醋酸造气工艺水洗塔合成气在线红外分析仪的应用

ON-LINE ANALYSIS在线分析醋酸造气工艺水洗塔合成气在线红外分析仪的应用Application of On-line IR Analyzer for Synthetic Gasafter Washing tower in Acetic Acid Gasification Process杨小勇王强2刘骁21江苏索普(集团)有限公司(江苏镇江212006)2西门子(中国)有限公司(上海200120)摘要:针对醋酸造气工艺中水洗塔合成气测点的样气组成,就该测点的样气预处理系统设计作出评述,并结合西门子 Ultramat6红外分析仪的特点介绍在线分析仪在水洗塔合成气组分分析的应用。关键词:醋酸造气水洗塔合成气非分光红外分析仪多层检测器微流量传感器预处理系统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在醋酸造气工艺中,重要的在线分析仪应用点有1概述混合器出口、水洗塔出口、预脱硫塔入口和出口、精脱在线分析仪伴随着生产过程自动化的发展而出硫塔出口等。其中水洗塔出口是尤其关键的测点,为现,推动国民经济与科技不断发展。化工生产过程使了确保后期工艺顺利进行以及最终产品的质量,此测用在线分析仪进行质量控制、工艺监测和优化是化工点需要对合成气中的CO、CO2、CH4和H2进行监测。生产现代化的重要标志之一。分析仪表从实验室走向表1为该测点的参数。CH属于痕量分析,大量的CO对工业现场以后,在线分析系统在化工生产中的地位越CH,存在红外干扰,分析仪的选取必需能够去除CO的来越重要。在线分析仪表的合理设计、选用和安装是红外千扰。样气富含水分,为了确保分析仪器的正常工提高化工产品质量,实现优化控制的保证,也是化工作,必须在预处理系统中考虑除水。生产取得效益的关键醋酸是一种重要的基本有机化工原料,可衍生出2在线红外分析仪的选用数百种下游产品,广泛用于各行业。醋酸及下游产品的水洗塔出口合成气测点的分析事关后续工艺的顺生产与消费日益引起普遍重视。目前国内的醋酸造气利进行和居量.更求铀用的分析仪必须测量准工艺中,原料和富氧进入造气炉,造气炉中的炉气经确中国煤化工mat6型红外分析仪具一系列净化和分离工艺后,达到醋酸合成工艺对原料备CNMHG有效消除红外干扰,气的要求。确保准确分析。中明200年第7期www.cnim.cn75方数据在线分析ON-LINE ANALYSIS表1醋酸造气水洗塔合成气待测成分表样品状态气态1红外线源,可调采样点温度(C)432光学过滤器采样点压力Mpa(G3光束分离器浓度(Vo1%)4旋转电流驱动器洋品组成5斩光器最小正常最大6样气入口7样气室8参比气室H29样气出口10检測器,左11检测器,右H,O12微流量传感器0.0314滑动触头,可调002气体分子对不同波长的光线具有不同的吸收能力。由于各种气体分子内部结构的不同,各分子内部的能级差别巨大,能级之间的间隔也互不相同,这样就决定了气体分子选择性地吸收不同波长光线。针对气体分子的不同运动状态,对应的光线波长也有区图1 Ultramat6红外分析仪测量原理与基本构成别。可以归纳为:对于不同气体,其吸收波长各不相几乎同样程度地被上层检测气室和下层检测气室吸同。特定的气体分子具有特定的红外光吸收波段。研收。上层检测气室和下层检测气室通过微流量传感器究特定气体分子的吸收谱可以测定该成分在混合气体连接在一起,实现两层检测气室吸收的信号相减,这中的浓度种组合意味着吸收光谱的带宽很窄。光耦合器延长了Ultramat6气体分析仪采用交替红外双光束原下层检测气室的光程长度。改变光耦合器旋杆的位置理,并使用双层检测气室和光耦合器来分析、测量气可以改变下层检测气室的红外吸收,因此可最大限度体浓度。虽然每种气体的吸收波长各不相同,但也可减少某个干扰组分的影响能有部分重叠,这导致产生交叉干扰,给测量带来偏在合成气的应用中,可以通过设定光耦合器的位差。 Ultramat6采用多种措施来最大限度的提高分辨置消除CO对微量CH,分析的影响率,降低红外交叉干扰:(1)在分光气室中充满特定水洗塔出口的合成气含有大量的水分,由于水在的气体,起到滤光作用;(2)检测器的设计采用多层红外波段是广谱吸收,一旦有水进入红外分析仪的气结构,并配有光耦合器来降低交叉干扰;(3)在分析室,会对分析带来严重的干扰。 Ultramat6的分析气室仪内部加装特殊滤光片, Ultramat6红外分析仪测量被设计成可拆卸清洗,一旦凝液或杂质进入测量池,原理与构成见图1所示。可直接将测量气室拆卸并在清洁后装回原处,继续使微流量传感器是西门子的专有技术,完全不受传用统膜式传感器麦克风效应的干扰。通过测量脉冲气流导致电阻发生变化来分析样气浓度。3样气预处理系统的除水设计Ultramat6的检测气室被设计成多层结构,充满中国煤化工坏仪器部件,进入到了特定浓度的待测气体组分。位于光谱吸收波段的中分析CNMHG不含固态杂质,同时间波段的光优先被上层检测气室吸收,边缘波段的光还应避免在测量气室中出现水汽凝结因此需要设计76www.cnim.c200年第7期中阔低露長ON-LINE ANALYSIS在线分析一套合适的样气预处理系统。水洗塔出口合成气测点温度一般在1~5℃的预处理系统除了常规的降温减压、控制流量之外需分子膜式干燥管以干燥的仪表风作为驱动,除湿特别注意样气水分的去除。表1给出了样气的组分,其能力强(常温下可达到的最低露点温度是45°)、速中含有大量的水分。依据此应用点的工况,参考西门度快。样气经干燥后其组成和含量基本不变,气态的子公司在类似工况下的系统设计经验,此测点的预处水分子可以随意通过 Nafion管,而其他分析基本上不理系统除水部分设计如图2所示能通过。并且 Nafion具有很好的耐腐蚀性,一般无需维护仪表空气总管快速回路总管消耗量:0.5m3/hNafion管的最大弱点是不能分离液态水。如果液Q流量计态水进入 Nafion'管后会被吸收并蒸发,此过程产生相变并消耗能量, Nafion管由此变冷,从而引发水冷凝,脱硫器更多的水分使得 Nafion'管变得更冷,最终导致级联反应,直至失去干燥功能。由于考虑到工艺存在一定波动,旋风分离除水器出口可能存在液态水,所以在旋风分离除水之后加装压缩致冷器并监测湿度以保护下游的干燥管,达到更好的除水效果。自动排4结论冷却水冷却水在线分析仪的选择和预处理系统的设计均是影回水管凝液排放总管响整个应用的重要因素。为了保证在线分析仪的正常1列管式水冷却器2旋风分离除水过滤器投运及运行,不仅要选择性能优异的分析仪,还需保3防爆压缩机式冷却器;4分子膜式干燥管证样气预处理系统的完善程度和可靠性,在实际应用图2水洗塔出口合成气分析预处理系统除水部分中必须考虑各个测点的样品组成、环境影响等。设计思路:样气首先进入列管式冷却器冷却,气西门子 Ultramat6红外分析仪采用多种措施提高体温度降低到常温,冷却后的流体进入旋风分离式除分析仪的分辨率,降低红外交叉干扰影响。本应用中水过滤器进行气水分离,悬浮状态的水汽进入过滤器采用光耦合器位置调节结合 Ultramat6内部干扰补偿进行进一步的分离,分离后的气体经过气动球阀进入功能,可进一步降低红外干扰,提高分析结果的准确压缩机式冷却器,通过压缩机式冷却器气体的露点会度。可拆洗式的样品池提高了分析仪的现场适用性降低到5C左右,分离出来的液体从自动排液器排出,在此应用中,充分考虑了不同工况下的样气预处接着样品进入液体报警过滤器,液体报警器的信号控理系统除水措施,采取多重除水元件的级联设计,确制压缩机式除湿器的气动球阀,当样品中含有液体时保干燥样气被源源不断送入分析仪,也保护了预处理切断气路;气体出来后进入分子膜式 Nafion干燥管进系统中的元器件。步干燥,通过 Nafion管的气体露点将达到-10°C以参考文献上,仪表空气带走样气中的水汽;样品经过活性炭除1邓勃,王庚辰,汪正范,分析仪器与仪器分析概硫过滤器后进入后级系统,以免H2S影响CH4的分析论.化学工业出版社.2005:4~9.列管式冷却器采用热交换原理,利用冷却水对样2于洋在线分析仪器电子工业出版社,2006气降温。旋风分离除水器结构简单,启动快,维护方中国煤化工便,适于含水量较大的气体样品除水。虽然在理论上作者育CNMHG研究生,主要从事自动可以将样气温度降至-10~40℃C,但实际应用中设定的控制和在线检测的工程应用中阚低霉長200年第7期www.cnim.cn7