的发挥水气分离的效果 3、在精密过滤器之前又添加两个干燥塔，一个干燥塔盛装变色硅胶，另一个干燥塔盛装无水氯化钙，将样品气中的水分吸附掉，通过以上改造基本上消除了仪表进样带水的问题， 保证了仪表稳定长周期运行。

导直接插在冷凝液回水管顶部进行测量，在运行过程中，电导率波动很大，该仪表性能稳定、精度高，在其它地方使用很正常，经对电导仪使用条件认真研究分析，确定是循环水顶部管线上有气体存在的现象，使得电导仪时常接触不上循环水。为此，将电导仪取样检测点从循环水管线顶部改到循环水管线的中部，使得仪表检测探头能够充分接触到循环水，彻底解决了电导率波动大的问题。

4.2 严重滞后

因管路走线不合理或预处理设计上的缺陷造成局部堵塞以及压力损失过大都易造成分析仪数值滞后的后果。化肥厂合成除氧器出口AT-7025 PH计分析仪因安装在距离取样点20米处，且取样管线又走向繁琐，致使取样管线过长，样品更新缓慢，仪表测量示值滞后，针对这种现象，采取了改进措施：1、增大冷却系统，由原来的2升改为8升，同时安装一个稳压阀，通过稳压阀上的进、出口压力表进行流量调节。2、按照分析仪的安装位置，重新对取样管线走线进行设计改造，取样管线由Φ8改为Φ6，再增加旁路回流。将使用中的分析仪表回流流量改为进表流量的8倍， 分析滞后就不到1min。通过这样的改进大大缩短样品流通时间，降低了仪表测量滞后，同时保证了分析仪表测量精确、可靠，满足了工艺控制的需求，达到了预期的效果。由此可见，设计合理的预处理系统是保证分析仪表准确量和长周期运行最重要的环节。

结束语：

由以上分析可知，在線分析仪的样品预处理系统是仪表良好运行的基本保障，在线分析仪在生产过程中越来越重要， 但在实际应用中会发现许多始料不及的问题，经过多年的改造和积累的工作经验，在线分析仪除了在选型上把好关、注意选用适合自身工艺条件的仪表外， 在使用过程中针对现场条件对仪表设备进行适当改进，加强维护工作，是用好在线分析仪表（系统）的关键。