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安徽美康儀表自動化有限公司
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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(3951)
在線分析儀器是分析儀器中的一類，也是過程檢測儀表的一個分支。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。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，以及發(fā)展綠色經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)環(huán)境的需要，石油、化工、安全、環(huán)保等領(lǐng)域都離不開在線分析監(jiān)測技術(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)測以及其他過程分析等領(lǐng)域的重要信息源，是過程監(jiān)視和過程控制、產(chǎn)品質(zhì)星監(jiān)視、安全穩(wěn)定生產(chǎn)、裝置長周期運轉(zhuǎn)、減少運行成本、節(jié)能降耗、環(huán)境保護、實施先進過程控制、實時優(yōu)化*的設(shè)備，在線分析儀器在流程工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)的大量使用已成為各企業(yè)推行先進質(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礦區(qū)內(nèi)部集輸、分離計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。
下圖是油氣田對天然氣進行凈化處理的工藝過程示意框圖，將天然氣處理過程劃分為處理、凈化、加工等幾個部分。
天然氣凈化處理過程示意框圖
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)，或為了保征一定的熱值，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程除脫硫、脫碳、脫水外，通常還有將過程中生成的酸氣回收制硫的克勞斯法硫回收過程及其后繼必要的尾氣處理過程。
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)測產(chǎn)品天然氣的微量水分含量和水露點，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臺或多臺），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，有時也用來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)置烴露點分析儀，監(jiān)視脫烴效果，指導(dǎo)脫烴操作。
上述在線分析項目中，第①一④項適用于純氣田天然氣（氣藏氣），而第①一⑥項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)測領(lǐng)域以及其他相關(guān)的科研監(jiān)測、過程分析領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)、食品、制藥等生產(chǎn)過程的分析監(jiān)測。
(1)流程工業(yè)領(lǐng)域
縱觀全球，德國“工業(yè)4.0"“美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)"和“中國制造2025"的核心是自動化和信息化融合。其中，工業(yè)過程在線分析檢測技術(shù)是信息化的基石，典型流程工業(yè)過程產(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)昀實時優(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程控制的直接參量參與自動化控制。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、自動化控制技術(shù)信息的結(jié)合，實現(xiàn)了對工藝過程的實時優(yōu)化控制，為過程設(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)能實時測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，延長使用壽命；有效降低物料成本，保護設(shè)備安全運行，判斷設(shè)備腐蝕狀態(tài)，提前預(yù)報事故發(fā)生；有效實現(xiàn)工藝操作的連鎖報警，確保生產(chǎn)裝置的安全、高效運行。
(2)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域
環(huán)境監(jiān)測領(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，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、環(huán)境空氣質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測包括地表水和廢水排放的監(jiān)測等，提供了“控源減排"、環(huán)境保護等重要監(jiān)測信息數(shù)據(jù)。
在線分析儀器對環(huán)境進行自動監(jiān)測，有效控制污染物的實時排放、監(jiān)測污染治理設(shè)備的運行狀態(tài)，提供污染物實時排放數(shù)據(jù)、總量排放數(shù)據(jù)等有效統(tǒng)計數(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。
