微量氧分析仪在PSA浓缩乙烯乙烷装置的应用

    引言

    PSA 浓缩乙烯乙烷装置主要将干气提纯后，输送到乙烯乙烷精制装置作为生产原料气。因干气主要成分为乙烯、乙烷，要求其中氧含量不超过 1000ppm，氧含量过高易生成氮氧化物产生爆炸危险。在线微量氧分析仪用于监测 PSA 浓缩乙烯乙烷装置压缩机出口干气中氧含量变化，为装置操作人员及时调整工艺参数提供依据，确保安全生产。

    2 仪表分析原理

    PSA 浓缩乙烯乙烷装置使用的微量氧分析仪采用电解原理测定氧含量，由样气预处理系统、DeL-ta-F 非耗尽型电解式氧传感器、MMS3 型分析仪、尾气回收处理系统构成。样气通过预处理系统将压力、流量稳定控制后，进入氧传感器电解测量，反应输出电流信号给分析仪，经运算得到微量氧含量值，测量后样气经过脱硫处理排放至大气。

    2. 1 DeLta-F 非耗尽型电解式氧传感器

    样品气中的微量氧通过渗透膜进入阴极，在阴极 ( 银) O₂被还原成 OH^－离子，阴极反应:O₂+ 2H₂O + 4e^－→ 4OH^－。借 助 于 KOH 溶 液，OH^－迁移到阳极，在阳极 ( 铅) 发生氧化反应：4OH^－→O₂+ 2H₂O + 4e^－，生成的 O₂排入大气。由电极反应式可见，阳极未产生消耗，因此使用中一般无需更换电极和电解池，只要适时补充蒸馏水和电解液即可，从而克服了消耗型电池需定期更换的弱点。同时仪器还可以选择 STAB-EL 电解液处理系统电极，可以用于测量含有一定浓度酸性气体的样气。图 1 是 DeLta-F 非耗尽型电解式氧传感器结构示意图。

    该传感器是基于库仑电解法原理，在电解池电极上加约 1. 3V ( DC) 的电压，作为氧化还原反应的主要动力。采用放大电子电路准确测量样品气中氧浓度相对应的等效电解电流，再经氧浓度分析仪计算得到具体氧含量^［1］。

    2. 2 样气采集预处理系统

    仪表采样及预处理系统结构如图 2。该系统结构简单，采样点压力 1. 2MPa 以上，回样点压力0. 4MPa，采样与回样之间压差为 3 倍，缩短样品滞后时间。进表样气的背压调至 0． 5MPa，流量1 000 mL / min，满足传感器使用要求。同时在进样、采样管线加装蒸汽伴热管线，可防止冷凝、增大样气流速。传感器安装在分析小屋内，室内安装空调及暖气，确保传感器工作环境为恒温状态 ( 不超过 49℃) 。测量完毕后的样气经过脱硫处理，由 5 米以上放空管排放至大气。此采样预处理系统在日常维护工作中，操作人员处理管线堵漏，阀泄漏等故障时快捷方便。