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安徽美康儀表自動(dòng)化有限公司
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在線分析儀的主要應(yīng)用舉例及領(lǐng)域
2021-8-18 閱讀(4281)
在線分析儀器是分析儀器中的一類，也是過(guò)程檢測(cè)儀表的一個(gè)分支。它跨越化學(xué)和儀器儀表兩大學(xué)科，具有多學(xué)科、高技術(shù)特征。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，以及發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、建設(shè)生態(tài)環(huán)境的需要，石油、化工、安全、環(huán)保等領(lǐng)域都離不開(kāi)在線分析監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，而在線分析儀器及在線分析系統(tǒng)則是在線分析監(jiān)測(cè)裝備的重要組成部分。在線分析儀器提供的成分量信息是流程工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及其他過(guò)程分析等領(lǐng)域的重要信息源，是過(guò)程監(jiān)視和過(guò)程控制、產(chǎn)品質(zhì)星監(jiān)視、安全穩(wěn)定生產(chǎn)、裝置長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)、減少運(yùn)行成本、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)、實(shí)施先進(jìn)過(guò)程控制、實(shí)時(shí)優(yōu)化*的設(shè)備，在線分析儀器在流程工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)的大量使用已成為各企業(yè)推行先進(jìn)質(zhì)量控制技術(shù)的典型標(biāo)志。例如我公司生產(chǎn)的在線氧化鋯分析儀、電化學(xué)氧分析儀、一氧化碳在線分析儀、氮氧化合物分析儀等。
在線分析儀器應(yīng)用舉例
天然氣是一種可燃性氣體，主要成分是氣態(tài)烷烴，還含有少量非烴氣體，是一種潔凈、方便、高效的優(yōu)質(zhì)能源，也是優(yōu)良的化工原料。在天然氣組成成分中，甲烷含量最高，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷含量不多，庚烷以上的烷烴含量極少。另外，還含有少量非烴類氣體，如硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氮、氫和水蒸氣以及硫醇、二硫化碳、羰基硫（或稱硫化羰、氧硫化碳）等有機(jī)硫化物。
為了符合商品天然氣質(zhì)量或管道輸送的要求，需要將氣井中采出的天然氣通過(guò)礦區(qū)內(nèi)部集輸、分離計(jì)量并輸送至處理廠凈化與加工處理，包括脫硫、脫水、脫烴、脫雜質(zhì)等，并回收其他副產(chǎn)品，例如液化石油氣( Liquefied Petroleum Gas，LPG)、穩(wěn)定輕油、硫黃等。
下圖是油氣田對(duì)天然氣進(jìn)行凈化處理的工藝過(guò)程示意框圖，將天然氣處理過(guò)程劃分為處理、凈化、加工等幾個(gè)部分。
天然氣凈化處理過(guò)程示意框圖
天然氣處理：脫除酸性天然氣中的H2S、CO2、H2O等，以符合規(guī)定的管輸標(biāo)準(zhǔn)，或?yàn)榱吮Ｕ饕欢ǖ臒嶂?，從含有大量惰性氣體（N2或CO2）的天然氣中提濃CH4，以及為了控制管輸天煞氣的烴露點(diǎn)而脫除部分天然氣凝液( Natural Gas Liquid，NCL)等皆屬于天然氣處理的范疇。
天然氣凈化：主要是指脫除天然氣中的H2S、CO2、H2O，天然氣凈化涉及的工藝過(guò)程除脫硫、脫碳、脫水外，通常還有將過(guò)程中生成的酸氣回收制硫的克勞斯法硫回收過(guò)程及其后繼必要的尾氣處理過(guò)程。
天然氣加工：主要是指NGL回收、天然氣液化、天然氣提氦3種工藝過(guò)程。
這里主要介紹天然氣脫硫、脫碳、脫水、凝液回收部分的在線分析技術(shù)，天然氣脫硫（脫碳）、脫水、凝液回收單元中在線分析儀器配置如下：
①根據(jù)需要，可在原料天然氣管線上設(shè)置在線色譜儀，分析原料天然氣的組成，以適應(yīng)原料天然氣組成不斷變化的情況，提高天然氣處理廠的操作水平。
②在脫硫裝置入口管線上設(shè)置H2S在線分析儀，測(cè)量原料天然氣的H2S含量；在出口管線上設(shè)置微量H2S分析儀，監(jiān)測(cè)產(chǎn)品天然氣的H2S含量，了解脫硫效果，指導(dǎo)脫硫操作。
③在脫硫裝置出口管線上設(shè)置總硫在線分析儀，監(jiān)測(cè)產(chǎn)品天然氣的總硫含量。
④在脫水裝置出口管線上設(shè)置在線微量水分儀，監(jiān)測(cè)產(chǎn)品天然氣的微量水分含量和水露點(diǎn)，指導(dǎo)脫水操作。
⑤在凝液回收裝置流程管線和出口管線上設(shè)置在線色譜儀（1臺(tái)或多臺(tái)），了解天然氣烴類組分分離情況，分析分離后天然氣及液烴產(chǎn)品的組成，有時(shí)也用來(lái)分析混合冷劑的組成，指導(dǎo)工藝操作。
⑥在凝液回收裝置脫烴后的天然氣管線上設(shè)置烴露點(diǎn)分析儀，監(jiān)視脫烴效果，指導(dǎo)脫烴操作。
上述在線分析項(xiàng)目中，第①一④項(xiàng)適用于純氣田天然氣（氣藏氣），而第①一⑥項(xiàng)則適用于凝析氣藏天然氣（凝析氣）和油田伴生天然氣（伴生氣）。
在線分析儀器應(yīng)用的主要領(lǐng)域
在線分析儀器應(yīng)用的領(lǐng)域主要有流程工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域以及其他相關(guān)的科研監(jiān)測(cè)、過(guò)程分析領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)、食品、制藥等生產(chǎn)過(guò)程的分析監(jiān)測(cè)。
(1)流程工業(yè)領(lǐng)域
縱觀全球，德國(guó)“工業(yè)4.0"“美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)"和“中國(guó)制造2025"的核心是自動(dòng)化和信息化融合。其中，工業(yè)過(guò)程在線分析檢測(cè)技術(shù)是信息化的基石，典型流程工業(yè)過(guò)程產(chǎn)物的化學(xué)組成的在線分析技術(shù)顯得尤其重要。
在石油、化工、冶金、礦產(chǎn)、能源等重要流程工業(yè)昀實(shí)時(shí)優(yōu)化控制中，在線分析儀器及在線分析系統(tǒng)提供的成分量信息作為過(guò)程控制的直接參量參與自動(dòng)化控制。如在石化等行業(yè)，在線分析所提供的質(zhì)量成分信息與常規(guī)儀表檢測(cè)、自動(dòng)化控制技術(shù)信息的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，為過(guò)程設(shè)備的優(yōu)質(zhì)高效、安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗提供了重要保證。
在線分析技術(shù)能實(shí)時(shí)測(cè)定物料成分和特征參數(shù)；有效監(jiān)控物料的反應(yīng)率、轉(zhuǎn)化率、吸收率、合成率、變換率及各種加熱爐的燃燒效率等；有效預(yù)防催化劑中毒，延長(zhǎng)使用壽命；有效降低物料成本，保護(hù)設(shè)備安全運(yùn)行，判斷設(shè)備腐蝕狀態(tài)，提前預(yù)報(bào)事故發(fā)生；有效實(shí)現(xiàn)工藝操作的連鎖報(bào)警，確保生產(chǎn)裝置的安全、高效運(yùn)行。
(2)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域
環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的在線分析儀器最早用于大氣環(huán)境污染的連續(xù)監(jiān)測(cè)，目前主要用于固定污染源的廢氣廢液的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)測(cè)、水環(huán)境監(jiān)測(cè)包括地表水和廢水排放的監(jiān)測(cè)等，提供了“控源減排"、環(huán)境保護(hù)等重要監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)。
在線分析儀器對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，有效控制污染物的實(shí)時(shí)排放、監(jiān)測(cè)污染治理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提供污染物實(shí)時(shí)排放數(shù)據(jù)、總量排放數(shù)據(jù)等有效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為污染物總量排放控制，污染物排放執(zhí)法以及改善環(huán)境質(zhì)量，提供了有力的按術(shù)支撐。例如對(duì)脫硫、脫硝、除塵設(shè)備的人口原煙氣及出口凈煙氣的氣態(tài)污染物和顆粒物的排放監(jiān)測(cè)。
