ON-LINE ANALYSIS在線分析醋酸造氣工藝水洗塔合成氣在線紅外分析儀的應(yīng)用Application of On-line IR Analyzer for Synthetic Gasafter Washing tower in Acetic Acid Gasification Process楊小勇王強2劉驍21江蘇索普(集團)有限公司(江蘇鎮(zhèn)江212006)2西門子(中國)有限公司(上海200120)摘要:針對醋酸造氣工藝中水洗塔合成氣測點的樣氣組成,就該測點的樣氣預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計作出評述,并結(jié)合西門子 Ultramat6紅外分析儀的特點介紹在線分析儀在水洗塔合成氣組分分析的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:醋酸造氣水洗塔合成氣非分光紅外分析儀多層檢測器微流量傳感器預(yù)處理系統(tǒng)Abstract: Described the sample components of synthetic gas after washing tower in acetic acid gasificationprocess, and introduce on line process analyzer application for washing tower synthetic gas based on the features ofSiemens Ultramat 6 iR analyzer and emphases of sample conditioning system desigKey words: Acetic acid gasification process Washing tower Synthetic gas NDiR analyzer Multi-layer detector在醋酸造氣工藝中,重要的在線分析儀應(yīng)用點有1概述混合器出口、水洗塔出口、預(yù)脫硫塔入口和出口、精脫在線分析儀伴隨著生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展而出硫塔出口等。其中水洗塔出口是尤其關(guān)鍵的測點,為現(xiàn),推動國民經(jīng)濟與科技不斷發(fā)展。化工生產(chǎn)過程使了確保后期工藝順利進行以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量,此測用在線分析儀進行質(zhì)量控制、工藝監(jiān)測和優(yōu)化是化工點需要對合成氣中的CO、CO2、CH4和H2進行監(jiān)測。生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要標志之一。分析儀表從實驗室走向表1為該測點的參數(shù)。CH屬于痕量分析,大量的CO對工業(yè)現(xiàn)場以后,在線分析系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的地位越CH,存在紅外干擾,分析儀的選取必需能夠去除CO的來越重要。在線分析儀表的合理設(shè)計、選用和安裝是紅外千擾。樣氣富含水分,為了確保分析儀器的正常工提高化工產(chǎn)品質(zhì)量,實現(xiàn)優(yōu)化控制的保證,也是化工作,必須在預(yù)處理系統(tǒng)中考慮除水。生產(chǎn)取得效益的關(guān)鍵醋酸是一種重要的基本有機化工原料,可衍生出2在線紅外分析儀的選用數(shù)百種下游產(chǎn)品,廣泛用于各行業(yè)。醋酸及下游產(chǎn)品的水洗塔出口合成氣測點的分析事關(guān)后續(xù)工藝的順生產(chǎn)與消費日益引起普遍重視。目前國內(nèi)的醋酸造氣利進行和居量.更求鈾用的分析儀必須測量準工藝中,原料和富氧進入造氣爐,造氣爐中的爐氣經(jīng)確中國煤化工mat6型紅外分析儀具一系列凈化和分離工藝后,達到醋酸合成工藝對原料備CNMHG有效消除紅外干擾,氣的要求。確保準確分析。中明200年第7期www.cnim.cn75方數(shù)據(jù)在線分析ON-LINE ANALYSIS表1醋酸造氣水洗塔合成氣待測成分表樣品狀態(tài)氣態(tài)1紅外線源,可調(diào)采樣點溫度(C)432光學過濾器采樣點壓力Mpa(G3光束分離器濃度(Vo1%)4旋轉(zhuǎn)電流驅(qū)動器洋品組成5斬光器最小正常最大6樣氣入口7樣氣室8參比氣室H29樣氣出口10檢測器,左11檢測器,右H,O12微流量傳感器0.0314滑動觸頭,可調(diào)002氣體分子對不同波長的光線具有不同的吸收能力。由于各種氣體分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同,各分子內(nèi)部的能級差別巨大,能級之間的間隔也互不相同,這樣就決定了氣體分子選擇性地吸收不同波長光線。針對氣體分子的不同運動狀態(tài),對應(yīng)的光線波長也有區(qū)圖1 Ultramat6紅外分析儀測量原理與基本構(gòu)成別?？梢詺w納為:對于不同氣體,其吸收波長各不相幾乎同樣程度地被上層檢測氣室和下層檢測氣室吸同。特定的氣體分子具有特定的紅外光吸收波段。研收。上層檢測氣室和下層檢測氣室通過微流量傳感器究特定氣體分子的吸收譜可以測定該成分在混合氣體連接在一起,實現(xiàn)兩層檢測氣室吸收的信號相減,這中的濃度種組合意味著吸收光譜的帶寬很窄。光耦合器延長了Ultramat6氣體分析儀采用交替紅外雙光束原下層檢測氣室的光程長度。改變光耦合器旋桿的位置理,并使用雙層檢測氣室和光耦合器來分析、測量氣可以改變下層檢測氣室的紅外吸收,因此可最大限度體濃度。雖然每種氣體的吸收波長各不相同,但也可減少某個干擾組分的影響能有部分重疊,這導(dǎo)致產(chǎn)生交叉干擾,給測量帶來偏在合成氣的應(yīng)用中,可以通過設(shè)定光耦合器的位差。 Ultramat6采用多種措施來最大限度的提高分辨置消除CO對微量CH,分析的影響率,降低紅外交叉干擾:(1)在分光氣室中充滿特定水洗塔出口的合成氣含有大量的水分,由于水在的氣體,起到濾光作用;(2)檢測器的設(shè)計采用多層紅外波段是廣譜吸收,一旦有水進入紅外分析儀的氣結(jié)構(gòu),并配有光耦合器來降低交叉干擾;(3)在分析室,會對分析帶來嚴重的干擾。 Ultramat6的分析氣室儀內(nèi)部加裝特殊濾光片, Ultramat6紅外分析儀測量被設(shè)計成可拆卸清洗,一旦凝液或雜質(zhì)進入測量池,原理與構(gòu)成見圖1所示?？芍苯訉y量氣室拆卸并在清潔后裝回原處,繼續(xù)使微流量傳感器是西門子的專有技術(shù),完全不受傳用統(tǒng)膜式傳感器麥克風效應(yīng)的干擾。通過測量脈沖氣流導(dǎo)致電阻發(fā)生變化來分析樣氣濃度。3樣氣預(yù)處理系統(tǒng)的除水設(shè)計Ultramat6的檢測氣室被設(shè)計成多層結(jié)構(gòu),充滿中國煤化工壞儀器部件,進入到了特定濃度的待測氣體組分。位于光譜吸收波段的中分析CNMHG不含固態(tài)雜質(zhì),同時間波段的光優(yōu)先被上層檢測氣室吸收,邊緣波段的光還應(yīng)避免在測量氣室中出現(xiàn)水汽凝結(jié)因此需要設(shè)計76www.cnim.c200年第7期中闊低露長ON-LINE ANALYSIS在線分析一套合適的樣氣預(yù)處理系統(tǒng)。水洗塔出口合成氣測點溫度一般在1~5℃的預(yù)處理系統(tǒng)除了常規(guī)的降溫減壓、控制流量之外需分子膜式干燥管以干燥的儀表風作為驅(qū)動,除濕特別注意樣氣水分的去除。表1給出了樣氣的組分,其能力強(常溫下可達到的最低露點溫度是45°)、速中含有大量的水分。依據(jù)此應(yīng)用點的工況,參考西門度快。樣氣經(jīng)干燥后其組成和含量基本不變,氣態(tài)的子公司在類似工況下的系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗,此測點的預(yù)處水分子可以隨意通過 Nafion管,而其他分析基本上不理系統(tǒng)除水部分設(shè)計如圖2所示能通過。并且 Nafion具有很好的耐腐蝕性,一般無需維護儀表空氣總管快速回路總管消耗量:0.5m3/hNafion管的最大弱點是不能分離液態(tài)水。如果液Q流量計態(tài)水進入 Nafion'管后會被吸收并蒸發(fā),此過程產(chǎn)生相變并消耗能量, Nafion管由此變冷,從而引發(fā)水冷凝,脫硫器更多的水分使得 Nafion'管變得更冷,最終導(dǎo)致級聯(lián)反應(yīng),直至失去干燥功能。由于考慮到工藝存在一定波動,旋風分離除水器出口可能存在液態(tài)水,所以在旋風分離除水之后加裝壓縮致冷器并監(jiān)測濕度以保護下游的干燥管,達到更好的除水效果。自動排4結(jié)論冷卻水冷卻水在線分析儀的選擇和預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計均是影回水管凝液排放總管響整個應(yīng)用的重要因素。為了保證在線分析儀的正常1列管式水冷卻器2旋風分離除水過濾器投運及運行,不僅要選擇性能優(yōu)異的分析儀,還需保3防爆壓縮機式冷卻器;4分子膜式干燥管證樣氣預(yù)處理系統(tǒng)的完善程度和可靠性,在實際應(yīng)用圖2水洗塔出口合成氣分析預(yù)處理系統(tǒng)除水部分中必須考慮各個測點的樣品組成、環(huán)境影響等。設(shè)計思路:樣氣首先進入列管式冷卻器冷卻,氣西門子 Ultramat6紅外分析儀采用多種措施提高體溫度降低到常溫,冷卻后的流體進入旋風分離式除分析儀的分辨率,降低紅外交叉干擾影響。本應(yīng)用中水過濾器進行氣水分離,懸浮狀態(tài)的水汽進入過濾器采用光耦合器位置調(diào)節(jié)結(jié)合 Ultramat6內(nèi)部干擾補償進行進一步的分離,分離后的氣體經(jīng)過氣動球閥進入功能,可進一步降低紅外干擾,提高分析結(jié)果的準確壓縮機式冷卻器,通過壓縮機式冷卻器氣體的露點會度?？刹鹣词降臉悠烦靥岣吡朔治鰞x的現(xiàn)場適用性降低到5C左右,分離出來的液體從自動排液器排出,在此應(yīng)用中,充分考慮了不同工況下的樣氣預(yù)處接著樣品進入液體報警過濾器,液體報警器的信號控理系統(tǒng)除水措施,采取多重除水元件的級聯(lián)設(shè)計,確制壓縮機式除濕器的氣動球閥,當樣品中含有液體時保干燥樣氣被源源不斷送入分析儀,也保護了預(yù)處理切斷氣路;氣體出來后進入分子膜式 Nafion干燥管進系統(tǒng)中的元器件。步干燥,通過 Nafion管的氣體露點將達到-10°C以參考文獻上,儀表空氣帶走樣氣中的水汽;樣品經(jīng)過活性炭除1鄧勃,王庚辰,汪正范,分析儀器與儀器分析概硫過濾器后進入后級系統(tǒng),以免H2S影響CH4的分析論.化學工業(yè)出版社.2005:4~9.列管式冷卻器采用熱交換原理,利用冷卻水對樣2于洋在線分析儀器電子工業(yè)出版社,2006氣降溫。旋風分離除水器結(jié)構(gòu)簡單,啟動快,維護方中國煤化工便,適于含水量較大的氣體樣品除水。雖然在理論上作者育CNMHG研究生,主要從事自動可以將樣氣溫度降至-10~40℃C,但實際應(yīng)用中設(shè)定的控制和在線檢測的工程應(yīng)用中闞低霉長200年第7期www.cnim.cn7