乙烯精餾塔過程氣相色譜儀應(yīng)用解析

倪啟東

摘 要：本文簡述了在線氣相色譜儀的工作原理以及齊魯乙烯裝置在線氣相色譜儀在監(jiān)測、控制乙烯產(chǎn)品過程質(zhì)量中的應(yīng)用。分析了該色譜儀在工程實踐中暴露的問題，通過幾項技改技措以及投用具有并行分析功能的新型色譜儀優(yōu)化了儀表的運行，有效的縮短了分析周期，提高了工藝對乙烯精餾塔的控制能力。

關(guān)鍵詞：流路；預(yù)處理；旁路；并行分析

1 背景

齊魯乙烯裝置年產(chǎn)乙烯72萬噸，裂解原料經(jīng)過裂解爐高溫裂解后形成裂解氣，經(jīng)降溫、除油、除酸、壓縮、干燥后進入乙烯精餾塔，經(jīng)過精確的壓力、溫度、流量控制，分離出高純度的乙烯產(chǎn)品。

乙烯產(chǎn)品中關(guān)鍵雜質(zhì)組分的含量決定了乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中雜質(zhì)檢測的準(zhǔn)確性和實效性是非常重要的，如果檢測值比實際值偏高，會誤導(dǎo)操作工，造成不應(yīng)有的浪費，甚至造成裝置波動事故；如果比實際值偏低，會使不合格乙烯污染儲罐，給下游生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來巨大危害，造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。而如果檢測數(shù)據(jù)滯后時間較長則分析數(shù)據(jù)將會失去參考價值。

我廠于1997年引進橫河GC-1000型在線氣相色譜儀用于乙烯產(chǎn)品質(zhì)量分析，位號：AR-402。考慮成本因素，該表不進行單一流路分析，而是順序進行三流路分析。

2 應(yīng)用中存在的問題

由于乙烯產(chǎn)品較為純凈，大多數(shù)情況下不含有水及顆粒物，所以在樣品預(yù)處理系統(tǒng)上沒有進行過多設(shè)計。液態(tài)乙烯產(chǎn)品經(jīng)過現(xiàn)場樣品汽化減壓閥進行減壓汽化處理（減壓后壓力保持2kg/cm2），變?yōu)闅鈶B(tài)樣品后通過樣品管線被直接輸送至色譜儀進行檢測。由于長時間的運行導(dǎo)致的汽化減壓閥內(nèi)部膜片老化、現(xiàn)場的噪音震動或者人員誤操作等原因均可能造成閥后壓力迅速改變或者減壓閥失效，該故障會導(dǎo)致高壓液態(tài)樣品充滿樣品管線，沖擊色譜儀旁路系統(tǒng)并汽化結(jié)冰，沖擊燒結(jié)金屬過濾器、氣動閥、壓力表等部件，造成不同程度的損壞。

該表原設(shè)計為色譜儀旁路氣送至裝置內(nèi)低壓端回收（壓縮裝置區(qū)FB-201罐，正常壓力低于0.5kg/cm2）。實踐證明，該旁路管線設(shè)計嚴(yán)重不合理，為100余米長的4分碳鋼管，過細(xì)過長，氣體排放不暢。在裝置開停車、裂解氣壓力波動時往往會造成FB-201罐內(nèi)壓力過高，超過色譜儀排放規(guī)定壓力，管線壓力回串，造成色譜儀嚴(yán)重分析故障。

隨著乙烯精餾塔控制精度要求的不斷提高。切實需要提高現(xiàn)有分析數(shù)據(jù)的更新速率。

3 采取的措施

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)改造

為了克服原取樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗壓能力差的缺點，設(shè)計新型預(yù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為兩級。在進色譜儀之前，三個樣品流路統(tǒng)一安排，在1#預(yù)處理盤上通過前后兩個針閥實現(xiàn)穩(wěn)壓和穩(wěn)流，壓力表實時顯示樣品壓力，加裝一級簡單的過濾芯。2#預(yù)處理盤接在1#的下游，通過減壓閥再次減壓，配備安全閥泄壓，同時通過設(shè)定程序切換流路氣動閥，使相應(yīng)流路樣品進表分析。

3.2旁路系統(tǒng)改造

過程氣相色譜儀為了減少取樣滯后，采用的是快速回路取樣，這樣就有大量樣品通過旁通流出，長年累月，通過這種方式排出的物料是相當(dāng)可觀的。但是儀表的進樣量需要較高的準(zhǔn)確度和重復(fù)性，才能保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此，背壓問題是一個較普遍的問題，如果解決的不好，常常是儀表指示值不準(zhǔn)確，出現(xiàn)跳躍性的根本原因。

目前，最有效的解決手段是讓其直排大氣，但這僅是一種臨時的現(xiàn)場措施，對工藝原料的浪費和造成的大氣污染都是不可忽視的。我們通過檢修改造，采取一種折中方式，盡量克服工藝管道或是火炬系統(tǒng)的壓力變化，讓旁通流量排放穩(wěn)定，消除旁通物流與定量管之間的背壓，以及檢測器與檢測完后的樣品排放背壓問題。

3.3 并行分析系統(tǒng)的運用

由于橫河GC-1000單流路分析周期長達480秒，三個流路運行一遍需要24分鐘。AR-402的替代設(shè)備為我廠引進的橫河最新型在線色譜GC-8000，具有并行分析功能。簡而言之就是利用雙檢測器，同時進行組分的檢測。在1#檢測器檢測出C2H6之前，由2#檢測器就將C2H2檢測出。這種同時檢測分析的模式將原分析周期縮短為360秒，三個流路運行一遍只需要18分鐘，較之前提前了6分鐘。同時這種分析模式將原系統(tǒng)有利于故障的判斷。

4 結(jié)束語

隨著工業(yè)色譜儀不斷擴展其應(yīng)用的廣度和深度，縮短分析周期、減少設(shè)備故障率、提高設(shè)備運行穩(wěn)定性，提高色譜檢維修水平的要求不斷挑戰(zhàn)著工程技術(shù)人員。通過工程實踐，取樣和樣品處理系統(tǒng)的完善程度和可靠性，是在線分析儀表成功應(yīng)用的關(guān)鍵所在，做好預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計、科學(xué)安裝及維護至關(guān)重要。同時，更為先進的色譜柱分離材料的發(fā)現(xiàn)以及更為先進的檢測方式的不斷發(fā)展不斷縮短分析周期，提高分析穩(wěn)定性，在線色譜分析技術(shù)前景將更加寬廣。

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