再生氧分析儀在重整抽提裝置上的應用

摘 要：本文講述了再生氧含量氣體分析儀的工作原理以及在重整抽提裝置反再系統再生器上應用的結構形式，然后講述了再生氧分析儀在運行時遇到過的問題并給出了解決方法，最后對再生氧含量氣體分析儀的日常維護和使用情況提出了些許合理化建議。

關鍵詞：再生氧分析儀;日常維護;故障處理

重整抽提裝置反再系統的操作控制十分嚴格，尤其在催化劑燒炭方面更加嚴苛，再生氧分析儀測量再生混合氣氧含量濃度，其測量準確性直接關系到催化劑燒炭質量。氧含量高催化劑燃燒溫度高致使催化劑燒粉，氧含量低催化劑燃燒溫度低致使催化劑積碳燃燒不完全，所以必須保證燒炭溫度在合理范圍內，并且保證儀表測量的精度。

1 再生氧分析儀的重要性

重整抽提裝置的再生氧分析儀（廠家 AMETEK 型號WDG-IV UOP）是測量再生混合氣氧含量濃度分析儀表，其控制燒碳區的氧氣含量，氧含量過高，產生的高溫將損壞催化劑;氧含量過低，燒碳速度減慢，在燒碳區將不能完全燒除積碳，如果在氯化區發生積碳燃燒，將對催化劑及設備造成嚴重的損壞。具體操作時，燒焦區氧含量應根據“通用操作曲線”而定，應當在確保燒焦區催化劑結碳被完全燒焦的前提下，盡可能地降低燒焦區的氧含量，這樣做的目的是為了確保燒焦完全，而又在較低的氧含量之下，使燒焦區峰值溫度降至最低，避免催化劑處在過高的再生溫度下而降低活性，因此分析儀測量氧含量的準確與否尤為重要。

2 氧化鋯的工作原理

氧化鋯的兩側分別燒結有鉑電極，作為測量端和參比端，分別有參比空氣和被測樣氣通過。當氧電池處于高溫導通狀態時，氧就會從分壓大的一方向小的一方擴散，也就是氧分子被離解成氧離子后通過氧化鋯的過程。兩極間因為大量正負電荷的堆積而形成電勢，稱為氧濃差電勢E，這個電勢用能斯特方程表示為：

E=RT×ln（P0/P1）/4F

式中：

R-氣體常數;

T-鋯管絕對工作溫度;

F-法拉第常數;

P0-參比端氧分壓（一般用空氣作為參比氣）;

P1-測量端氧分壓。

3 再生氧分析儀重要部件組成和安裝注意事項

再生氧分析儀傳感器基本組成主要包括以下基本系統：管道系統、測量系統、溫度系統。管道系統是所有入口和出口管道（元件殼）、傳感元件和傳感元件配件。還包括校準氣入口和抽氣器組件，用來和抽氣器一起使樣品進入傳感器。測量系統是傳感元件、連接配線和控制元件。溫度系統是電元件加熱器（爐子）、傳感器盒加熱器、K 型熱電偶（維持元件操作溫度）和包括冷端補償的傳感器平板。傳感器元件運行在一個恒定的溫度。傳感器接線盒上的電路板將傳感器上的交流電源轉向爐子。

在安裝分析儀時，要為分析儀選擇一個容易接近的位置從而有利于日常維護。在布置傳感器和控制界面時要考慮維護人員的操作舒適度。安裝位置應遠離過度振動并且外界環境溫度必須控制在規格上的限度以內。

4 再生氧分析儀的故障處理和日常維護

分析儀測量再生混合氣氧含量濃度，氧分儀采樣形式為氮氣驅動內循環式。冬季環境溫度較低，當低溫氮氣充入氧分儀本體將使儀表本體溫度大大降低，溫度降低到160℃以下時將導致含氯再生混合氣出現凝露現象，最終導致氧分儀氣路腐蝕、堵塞無法測量。而氧分儀出現故障需要維修就必須將再生系統降溫降壓，儀表才可拆解維修、清洗處理，而重整再生系統氯含量較高，低溫凝露又會對工藝設備、管線造成極大危害，同時再生系統停工將導致重整混芳產量下降，不利于經濟效益的增長。

經過多年的維護，我們發現分析儀在冬季時測量值有時會出現上下波動或是數值偏低的情況，經過兩次的拆解都發現其管路與氣路模塊等部件有雜質堵塞。經查資料和化驗分析確定雜質里含有氯化物，因為系統內部含氯所以當分析儀工作的同時，驅動氮氣會把系統內部的氯采集到氧分儀里，而冬季環境溫度較低，當低溫氮氣充入氧分儀本體將使儀表本體溫度大大降低，溫度降低到160℃以下時將導致含氯再生混合氣出現凝露現象。進而會使氣路不暢測量值下降，更有可能導致氧分儀氣路腐蝕、堵塞無法測量。

并且分析儀檢測部件故障多發生在系統開工階段，為更好完成測量工作我們為分析儀提供了一套行之有效的實施方案，在氧分析儀驅動氮氣管線增加遠程控制電磁閥，在裝置開工初期切斷驅動氣，保證開工初期高粉塵量時使分析儀內部處于靜止狀態，將粉塵堵塞幾率降低90%。在氧分析儀標定氣入口增設氮氣保護，分析儀處于非工作狀態時向分析儀內部通入壓力大于工藝工況下5PSI流量30mL/min氮氣，用于保護分析儀檢測鋯管。在分析儀一次表箱體加蒸汽伴熱和保溫棉，然后在外面罩上鐵皮防止箱體內熱量的損失，保證箱體溫度處于規定參數范圍內。一是給驅動氮氣加熱以保證入口流量溫度穩定，而且出于節能的考慮，因此用再生器空氣入口管線（480℃左右）的自熱來給驅動氮氣管線加熱（節省蒸汽伴熱）。驅動氮氣通過工藝管線進行預熱，溫度最高可達到210℃，除此以外還在電加熱器入口處增設一臺激光氧含量分析儀，其測量數據引入中心控制室作為參考。

裝置停工檢修時拆解分析儀，發現加熱爐內部鋯管表皮反應涂層部分脫落，入口、出口阻火器以及氣路模塊內部都有少許結焦物質（但堵塞現象不為嚴重），但鋯管需要更換，所有部件需要清理疏通。問題關鍵在于該操作無法在再生裝置工況下在線進行維修更換。對所有的氣路部件進行高溫“煮沸法”操作，更換鋯管備件，另外對驅動氮氣管線進行低功耗循環伴熱改造以及增加箱體保溫厚度，達到增強保溫效果的目的。以致能夠使設備盡可能長周期運行，經過諸上一系列的改造分析儀出現指示偏低的問題徹底解決，再生混合氣不會有凝露現象發生，進而防止氯化物堵塞氣路部件，延長了鋯管的使用壽命，大大的降低了氧分儀的故障率，對裝置的正常生產運行提供了安全保障。

5 再生氧分析儀的經驗得失

縱觀多次儀表故障處理的整個過程和對生產造成的影響，使我們深刻的意識到儀表對穩定生產的重要性，同時為了從根本上杜絕類似事件的發生，減少儀表發生故障對生產造成的影響和損失，我們迫切需要解決在線氧分析儀的維護問題。因此建議如下：

由設備、儀表、工藝共同組成調研組，到有相同裝置的其他兄弟企業單位進行調研。了解、學習人家的操作環境和維護方法，借鑒別人的經驗。據廠家服務人員介紹，其他企業在使用此類儀表中很少出現問題，而我們在如此短的時間內頻繁的出現問題實屬少見，確需進行調研學習。

該分析儀備件短缺且均為進口獨家采購，到貨周期長，同時儀表損壞的部件具有不確定性，無法全部備齊，而一旦儀表出現故障需要更換部件時，生產又不允許等待太長時間，現找或現買時間根本來不及。建議購買一整套同型號的氧分析儀作為備件使用。（也可以整體更換，換下的舊的可以作為備件使用。）將原有的氧分析儀更換為可在線進行維修、更換的分析儀，這樣就可以實現不用停工就能實現儀表的維護，不會對生產造成大的影響。在保留原有氧分析儀的基礎上再加裝一臺可在線更換的氧分析儀，作為備臺儀表運行，平時不用，一旦原表故障，投用新表，新表如果也壞了，可以在線修復。這樣可以從根本上解決因儀表造成的停工問題，此項只能在大檢修時完成。

由于本裝置UOP再生系統含氯較高，低溫凝露后產生氯化物堵塞氧分儀內部管路導致不能使用只能停工檢修，箱體溫度控制尤為重要，UOP要求箱體溫度控制在250℃，入口流量開關溫度320℃，氧分儀箱體溫度在于設備自身控制沒有遠傳，因此不便于進行檢查，建議增加箱體溫度遠傳監控便于對分析儀進行實時監控，使其工作在最佳狀態。

6 結束語

為了該儀表能夠更好的運行且考慮到降耗層面，對其進行了一些優化改造，在再生氧分析儀正常使用的前提下，驅動氮氣采用低功耗循環伴熱，不僅能夠達到氧分儀的各項工作指標，而且能夠從系統本身獲得所需熱量，達到節能降耗、降本增效的目的。

參考文獻：

[1]李楠.淺談閉鎖料斗平衡閥死區優化調整[J].中國化工貿易，2013（7）：118.