在线色谱仪预处理器在气冷监控中的改造应用

　　1　引　言

　　新型煤化工合成净化装置的气冷反应器(下文称气冷)工艺控制直接依赖于快速、准确、稳定的分析气冷反应器入口组分气(下文称AT-20009)与入口补充组分气(下文称AT-20010)中CO、CO2、CH4、O2、H2等组分气的浓度或含量来实现。而在线色谱仪(主要功能是通过检查分离后的组分来分析气体或挥发性的液体成分)固有的测量功能优点为:组分的不连续分离和准确识别,成分无干涉的测量,以及在该工况下在所有在线分析仪中的性价比最高,使得在该工艺监控优先选用在线色谱仪。*

　　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的甲醇单线生产线项目。它的气冷反应器监控分析仪由西克麦哈克北京仪器有限公司(下文称SICK∣MA-HAK)成套了目前世界先进的横河仪表公司(下文称YOKOGAWA)的在线GC1000MarkⅡ-D/T/W型程序控温型在线色谱仪。它的气冷自从2008年11月13日投运以来,该两套在线色谱测量和同类工况的在线色谱相比一直效果不佳,甚至出现了多次预处理器(标准功能是对组分气减压、有效降温、测量气与余气分离并分类排放)后、色谱仪前的载气过滤器积水和2009年8月3日的一次AT-20009色谱柱进水毁坏事故。

　　为了有效发挥在线色谱仪的测量优点和达到有效气冷监控,由我牵头组织分析计量专业技术组人员进行了向色谱仪成套商SICK∣MAHAK公司、YOKOGAWA仪器公司、中国华陆化工设计院及在用色谱仪企业展开综合调研,结合中国化学第四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及气冷工艺的实际情况,分析总结为: AT-20009组分气额定压力为8. 16~9. 8 MPa、温度为180~250℃且含水量极大,AT-20010组分气额定压力7. 63MPa、温度180℃;原设计预处理器处理后的测量组分气中含水和含尘量极微、压力0. 01~0.1MPa、温度10~20℃;实际经预处理器处理后测量组分的温度为40~70℃且AT-20009、AT-20010的测量组分气带有过量饱和水分。平时测量组分气的温度偏高和含水分大,这就形成了从事分析仪器研究者常说的“因预处理器制不出合格的测量组分气而致使在线色谱仪故障”。

　　2　技术改造过程

　　针对在线色谱仪预处理器的降温、气液分离、科学排放等功能进行了技改,改造后的在线色谱预处理功能流程如图1所示。在图1中,样气①经预处理器内样气开关阀后,再经过有循环水冷却的柱式冷却器进行第二次降温,抽样统计此时的样气②参数:温度为20~32℃、压力有压损、湿度为15% ~86%RH;样气②经旋风分离器处理后净化成样气③和积液、积尘多余样气④,抽样统计此时样气③参数:温度为10~16℃、压损较大、湿度为1% ~3%RH;样气③经并联互为冗余备用的积沉管路装置后变为样气⑤,根据运行情况,需定期清理积沉品;样气⑤需做辅助性蒸汽伴热保持温度,以防结霜。经减压阀变成压力控制在0.5~0.6MPa的样气⑥,同时冗余样气通过减压阀三通进入积液、积尘多余样气④;样气⑥外加可调压仪表风经旋风分离器处理后变成样气⑦和微量积液、积尘⑧,抽样统计此时样气⑦参数:温度为3~6℃(此温度范围是水汽结露、积霜的临界范围)、压力为0.1~0.2MPa、湿度≤0. 5%RH;样气⑦经安全排放阀(压力保护定值为≤0.25MPa)变成色谱标准采样气;微量积液、积尘⑧经疏水器(定值≥2/3液位)进入就地排放系统;几乎所有的积液、积尘与多余样气④最终进入火炬排放支管系统。