催化裂化再生煙氣O2/CO/CO2分析中激光氣體分析儀的應(yīng)用

胡國(guó)東

（洛陽(yáng)瑞銘石化技術(shù)有限公司）

催化裂化再生煙氣O2/CO/CO2分析中激光氣體分析儀的應(yīng)用

胡國(guó)東

（洛陽(yáng)瑞銘石化技術(shù)有限公司）

石油化工煉油廠重油流化催化裂化（FCC）再生煙氣的在線測(cè)量分析可以有效控制反應(yīng)-再生器的熱量平衡和燒焦強(qiáng)度，有助于催化劑最大程度的發(fā)揮其活性和選擇性。有效控制催化劑的使用，也是優(yōu)化再生工藝系統(tǒng)的重要手段。激光氣體分析儀基于半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（DLAS），克服了氧化鋯測(cè)氧儀和紅外線氣體分析儀的缺點(diǎn)，能夠適應(yīng)催化裂化惡劣的工況，采用無(wú)需采樣、原位測(cè)量方式，直接安裝在裝置再生煙氣管道上，維護(hù)量小，響應(yīng)速度快，準(zhǔn)確性高，應(yīng)用效果良好。

煙氣分析儀；激光吸收光譜；再生煙氣；激光氣體分析

石油化工煉油廠中重油流化催化裂化是生產(chǎn)汽油、柴油、干氣和液化石油氣的重要二次加工裝置。本裝置包括反應(yīng)—再生部分、主風(fēng)機(jī)及煙氣能量回收部分、分餾部分、吸收穩(wěn)定部分、氣壓機(jī)部分、余熱鍋爐及產(chǎn)汽部分。130℃原料油自常壓裝置進(jìn)入本裝置原料油緩沖罐，經(jīng)原料油泵升壓與頂循環(huán)油、輕柴油、循環(huán)油漿換熱，換熱后溫度至200℃左右和回?zé)捰突旌?，原料油霧化噴嘴進(jìn)入提升管反應(yīng)器，在此與高溫再生催化劑接觸并迅速升溫、汽化，在催化劑沿提升管向上流動(dòng)的同時(shí)，原料不斷進(jìn)行反應(yīng)，生成汽油、輕柴油、液化石油氣、干氣、等氣相產(chǎn)物，同時(shí)生成的焦炭覆蓋在催化劑表面，使其裂化活性逐漸降低，成為待生催化劑，反應(yīng)油氣與待生催化劑經(jīng)提升管反應(yīng)器出口粗旋迅速分離。進(jìn)入沉降器后，油氣經(jīng)單級(jí)旋風(fēng)分離器分離催化劑后，離開(kāi)沉降器進(jìn)入分餾塔。我們選擇了聚光科技生產(chǎn)的激光氣體分析儀。半導(dǎo)體激光吸收光譜（DLAS）技術(shù)通過(guò)對(duì)再生煙氣中O2、CO、CO2的在線直接分析，省去了采樣預(yù)處理系統(tǒng)，維護(hù)量大大降低，有利于再生工藝的優(yōu)化控制。目前，我們公司設(shè)計(jì)選用的激光吸收光譜氣體分析儀已經(jīng)在山東壽光魯清石化有限公司催化裂化再生煙氣分析中成功應(yīng)用。

1 技術(shù)原理及特點(diǎn)

1.1 激光氣體分析技術(shù)原理

半導(dǎo)體激光氣體分析系統(tǒng)基于國(guó)際領(lǐng)先的半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（DLAS）。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)測(cè)量具有某一特定吸收譜線的激光束在穿過(guò)被測(cè)氣體時(shí)發(fā)生的衰減信息，并根據(jù)激光強(qiáng)度衰減與被測(cè)氣體含量間的正比關(guān)系，分析獲得被測(cè)氣體的濃度。DLAS技術(shù)也是一種吸收光譜技術(shù)，它利用Beer-Lambert關(guān)系來(lái)定量分析半導(dǎo)體激光能量被被測(cè)氣體選擇吸收產(chǎn)生的衰減來(lái)獲得氣體的濃度。DLAS技術(shù)使用譜寬非常小且波長(zhǎng)可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器作為光源。因此，DLAS技術(shù)具有傳統(tǒng)非分光紅外分析技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些性能優(yōu)點(diǎn)。

安裝時(shí)只需將發(fā)射單元和接收單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)法蘭對(duì)準(zhǔn)固定在被測(cè)煙氣管道的兩側(cè)，即可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)煙氣分析。發(fā)射單元發(fā)出的激光束穿過(guò)被測(cè)煙氣，被安裝在管道相對(duì)方向上的接收單元中的光電探測(cè)傳感器接收，獲得的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)分析處理，根據(jù)激光吸收光譜算法得到氣體濃度信息，測(cè)量結(jié)果通過(guò)電信號(hào)傳入DCS系統(tǒng)。維護(hù)時(shí)只需將發(fā)射和接收兩端玻片上的灰塵和污漬擦凈即可，維護(hù)量很小，周期可以達(dá)到四個(gè)月以上。

1.2 激光分析儀特點(diǎn)

激光氣體分析儀由于采用了獨(dú)特的激光吸收光譜技術(shù)，能夠測(cè)量FCC煙氣中的O2/CO/CO2，并表現(xiàn)出相對(duì)于傳統(tǒng)氣體分析技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)。

主要表現(xiàn)為：

（1）原位在線測(cè)量。無(wú)需取樣預(yù)處理系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

（2）響應(yīng)速度快。直接在線測(cè)定可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，相比傳統(tǒng)分析技術(shù)，響應(yīng)速度大幅提高，有利于現(xiàn)場(chǎng)控制。

（3）維護(hù)量小。由于激光分析儀表無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)穩(wěn)定，故障率低，維護(hù)量小。

2 激光氣體分析儀在FCC再生煙氣分析中的應(yīng)用

再生煙氣的在線分析工藝點(diǎn)通常有三旋入口，三旋出口，煙機(jī)入口和煙機(jī)出口。經(jīng)過(guò)分析論證，我們選擇安裝在三旋入口煙道上，因?yàn)樵摪惭b點(diǎn)離反應(yīng)器距離近，更能夠反映出再生情況，同時(shí)，該安裝點(diǎn)可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線除污，不會(huì)帶來(lái)影響煙氣風(fēng)機(jī)工作的問(wèn)題。再生煙氣溫度都在650℃以上，含有腐蝕性的SO2和NOx氣體，而且三旋之前的煙氣包含了大量的粉塵，但激光分析儀能夠適應(yīng)惡劣的工況條件。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明，該儀器運(yùn)行穩(wěn)定。手工分析數(shù)據(jù)和儀器測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果表明，二者差別很小，說(shuō)明儀器測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 應(yīng)用效果

我們公司設(shè)計(jì)的山東壽光魯清石化有限公司FCC煙氣激光氣體分析系統(tǒng)于2012年10月底投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行良好，儀器采用直接在線安裝，響應(yīng)速度快，測(cè)量準(zhǔn)確，達(dá)到了期望的水平。經(jīng)考察了解到，中石化金陵分公司、中國(guó)石油天然氣有限公司玉門油田分公司、中國(guó)石化股份有限公司茂名分公司催化裂化再生煙氣激光分析儀使用效果都不錯(cuò)。實(shí)踐說(shuō)明激光氣體分析儀完全適合流化催化裂化工藝中的再生煙氣組分測(cè)量，為工藝操作提供了有效的指導(dǎo)依據(jù)，提高了FCC工藝操作水平。對(duì)于提高催化劑使用壽命，提高催化劑活性起到了有效的促進(jìn)作用，具有較高的推廣價(jià)值。

[1]陳俊武，主編.催化裂化工藝與工程.北京：中國(guó)石化出版社，2005.

[2]梁鳳印，主編.硫化催化裂化.北京：中國(guó)石化出版社，2006.

[3]劉英聚，張韓，編著.催化裂化裝置操作指南.北京：中國(guó)石化出版社，2005.

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