三合一在線分析儀在煤制乙二醇裝置中的應用

王艷麗 劉曉晶(安陽永金化工有限公司 河南省安陽市 455133)

一、前言

安陽永金化工有限公司是以煤制一氧化碳、氫氣為原料，加入一定比例的氧氣和甲醇，通過羰化合成和酯加氫兩步間接合成法制乙二醇的工藝技術。2010年初立項，2010年8月正式開工建設，2012年12月31日打通流程，產出合格乙二醇。到目前為止，已產出乙二醇近20萬噸。在整個生產過程中，尤其是經一次酯化到羰化反應的合成氣（CO、NO、N2、CH OH 、CH3 ONO、O2）組分和比例非常關鍵，合成氣中的NO過低，會將多余的O2帶入下一工序，產生爆炸，CO和CH3ONO含量的多少又會對羰化反應的產物產生影響，所以，對合成氣中的NO、CO、CH3ONO的要求非常嚴格。在項目開始初期，我們通過對合成氣現場取樣，到實驗室進行手動分析，但分析結果滯后，不能及時反映組分的變化，2013年6月安裝一臺單組份的紅外氣體分析儀，只能檢測介質中NO含量，不能滿足工藝生產調優的需要。鑒于此，我公司與2014年6月新安裝一臺三組分的紅外在線分析儀，型號為SKM N-25，可同時檢測NO、CO、CH3 ONO三種組分，為工藝人員提供極大的便利，各種組分的變化一目了然，為系統的安穩長優運行，為產品的質量提供了有力保障。

二、三合一在線分析儀的原理及特點

1.儀器原理

SKMN-25型三合一在線分析儀屬于NDIR（不分光）紅外線氣體分析儀，可用于連續分析混合氣體中NO、CO、CH3ONO氣體組份的濃度。本儀器采用氣體分析領域最為成熟和可靠的分析方法，選用國際上最為先進的MEMS紅外光源和雙通道紅外檢測器。由兩個吸收室組成，兩者互相氣密，光學上是串聯的。

MEMS紅外脈沖光源發射特定頻率的輻射光，輻射光通過氣室被檢測器接收。檢測器的兩個通道分別為分析檢測通道和參比檢測通道。當氣室通入N2時，紅外光在氣室內不被吸收，分析檢測通道輸出信號最大。當氣室通以待測組份時，紅外光在氣室內產生特征吸收，分析檢測通道輸出信號減小。分析檢測通道輸出信號隨氣室中待測組份的吸收而發生變化，于是產生一個與待測組份濃度成比例的輸出信號。參比檢測通道的輸出信號不受被測氣體及其濃度影響，用于反映和平衡光源光強的變化，以補償分析檢測通道輸出信號的變化，從而有效提高儀器的穩定性。

2.儀器特點

（1）三組分測量，同時監測CH3ONO/NO/CO的氣體濃度；

（2）機柜內設有電伴熱和旋風制冷器，高精度恒溫控制，降低了環境溫度對儀器測量的影響；

（3）彩色液晶屏顯示，顯示信息清晰；

（4）觸摸屏或鼠標操作，操作簡便；

（5）4-20 mA電流輸出標準信號，易于連接到DCS或二次顯示儀表進行顯示；

（6）內設可燃有毒檢測器，實時監測機柜內可燃氣體和有毒氣體的濃度，濃度超標時通過繼電器輸出到機柜外聲光報警器上，給人們進行安全提醒；

（7）儀器維護量小，零點和量程標定簡捷。

三、分析采樣的組成

1.取樣探頭

我裝置區三合一在線分析儀取樣的位置位于一次酯化到羰化反應器的合成氣管線上，工藝介質為CO、NO、N2、CH3 ONO、CH3OH，管子規格為D N1200，材質304，在線分析儀取樣探頭探針采用Φ 6的不銹鋼管，探針底部為楔形，楔面背對著流體的方向，目的是防止介質中的雜物堵塞取樣探頭，影響在線分析。探頭長度為400 mm，插入管道的1/2～1/3處，目的是能夠取到管子中間的樣氣，能更準確的反應介質的組分。探針垂直插入管道，目的是防止樣氣中水氣進入儀器。從取樣探頭到儀器的預處理系統安裝兩道閥門，防止泄露，方便檢修。整個取樣管線均采用Φ 6的不銹鋼管，與儀器連接處采用Φ 6卡套進行連接。

2.分析儀機柜

分析柜規格：1500（L）×800（W）×2100（H ）mm，為不銹鋼板（304SS）焊接式結構，墻板厚1.5mm墻板，墻板內側粘貼阻燃保溫材料，保溫材料厚30 mm，門2扇，前開門，門與墻之間鑲有橡膠密封條。前門上開有兩個個防爆玻璃觀察窗，門外有鎖及把手。分析柜的防塵等級為I P66，柜內所有電器設備防爆等級不低于IICT4。

3.預處理系統

預處理系統安裝在分析柜內，作用是過濾粉塵、去除水分，用來凈化樣氣、穩定樣氣壓力的一套裝置。主要由膜過濾器、減壓閥、流量計、排液閥組成。

4.分析儀器

分析儀器安裝在分析柜內，測量三種組分：NO、CO、CH3ONO，根據工藝要求，量程分別設置為NO：0-50%，CO：0-100%，CH 3 ONO：0-25%，分析儀器旁有流量計，可控制進入儀器的樣氣流量。

5.公用工程

儀表空氣：0.4-0.6Mpa，用于旋風制冷器制冷；

氮氣：0.4-0.6 Mpa，用于檢修時儀器保護；

蒸汽：0.4Mpa，用于冬季儀器伴熱；

廢液排放：排入廢液地溝；

樣氣排放：排入系統用于再利用；

電源：220 VAC，50 HZ，從UPS接引；

信號電纜：Z R-i a-DJYVRP3×2×1.5，穿管敷設至分析柜外接線箱接口，另一端引入DCS。

6.采樣分析過程

樣氣通過采樣探頭、流經取樣管線進入預處理系統，經預處理除塵除潮溫壓后，干凈的樣氣進入儀器內，經過紅外光源，不同組分的物質吸收不同紅外波長的光，吸收程度與氣體的濃度有關，再經過電子元件轉化成標準電信號，得出正確的組分含量，顯示在彩色液晶屏上，也可以通過信號電纜傳輸至DCS，使工藝操作人員在控制室內能清楚的看到組分的含量及變化趨勢。

小結

三合一在線紅外氣體分析儀功能完備、性能指標優越，尤其是穩定性好、抗干擾能力強、受環境溫度影響小且可靠性高，在我裝置區已連續運行三個月，檢測數據準確可靠，標定方便，基本上處于“免維修”狀態，運行狀況十分良好。與以往的手動分析和單組份分析儀相比，具有更高的溫定性和測量的高精度性，克服了手動分析的滯后性，消除了單組份分析儀的單一性，為煤制乙二醇裝置的可靠運行提供了不可磨滅的貢獻，為企業創造了價值，值得推廣。