醋酸造氣工藝水洗塔合成氣在線(xiàn)紅外分析儀的應用

ON-LINE ANALYSIS在線(xiàn)分析醋酸造氣工藝水洗塔合成氣在線(xiàn)紅外分析儀的應用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(江蘇鎮江212006)2西門(mén)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(diǎn)的樣氣組成,就該測點(diǎn)的樣氣預處理系統設計作出評述,并結合西門(mén)子 Ultramat6紅外分析儀的特點(diǎn)介紹在線(xiàn)分析儀在水洗塔合成氣組分分析的應用。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處理系統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(xiàn)分析儀應用點(diǎn)有1概述混合器出口、水洗塔出口、預脫硫塔入口和出口、精脫在線(xiàn)分析儀伴隨著(zhù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)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(diǎn),為現,推動(dòng)國民經(jīng)濟與科技不斷發(fā)展?；どa(chǎn)過(guò)程使了確保后期工藝順利進(jìn)行以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量,此測用在線(xiàn)分析儀進(jìn)行質(zhì)量控制、工藝監測和優(yōu)化是化工點(diǎn)需要對合成氣中的CO、CO2、CH4和H2進(jìn)行監測。生產(chǎn)現代化的重要標志之一。分析儀表從實(shí)驗室走向表1為該測點(diǎn)的參數。CH屬于痕量分析,大量的CO對工業(yè)現場(chǎng)以后,在線(xiàn)分析系統在化工生產(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(lái)越重要。在線(xiàn)分析儀表的合理設計、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(shí)現優(yōu)化控制的保證,也是化工作,必須在預處理系統中考慮除水。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(xiàn)紅外分析儀的選用數百種下游產(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(diǎn)的分析事關(guān)后續工藝的順生產(chǎn)與消費日益引起普遍重視。目前國內的醋酸造氣利進(jìn)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(jìn)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方數據在線(xiàn)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(xiàn)源,可調采樣點(diǎn)溫度(C)432光學(xué)過(guò)濾器采樣點(diǎn)壓力Mpa(G3光束分離器濃度(Vo1%)4旋轉電流驅動(dòng)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(dòng)觸頭,可調002氣體分子對不同波長(cháng)的光線(xiàn)具有不同的吸收能力。由于各種氣體分子內部結構的不同,各分子內部的能級差別巨大,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(cháng)光線(xiàn)。針對氣體分子的不同運動(dòng)狀態(tài),對應的光線(xiàn)波長(cháng)也有區圖1 Ultramat6紅外分析儀測量原理與基本構成別?？梢詺w納為:對于不同氣體,其吸收波長(cháng)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(guò)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(shí)現兩層檢測氣室吸收的信號相減,這中的濃度種組合意味著(zhù)吸收光譜的帶寬很窄。光耦合器延長(cháng)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(cháng)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(lái)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(cháng)各不相同,但也可減少某個(gè)干擾組分的影響能有部分重疊,這導致產(chǎn)生交叉干擾,給測量帶來(lái)偏在合成氣的應用中,可以通過(guò)設定光耦合器的位差。 Ultramat6采用多種措施來(lái)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(mǎn)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)檢測器的設計采用多層紅外波段是廣譜吸收,一旦有水進(jìn)入紅外分析儀的氣結構,并配有光耦合器來(lái)降低交叉干擾;(3)在分析室,會(huì )對分析帶來(lái)嚴重的干擾。 Ultramat6的分析氣室儀內部加裝特殊濾光片, Ultramat6紅外分析儀測量被設計成可拆卸清洗,一旦凝液或雜質(zhì)進(jìn)入測量池,原理與構成見(jiàn)圖1所示?？芍苯訉y量氣室拆卸并在清潔后裝回原處,繼續使微流量傳感器是西門(mén)子的專(zhuān)有技術(shù),完全不受傳用統膜式傳感器麥克風(fēng)效應的干擾。通過(guò)測量脈沖氣流導致電阻發(fā)生變化來(lái)分析樣氣濃度。3樣氣預處理系統的除水設計Ultramat6的檢測氣室被設計成多層結構,充滿(mǎn)中國煤化工壞儀器部件,進(jìn)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(shí)間波段的光優(yōu)先被上層檢測氣室吸收,邊緣波段的光還應避免在測量氣室中出現水汽凝結因此需要設計76www.cnim.c200年第7期中闊低露長(cháng)ON-LINE ANALYSIS在線(xiàn)分析一套合適的樣氣預處理系統。水洗塔出口合成氣測點(diǎn)溫度一般在1~5℃的預處理系統除了常規的降溫減壓、控制流量之外需分子膜式干燥管以干燥的儀表風(fēng)作為驅動(dòng),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(diǎn)溫度是45°)、速中含有大量的水分。依據此應用點(diǎn)的工況,參考西門(mén)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(lèi)似工況下的系統設計經(jīng)驗,此測點(diǎn)的預處水分子可以隨意通過(guò) Nafion管,而其他分析基本上不理系統除水部分設計如圖2所示能通過(guò)。并且 Nafion具有很好的耐腐蝕性,一般無(wú)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(diǎn)是不能分離液態(tài)水。如果液Q流量計態(tài)水進(jìn)入 Nafion'管后會(huì )被吸收并蒸發(fā),此過(guò)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,最終導致級聯(lián)反應,直至失去干燥功能。由于考慮到工藝存在一定波動(dòng),旋風(fēng)分離除水器出口可能存在液態(tài)水,所以在旋風(fēng)分離除水之后加裝壓縮致冷器并監測濕度以保護下游的干燥管,達到更好的除水效果。自動(dòng)排4結論冷卻水冷卻水在線(xiàn)分析儀的選擇和預處理系統的設計均是影回水管凝液排放總管響整個(gè)應用的重要因素。為了保證在線(xiàn)分析儀的正常1列管式水冷卻器2旋風(fēng)分離除水過(guò)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處理系統的完善程度和可靠性,在實(shí)際應用圖2水洗塔出口合成氣分析預處理系統除水部分中必須考慮各個(gè)測點(diǎn)的樣品組成、環(huán)境影響等。設計思路:樣氣首先進(jìn)入列管式冷卻器冷卻,氣西門(mén)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(jìn)入旋風(fēng)分離式除分析儀的分辨率,降低紅外交叉干擾影響。本應用中水過(guò)濾器進(jìn)行氣水分離,懸浮狀態(tài)的水汽進(jìn)入過(guò)濾器采用光耦合器位置調節結合 Ultramat6內部干擾補償進(jìn)行進(jìn)一步的分離,分離后的氣體經(jīng)過(guò)氣動(dòng)球閥進(jìn)入功能,可進(jìn)一步降低紅外干擾,提高分析結果的準確壓縮機式冷卻器,通過(guò)壓縮機式冷卻器氣體的露點(diǎn)會(huì )度?？刹鹣词降臉悠烦靥岣吡朔治鰞x的現場(chǎng)適用性降低到5C左右,分離出來(lái)的液體從自動(dòng)排液器排出,在此應用中,充分考慮了不同工況下的樣氣預處接著(zhù)樣品進(jìn)入液體報警過(guò)濾器,液體報警器的信號控理系統除水措施,采取多重除水元件的級聯(lián)設計,確制壓縮機式除濕器的氣動(dòng)球閥,當樣品中含有液體時(shí)保干燥樣氣被源源不斷送入分析儀,也保護了預處理切斷氣路;氣體出來(lái)后進(jìn)入分子膜式 Nafion干燥管進(jìn)系統中的元器件。步干燥,通過(guò) Nafion管的氣體露點(diǎn)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(guò)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(guò)濾器后進(jìn)入后級系統,以免H2S影響CH4的分析論.化學(xué)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(xiàn)分析儀器電子工業(yè)出版社,2006氣降溫。旋風(fēng)分離除水器結構簡(jiǎn)單,啟動(dòng)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(dòng)可以將樣氣溫度降至-10~40℃C,但實(shí)際應用中設定的控制和在線(xiàn)檢測的工程應用中闞低霉長(cháng)200年第7期www.cnim.cn7