热磁式氧分析仪在丙烯腈装置中的应用

摘  要：大庆炼化公司丙烯腈装置吸收塔顶部氧含量分析仪采样日本横河公司的热磁式氧分析仪。分析系统包括一台MG8E氧分析仪、一套采样预处理系统及一套载气系统。在2020年利用丙烯腈装置检修窗口期对整套分析系统进行了关键设备更换、预处理系统全部采样及回样管路更换和伴热系统改造的检修工作。

关键词：氧含量分析仪;MG8E;预处理系统;热磁式

引言

大庆炼化公司丙烯腈裝置吸收塔（T103）顶进料氧含量AT1203，是丙烯腈装置反应合成部分的重要测量参数。主要是测量反应器内剩余气体氧含量。如果反应器内氧含量偏高，造成介质过氧化，影响产品质量。同时如氧含量过高，有引起爆炸的风险。如果反应器内氧含量偏低，将造成反应器内催化剂失去活性。

对AT1203分析系统包括一台MG8E氧分析仪、一套采样预处理系统及一套载气系统进行检修。更换一台新的氧分析仪，更换从塔顶至地面分析仪的采样及回样管线80米，更换来样、回样和分析小屋内暖气三组伴热系统全部管线120米，更换预处理系统内预处理管线20米。检修改造后解决了原设备老化、运行不稳定的问题，解决了采样及回样管线老化、介质在管壁残留结晶严重的问题，并且原伴热系统管路走线复杂、盲肠较多易冻凝的问题。

1、氧分析仪的测量方式介绍

氧分析仪按照测量方式分类为：电化学氧分析仪、氧化锆氧分析仪、磁氧分析仪、激光氧分析仪。

磁氧分析仪：根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中含氧量的分析仪器。不同于前两种氧分析仪，传感器无寿命限制，没有认为损坏的前提下，可长期使用，对流量稍微敏感，需保证进气压力稳定。典型应用是高纯氧分析，可完成99.99%的氧含量分析。根据传感器，可细分为热磁和磁力机械式氧分析仪。热磁氧需要预热一定时间，百分比级别氧含量应用较多。

丙烯腈T103顶进料氧含量分析仪AT1203氧分析仪测量方式为热磁式氧分析

仪。热磁式分析仪是利用氧的顺磁性结合导热率产生的磁风大小与被测气中氧

气的浓度成比例的特性实现氧气定量分析的仪器。测量原理：当样气中不包含氧气分子时，两侧的气体流速是相等的，因此气路两侧的两个高感度热阻式流量探头阻抗是完全一致的。对应的输出电压也是相等。对应的氧含量浓度为零。（附图1）

当样气中包含氧气分子时，由于氧气特殊的顺磁性原理，样气中的氧气分子

被磁场吸引，堆积的氧气分子对一侧的气体流动产生阻力，使流速减慢，另一侧流速增加，流速差与氧气分子含量成正比。在通入氧气的同时要一直通入辅助气（N2 99.999%），作为分析仪的平衡气，一直保持通入的氧气有一个恒定的对比。同时由于流速的变化导致两个高感度阻抗式探头的阻值发生等比例变化，对应的输出电压也发生变化，对应的电压变化经过放大，最终转换成被测气体中氧浓度的标准电流或电压。最终显示在仪表显示屏上。

该分析仪性能指标如下：

零点漂移≤±1%FS/7d

量程漂移≤±1%FS/7d

预热时间3h

2、热磁式氧分析仪系统在丙烯腈装置的结构组成

基本结构和设备组成（附图2）：

（1）氧分析仪（型号：MG8E）

分析仪内由外部接线端子、传感器单元、恒温箱、传感器角度调整旋钮、辅助气体压力表和保险丝组成。

本套系统中核心原件就是恒温箱内的传感器单元。

安装完成后，调整传感器单元的角度。通电后仪表达到稳定状态时，如果通过实际的过程气体进行了调整，那么这里就不需要进行水平器调整。

①拧松并取下四个螺钉，取下恒温箱盖。

②转动调整旋钮，使气泡位于水平器的中心，水平器安装在传感器单元的前面。顺时针方向转动旋钮，将气泡移动到右侧。

（2）预处理系统（来样流量计、回样流量计、两个洗气瓶、旋风冷凝器、凝结过滤器、排液罐、集液管、空气过滤减压阀）。

（3）样气（标定时使用）：零点气（0.56%，余氮，8L），量程气（4.22%，余氮，8L）

（4）载气：高纯氮（99.999%，40L）。按规定压力（350～500 kPa）向仪表提供辅助气体。检查仪表内置压力表上的指针是否位于绿色区域的中间。压力表测量仪表内置调压阀的二次压力，使辅助气体的压力稳定。

3、AT1203氧含量分析仪日常故障处理

预处理系统清洗管路

故障原因：主要是处理当预处理管线内有水时，指示将出现波动。该项作业产生的原因是由于冬春交替和秋冬交替时小屋内外早晚温差大，造成分析小屋内预处理管线内气体含水量较大，旋风冷凝器处理能力不足，需要经常吹扫管路。

处理方法：①清洗管路：关闭来样二次阀。从来样转子流量计后断开接头，打开洗气瓶出口接头，接入仪表风线用仪表风吹扫预处理过滤器、旋风冷凝器、流量计及管路内粉尘等介质。②清洗转子流量计：拆下流量计后的两个接头，松开接头后的压帽，慢慢的将流量计前护罩拿下，慢慢将玻璃管取下，用脱脂棉清洗玻璃管和钢珠。

采取措施：制定相应的定期保养计划，对管路进行定期吹扫，洗气瓶定期换水。同时在2020年，对该设备进行攻关，在预处理管线上增加冷凝器，从根源减少管线内含水的问题。

4、结语

该型氧分析仪采用完备的预处理系统和简洁的操作，极大的方便了仪表对现场设备的检查和维护，同时能够准确的测量现场介质中的氧含量。同时采用的热磁式的氧测量方式，减少了由于中间环节过多造成的设备故障和维护压力，而且不需定期更换易损件。极大的方便了丙烯腈装置对于AT1203氧分析仪的管理。

参考文献

[1]周杏鹏. 现代检测技术 [M]. 北京高等教育出版社， 2004， （2）：62-65.

[2]横河MG8E操作手册， 2009

[3]张宏建等. 分析仪表监测技术与装置 [J]. 《石油化工设备技术》 ， 2016， （6）：54-57.

作者简介：

陈恒翔 2010年7月参加工作，2010年7月毕业于齐齐哈尔大学通信工程专业，2015年获得东北石油大学控制工程专业工程硕士学位，现任大庆炼化公司电仪运行中心技术工程师