激光气体在线分析仪在乙炔装置中的应用

    0引言

    随着技术进步和新技术、新材料在分析仪上的应用，在线分析仪不断更新换代，一种以半导体激光吸收光谱技术为测量原理的新型在线分析仪—激光气体在线分析仪的出现，使在线分析仪实现真正意义的快速“在位”、在线分析成为可能。

    1 工艺简介

    某企业乙炔装置采用天然气部分氧化法制乙炔技术，生产乙炔的工艺过程有裂解和提浓两个主要部分。装置由部分氧化、裂化气压缩、乙炔提浓及压缩、溶剂处理、碳黑分离、公用工程等单元组成。在部分氧化单元，原料天然气与氧气在乙炔炉中进行反应并裂解，制得含乙炔的裂解气。在提浓单元，裂解气在压缩机组加压后用吸收剂提纯，获得高纯度的乙炔、高级炔和尾气气体。

    在部分氧化单元乙炔炉裂解生成的裂解气中氧体积分数是关系到电除尘器、压缩机组等重要设备安全运行的关键参数，是重要检测点，由在线分析仪分析后输出4 ~ 20 mA信号到DCS, ESD，参与装置过程控制、安全联锁，确保装置生产安全。

    2 在线分析仪现状

    乙炔装置采用机械顺磁式氧分析仪和取样预处理系统组成的分析仪系统来实现各部分氧化单元裂解气中氧体积分数的连续取样分析功能。

    乙炔裂解气组分复杂(主要成分:H2 , H₂O,C₂H₂ , CH₄ , CO, CO₂，含有碳黑及其他物质( C₆ H₆ , PC₃ H₄ , MC₃ H₄ , C₄ H₄)等，在工艺管道内部易产生结晶、结焦现象，长时间使用后，分析取样管线容易堵塞，影响在线分析结果。顺磁式氧分析仪对样气的压力、温度、流速有严格要求，为保证分析结果准确，需要通过预处理系统将样气中的固体颗粒、液滴、易堵杂质及对测量有十扰的杂质除去。现有在线分析仪系统的取样预处理系统具备完善的取样和试样处理功能。从各单元分析取样点到在线分析器室的试样管道长度为30~70 m，分析取样预处理系统采用专利的Y型取样器、双取样管路设计;在各取样管路上设置有前置过滤器，两端蒸汽吹扫接口和蒸汽伴热管道;在进人分析仪前设置水洗器、汽水分离器、二次过滤器、抽气泵、流量控制器、稳压设备和快速旁路回路、切换阀等试样处理设备，结构如图1所示。

    现有裂解气的氧体积分数在线分析仪经过不断改进已基本能够满足乙炔装置安全运行和过程控制的要求。但受特定条件的限制，现有分析仪还存在一些难以解决的问题:样气经预处理系统后到达分析仪产生的时间滞后通常会达到20~60 s,加上分析仪器本身的响应时间，这对于具有快速反应、易燃易爆等特点的乙炔装置而言已构成安全隐患;样气组分在试样处理过程中可能发生改变，影响测量数据的准确性和真实性;复杂的构成导致样气管路易堵塞，分析仪系统维护工作量大，仪表系统的可靠性和使用率受到影响;分析仪使用效果和使用率，在很大程度卜决定于一试样预处理系统设计的合理性和系统维护得好坏，取决于维护人员的专业水平和责任心。以[问题的存在已严重影响到装置安、稳、长运行和装置工艺技术改造、优化控制方案的实施。