在線氣相色譜分析儀在甲醇裝置中的應(yīng)用

王高嶺

(洛陽三隆安裝檢修有限公司 , 河南 洛陽 471012)

在線氣相色譜分析儀因分析準確,數(shù)據(jù)具有實時性,在煤化工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,其分析數(shù)據(jù)是工藝操作人員調(diào)節(jié)工藝過程的重要依據(jù),分析儀的維護至關(guān)重要。但由于生產(chǎn)工藝存在偏差,使用過程中檢測性能要求不同,導(dǎo)致在線氣相色譜分析儀運行過程中問題較多。本文以煤制甲醇生產(chǎn)工藝為例,其連續(xù)生產(chǎn)過程中有一氧化碳、氫氣、二氧化碳、硫化氫、甲醇等組分產(chǎn)生,這些組分對產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)有很大影響,需要在工業(yè)生產(chǎn)過程中實時監(jiān)測分析并不斷優(yōu)化工藝流程。本文根據(jù)在線氣相色譜分析儀的工作原理和具體結(jié)構(gòu)形式,提出了氣相色譜分析儀的故障排除及維護方法。

1 在線氣相色譜分析儀介紹

本文以西門子MAXUMTMedition Ⅱ在線氣相色譜分析儀為例,該分析儀主要由樣品預(yù)處理系統(tǒng)、進樣閥、色譜柱、檢測器、管路連接和系統(tǒng)控制器組成。

在線氣相色譜分析儀通過取樣裝置將工藝樣氣從工藝管道中取出,經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)過濾、減壓、調(diào)溫、干燥等過程進入色譜分析儀進行特定組分分析。樣氣通過取樣50閥在載氣推動下進入色譜柱,按照色譜柱特性逐一分離樣氣,檢測器對樣氣組分濃度定性和定量分析,并將組分濃度信號轉(zhuǎn)變成微弱的電信號,再經(jīng)放大電路進行數(shù)據(jù)處理,最后在系統(tǒng)控制器顯示記錄并遠傳至DCS。煤制甲醇裝置氣化工藝在線氣相色譜分析儀預(yù)處理系統(tǒng)如圖1所示。

取出的樣氣從截止閥進入預(yù)處理系統(tǒng),通過壓力表調(diào)節(jié)進入預(yù)處理裝置的流量,利用快速回路提高樣氣流速和工藝響應(yīng)時間,同時具有穩(wěn)定樣氣流量的作用。旋風(fēng)冷卻器通過儀表風(fēng)對樣氣降溫后進入氣液分離罐,利用球閥定期排放樣氣中分離出來的水。從氣液分離罐頂部出來的樣氣進入聚結(jié)過濾器再次除去樣氣中的微量水,從聚結(jié)器過濾器出來樣氣通過三通閥,用于流路標定和進樣切換。

圖1 在線氣相色譜分析儀預(yù)處理系統(tǒng)

工藝氣組分主要包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等。采用了熱導(dǎo)檢測器,這是一個對大多數(shù)組分呈中等靈敏度的濃度響應(yīng)檢測器,有6個獨立的測量池和2個參比池。熱導(dǎo)檢測器主要是利用被測氣體與載氣間熱導(dǎo)率的差別,應(yīng)用惠斯通電橋原理使測量電橋產(chǎn)生不平衡電壓,從而測出組分濃度。

在線氣相色譜分析儀色譜柱主要由預(yù)分柱和分離柱組成。預(yù)分柱是將被測組分與不被測組分做預(yù)先分離,通過前吹、反吹和中心切割等柱切選擇實現(xiàn)被測組分有選擇進入分離柱。分離柱是將被測混合組分按照分離柱特性逐一分離成單一組分,實現(xiàn)物質(zhì)組分定量與定性分析。

2 在線氣相色譜分析儀工作過程

氣相色譜分析儀取樣閥采用的是10通道的50型閥控制樣氣進入色譜分析儀,完成定量、分離和檢測的任務(wù),色譜分析儀工作過程如圖2所示。

圖2 在線氣相色譜分析儀工作過程

當(dāng)取樣閥50型閥膜片閥關(guān)閉處于取樣狀態(tài)時,10通道膜片閥走實線。樣氣連續(xù)不斷從膜片閥1口進入,經(jīng)1口、2口、定量管、9口和10口組成一個通路;一路載氣經(jīng)3口、4口、分離柱、TCD檢測器組成一個通路;另一路載氣經(jīng)6口、5口、預(yù)分柱、8口、7口排放口排放,實現(xiàn)樣氣的定量和管路的吹掃。

當(dāng)取樣閥50型閥膜片閥打開處于分析狀態(tài),10通道膜片閥走虛線。載氣從3口進入,驅(qū)動2口和9口之間的定量管內(nèi)樣氣進入預(yù)分柱,對樣氣進行初步分離,從預(yù)分柱出來的樣氣進入5口經(jīng)過4口進入分離柱,對樣氣成分徹底分離,最終以分離的狀態(tài)進入TCD檢測器進行分析測量。

3 故障排除及維護案例

3.1 事例1

甲醇合成裝置一臺西門子MAXUMTM edition Ⅱ型氣相色譜分析儀(測量一氧化碳、二氧化碳、氫氣、硫化氫,TCD熱導(dǎo)檢測器),工作過程中出現(xiàn)一氧化碳組分測量值為零,對照譜圖進行查看,發(fā)現(xiàn)出峰時間提前。

故障分析:①色譜柱分離不開,一氧化碳和二氧化碳出峰重疊;②檢測器靈敏度太低,少量組分檢測不出來;③檢查色譜流量,色譜排放口是否暢通;④檢查配置標準介質(zhì)背景氣不合適。處理方法:①查看載氣氫氣壓力值是否符合設(shè)定值;②根據(jù)原始出廠文件檢查流量,調(diào)整壓力使流量在出廠文件范圍內(nèi);③檢查配置標準氣背景氣是否合適;④修改積分事件中的出峰時間。

3.2 事例2

氣化裝置一臺西門子MAXUMTM edition Ⅱ型氣相色譜分析儀(測量一氧化碳、二氧化碳、氫氣,TCD熱導(dǎo)檢測器),一氧化碳、二氧化碳出峰雜亂不規(guī)則,色譜輸出信號不準。

故障分析:①載氣氫氣壓力值偏低,樣氣進入定量管不準,導(dǎo)致保留時間增大;②色譜流量未在要求設(shè)定范圍內(nèi);③50閥出現(xiàn)內(nèi)漏。處理方法:①檢查載氣氫氣壓力,調(diào)整載氣量;②根據(jù)原始出廠文件檢查排放流量,調(diào)整壓力使流量在出廠文件范圍內(nèi);③更換50型閥;④更換50型閥膜片。

3.3 事例3

氣化裝置一臺西門子MAXUMTM edition Ⅱ型氣相色譜分析儀(測量一氧化碳、二氧化碳、氫氣,TCD熱導(dǎo)檢測器),50型閥壓力無法控制,分析儀無法進樣,儀表無法正常測量。

故障分析:①載氣氫氣或氮氣壓力太大或太小;②氣源壓力不足;③氣路中有漏點;④EPC出口氣路堵塞。處理方法:①查看載氣氫氣和氮氣壓力是否符合設(shè)定值;②查看氣源壓力是否符合設(shè)定值;③試漏液檢查氣路中是否有泄漏點;④脫開EPC進氣接口,壓力下降,判定EPC模塊正常;⑤檢查50型閥進樣管是否有堵塞;⑥調(diào)整排放流量。

4 總結(jié)

本文對西門子MAXUMTM editionⅡ在線氣相色譜分析的預(yù)處理系統(tǒng)、檢測器、色譜柱等結(jié)構(gòu)原理和工作過程進行了系統(tǒng)分析,闡述了在線式氣相色譜分析儀的故障排除及維護方法,為在線氣相色譜分析儀長期穩(wěn)定運行及精確測量提供了理論依據(jù),確保在煤制甲醇工藝生產(chǎn)過程的可靠運行。