在线质谱仪一级预处理器在高炉监控中的成功改造

　　1 引言

　　化工气化装置的高温气化炉(简称高炉)工艺控制直接依赖于快速、准确的分析水煤气中CO、CO2、CH4等组份气的浓度来实现。此外，水煤气中的附带产品CH4的分析浓度还可以替代同样高炉工况下高温热偶在使用过程中失效情况下的炉温。而在线质谱仪固有的测量功能优点：取样分析时间短;可以快速准确地在不同气体流量中进行多组份分析;通过自动校验提高了测量精度，并且具有长期的稳定性;灵敏度高及无损伤。使得在线质谱仪很有针对性地解决了气化高炉工艺监控的核心问题，由此可见在线质谱仪在高炉工艺监控中尤为重要。

　　兖州煤业榆林能化有限公司甲醇厂60万吨/年甲醇项目是目前中国成功投运的最大容量甲醇单线生产线项目。它的气化装置(后称612)选用了目前世界先进的GE气流床高炉，相应配套了英国VG公司开发、艾文思公司集成的Thermo ONIX系列在线VG Prima&B型32流路质谱仪(目前世界公认最先进、最新型的第4代气体分析仪)。

　　正因为它的先进性，意味着它对质谱仪一级预处理器(主要功能是对质谱仪所需的测量组份气进行有效降温和气液分离，提供给在线质谱仪实验条件测量组份气，一级预处理器能否处理出合格的测量组份气是在线质谱仪科学投运的前提条件)的投运有更高、更苛刻的工艺、环保节能要求。调试时发现原设计的质谱仪安装在现场后不具备投运条件。仔细分析原因为现场一级预处理器不能对测量组份气进行有效冷却和气液分离。

　　2 技术改造过程

　　为了充分发挥在线质谱仪的测量优势，必须对它的一级预处理器进行技术改造。我们组织分析计量专业技术组人员向质谱仪成套商北京智能安仑自控技术有限公司、中国华陆、天辰化工设计院及在用质谱仪企业展开综合调研，结合中国石油第一建筑安装工程公司榆林能化甲醇厂项目部在我厂的具体安装位置及气化工艺的实际情况，制定了科学可行的技改方案。经为期1年多的技改、调试、技改、试运，终于攻克了该质谱仪在线使用中的系列难题。从而有力保证了质谱仪连续、安全、稳定运行，确保了在线质谱仪检测、分析的稳定性和可靠性。

　　2.1 技改初步阶段

　　2.1.1 解决一级预处理器有效冷却

　　61 2原始设计建用了3 套高炉，对应 3 套质谱仪一级预处理器，每套高炉的测量组份气额定参数为 5.4～5.8MPa、220～240℃，612循环冷却水/回水压差小于1.0kg/cm3,而质谱仪投运要求环境温度为15～35℃、测量组份气温度为3～6℃(该温度范围是测量组份气在一级预处理器的旋风分离器内最佳气液分离温度)、测量组份气压力为25～100kPa。可见，原始组份气与质谱仪所需测量组份气的工况额定参数相差甚大，通过原设计的质谱仪一级预处理器降温后，测量组份气只能降温至47～62℃，这种参数的测量组份气根本无法进行所需气体的气液分离、更谈不上满足质谱仪工作需要，而且只要进入质谱仪本体就会造成质谱仪的核心部件离子源损坏、旋转式真空泵油乳化、旋转式真空泵报废，即分析仪检修人员说的“质谱仪损坏”。