三合一在線分析儀在煤制乙二醇裝置中的應(yīng)用

王艷麗 劉曉晶(安陽永金化工有限公司 河南省安陽市 455133)

一、前言

安陽永金化工有限公司是以煤制一氧化碳、氫氣為原料，加入一定比例的氧氣和甲醇，通過羰化合成和酯加氫兩步間接合成法制乙二醇的工藝技術(shù)。2010年初立項，2010年8月正式開工建設(shè)，2012年12月31日打通流程，產(chǎn)出合格乙二醇。到目前為止，已產(chǎn)出乙二醇近20萬噸。在整個生產(chǎn)過程中，尤其是經(jīng)一次酯化到羰化反應(yīng)的合成氣（CO、NO、N2、CH OH 、CH3 ONO、O2）組分和比例非常關(guān)鍵，合成氣中的NO過低，會將多余的O2帶入下一工序，產(chǎn)生爆炸，CO和CH3ONO含量的多少又會對羰化反應(yīng)的產(chǎn)物產(chǎn)生影響，所以，對合成氣中的NO、CO、CH3ONO的要求非常嚴(yán)格。在項目開始初期，我們通過對合成氣現(xiàn)場取樣，到實驗室進(jìn)行手動分析，但分析結(jié)果滯后，不能及時反映組分的變化，2013年6月安裝一臺單組份的紅外氣體分析儀，只能檢測介質(zhì)中NO含量，不能滿足工藝生產(chǎn)調(diào)優(yōu)的需要。鑒于此，我公司與2014年6月新安裝一臺三組分的紅外在線分析儀，型號為SKM N-25，可同時檢測NO、CO、CH3 ONO三種組分，為工藝人員提供極大的便利，各種組分的變化一目了然，為系統(tǒng)的安穩(wěn)長優(yōu)運(yùn)行，為產(chǎn)品的質(zhì)量提供了有力保障。

二、三合一在線分析儀的原理及特點

1.儀器原理

SKMN-25型三合一在線分析儀屬于NDIR（不分光）紅外線氣體分析儀，可用于連續(xù)分析混合氣體中NO、CO、CH3ONO氣體組份的濃度。本儀器采用氣體分析領(lǐng)域最為成熟和可靠的分析方法，選用國際上最為先進(jìn)的MEMS紅外光源和雙通道紅外檢測器。由兩個吸收室組成，兩者互相氣密，光學(xué)上是串聯(lián)的。

MEMS紅外脈沖光源發(fā)射特定頻率的輻射光，輻射光通過氣室被檢測器接收。檢測器的兩個通道分別為分析檢測通道和參比檢測通道。當(dāng)氣室通入N2時，紅外光在氣室內(nèi)不被吸收，分析檢測通道輸出信號最大。當(dāng)氣室通以待測組份時，紅外光在氣室內(nèi)產(chǎn)生特征吸收，分析檢測通道輸出信號減小。分析檢測通道輸出信號隨氣室中待測組份的吸收而發(fā)生變化，于是產(chǎn)生一個與待測組份濃度成比例的輸出信號。參比檢測通道的輸出信號不受被測氣體及其濃度影響，用于反映和平衡光源光強(qiáng)的變化，以補(bǔ)償分析檢測通道輸出信號的變化，從而有效提高儀器的穩(wěn)定性。

2.儀器特點

（1）三組分測量，同時監(jiān)測CH3ONO/NO/CO的氣體濃度；

（2）機(jī)柜內(nèi)設(shè)有電伴熱和旋風(fēng)制冷器，高精度恒溫控制，降低了環(huán)境溫度對儀器測量的影響；

（3）彩色液晶屏顯示，顯示信息清晰；

（4）觸摸屏或鼠標(biāo)操作，操作簡便；

（5）4-20 mA電流輸出標(biāo)準(zhǔn)信號，易于連接到DCS或二次顯示儀表進(jìn)行顯示；

（6）內(nèi)設(shè)可燃有毒檢測器，實時監(jiān)測機(jī)柜內(nèi)可燃?xì)怏w和有毒氣體的濃度，濃度超標(biāo)時通過繼電器輸出到機(jī)柜外聲光報警器上，給人們進(jìn)行安全提醒；

（7）儀器維護(hù)量小，零點和量程標(biāo)定簡捷。

三、分析采樣的組成

1.取樣探頭

我裝置區(qū)三合一在線分析儀取樣的位置位于一次酯化到羰化反應(yīng)器的合成氣管線上，工藝介質(zhì)為CO、NO、N2、CH3 ONO、CH3OH，管子規(guī)格為D N1200，材質(zhì)304，在線分析儀取樣探頭探針采用Φ 6的不銹鋼管，探針底部為楔形，楔面背對著流體的方向，目的是防止介質(zhì)中的雜物堵塞取樣探頭，影響在線分析。探頭長度為400 mm，插入管道的1/2～1/3處，目的是能夠取到管子中間的樣氣，能更準(zhǔn)確的反應(yīng)介質(zhì)的組分。探針垂直插入管道，目的是防止樣氣中水氣進(jìn)入儀器。從取樣探頭到儀器的預(yù)處理系統(tǒng)安裝兩道閥門，防止泄露，方便檢修。整個取樣管線均采用Φ 6的不銹鋼管，與儀器連接處采用Φ 6卡套進(jìn)行連接。

2.分析儀機(jī)柜

分析柜規(guī)格：1500（L）×800（W）×2100（H ）mm，為不銹鋼板（304SS）焊接式結(jié)構(gòu)，墻板厚1.5mm墻板，墻板內(nèi)側(cè)粘貼阻燃保溫材料，保溫材料厚30 mm，門2扇，前開門，門與墻之間鑲有橡膠密封條。前門上開有兩個個防爆玻璃觀察窗，門外有鎖及把手。分析柜的防塵等級為I P66，柜內(nèi)所有電器設(shè)備防爆等級不低于IICT4。

3.預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)安裝在分析柜內(nèi)，作用是過濾粉塵、去除水分，用來凈化樣氣、穩(wěn)定樣氣壓力的一套裝置。主要由膜過濾器、減壓閥、流量計、排液閥組成。

4.分析儀器

分析儀器安裝在分析柜內(nèi)，測量三種組分：NO、CO、CH3ONO，根據(jù)工藝要求，量程分別設(shè)置為NO：0-50%，CO：0-100%，CH 3 ONO：0-25%，分析儀器旁有流量計，可控制進(jìn)入儀器的樣氣流量。

5.公用工程

儀表空氣：0.4-0.6Mpa，用于旋風(fēng)制冷器制冷；

氮氣：0.4-0.6 Mpa，用于檢修時儀器保護(hù)；

蒸汽：0.4Mpa，用于冬季儀器伴熱；

廢液排放：排入廢液地溝；

樣氣排放：排入系統(tǒng)用于再利用；

電源：220 VAC，50 HZ，從UPS接引；

信號電纜：Z R-i a-DJYVRP3×2×1.5，穿管敷設(shè)至分析柜外接線箱接口，另一端引入DCS。

6.采樣分析過程

樣氣通過采樣探頭、流經(jīng)取樣管線進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)處理除塵除潮溫壓后，干凈的樣氣進(jìn)入儀器內(nèi)，經(jīng)過紅外光源，不同組分的物質(zhì)吸收不同紅外波長的光，吸收程度與氣體的濃度有關(guān)，再經(jīng)過電子元件轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號，得出正確的組分含量，顯示在彩色液晶屏上，也可以通過信號電纜傳輸至DCS，使工藝操作人員在控制室內(nèi)能清楚的看到組分的含量及變化趨勢。

小結(jié)

三合一在線紅外氣體分析儀功能完備、性能指標(biāo)優(yōu)越，尤其是穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、受環(huán)境溫度影響小且可靠性高，在我裝置區(qū)已連續(xù)運(yùn)行三個月，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，標(biāo)定方便，基本上處于“免維修”狀態(tài)，運(yùn)行狀況十分良好。與以往的手動分析和單組份分析儀相比，具有更高的溫定性和測量的高精度性，克服了手動分析的滯后性，消除了單組份分析儀的單一性，為煤制乙二醇裝置的可靠運(yùn)行提供了不可磨滅的貢獻(xiàn)，為企業(yè)創(chuàng)造了價值，值得推廣。