热导式氢分析仪的设计与应用

    在高压加氢装置中，时常需要利用氢分析仪测量氢气的纯度。样气提取位置在循环氢压缩机出口管线，介质 为 循 环 氢 与 新 制 氢 气 的 混 合物，以下简称混合氢。混合氢经过换热器换热，加热炉升温，与反应进料一起流至反应器。取样点处氢气的纯度通常在８０％～１００％，如果其纯度降低，控制室会显示低报警值。混合氢纯度降低，就会增加反应器结焦的趋势，降低反应器中的催化 剂 活 性，从 而 影 响 装 置 产 品 的 质 量。所以，监测氢气的纯度在加氢反应中具有非常重要的意义。

    １　氢分析仪的合理选型

   以某高压加氢装置为例，可以看出被测介质混合氢中氢气和其他背景气在热传导过程中，其热传导速率不同。氢分析仪测量混合氢取样组成及各组分在０℃时的导热系数λ_０，见表１所列。

    混合氢气的热导率具有叠加性，公式如下：

    由以上推论可知，当背景气稳定时，满足背景气各组分的导热系数十分相近或近似相等，且与氢气的导热系数有明显差异这两个条件，宜选用热导式气体分析仪。当氢气组分体积分数低，而背景气体积分数变化大时，不宜选用热导式气体分析仪。热导式气体分析仪是基于气体成分的变化导致混合气体的总导热系数变化这一物理特性，间接测量混合气体中待测组分体积分数的。

    ２　热导式氢分析仪的试样处理系统与样气分析

    样气处理是将一台在线分析仪器与源流体、排放点连接起来的系统。其作用是保证分析仪在最短的滞后时间内得到具有代表性的试样，该试样的状态（温度、压力、体积流量和清洁度）适合分析仪所需要的操作条件。样气经过提取、传输、处理后进入热导式氢分析仪，最后对通过分析仪后的样气进行合理排放。

    ２．１　样气提取

    ａ）由取样点取出的样气应具有代表性，如实反映工艺介质的组分和体积分数，且通过取样系统后不改变工艺介质的组分和体积分数。在大多数气体管线中，从混合良好的湍流位置上取样，可保证样气具有代表性。取样点可选在弯头之后的顺流位置，或选在节流元件下游相对平稳的位置。不应将取样点设置在流体呈层流的低流速区及紧靠节流件下游的涡流区和死角。

    ｂ）取样点应选在清洁、干燥、温度、压力合适的位置，且便于接近与维护的地方。

    ｃ）取样点的插入方位：水平管道样气提取时，探头应从管道顶部插入，以避开可能存在的凝液和液滴。