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烟气分析仪在催化装置的应用

摘要:介绍烟气分析仪在重油催化装置的应用意义和在选用分析仪方面应考虑的问题,以及EL1020烟气分析仪在我公司第二套催化装置使用情况。EL1020烟气分析仪在我公司第二套催化装置两年多以来,分析义的分析数据与化验室的传统分析数据具有较好的符合性,数据偏差在小,能及时准确地把分析数据传送到操作台,满足工艺的使用要求。

关键词:烟气 红外线 特征频率 PLC

1 概述

烟气在线分析仪在我公司的两套催化装置上都得到了很好的应用,为工艺操作人员准确地调整参数起到了重要作用,所以根据使用环境选对分析仪十分重要。2005年我厂对第二套催化装置进行了改造,为了更好、准确地分析烟气中组分的含量,我厂新引进了两台ABB EL1020烟气在线分析仪,自从投用以来,分析仪都能运行平稳,分析数据准确,完全满足了工艺操作员用此表参与控制一些参数的要求。但有时也会出现一些不可预见的问题,但经过分析处理或进行改造后都得到了解决,在这一年的工作中,我也学到了很多技术知识,也积累了一些维护上的经验。

2 烟气分析仪的应用意义

在重油催化裂化生产中,分析再生器中烟气成分至关重要。烟气中氧含量过低,催化剂烧焦不好,造成结焦,直接影响产品质量;氧含量过高,能耗增加,氧气在再生器中发生二次燃烧,其内部温度升高易烧毁再生器的衬底,影响“两器”正常生产。所以选用一台好的烟气在线分析仪尤为重要。

3 选用分析仪应考虑的因素

3.1 烟气分析中存在的问题

在整个烟气分析中,困难在于烟气中的成分复杂(含大量的粉尘和水等)。会影响测量结果,甚至损坏分析仪,烟气中含有大量的水、粉尘和硫化物。粉尘和水合成泥状物易堵塞管道,使仪表停用;硫化物易腐蚀分析仪器件,影响长期运行、不利于先进控制的应用。清除样品烟气中的粉尘和水是整个分析过程的关键。设计合理的预处理系统是保证分析仪表准确量和长周期运行最重要的环节。

3.2 分析仪类型的选用

分析烟气中混合气体的方法有多种。采用色谱分析法复杂且不经济,采用红外分析法则简单可行。对于不同的分子化合物,每种分子只能吸收某一波长范围的红外辐射能,既每种分子化合物都有一个或几个特定的吸收频率,叫特征频率。CO、CO2有其固定的特征频率,因此烟气中的CO、CO2含量很容易被检测出来。

红外分析仪还有以下几个方面的优点:

①良好的选择性。对于多组分的混合气体,不管背景气中的干扰组分浓度如何变化,它只对待测组分的浓度有反应;②分析范围广;

③分析周期短、影响时间快;

④可同时测量若干个组分。

3.3 预处理系统的选用

大部分过程分析仪比较昂贵,对进入分析仪的样品温度、压力、水、腐蚀性、灰尘量等条件要求严格。针对不同的样品必须选用不同的预处理系统。从再生器出来的烟气中含有大量的水、粉尘和硫化物,这些组分不能进入分析仪。选用的分析易预处理系统必须满足以下要求:

①能够除去影响测量精度、腐蚀分析仪的组分(如粉尘、水和硫化物等);②选用于处理系统设备不能影响组分的正确测量。

预处理系统主要由三部分组成:二级除尘系统、二级除水系统和反吹辅助系统。

二级除尘系统结构组成:

当被测样气经伴热线在等温状态下,快速到达π型过滤器,大量粉尘烟气从π型过滤器的下部排除,经水洗罐水洗后排入地沟。只有少量烟气从π型过滤器的上部以等温方式引出,进入下一级除尘系统。二级除尘系统主要由MOTO罐过滤器和反吹蒸汽组成。MOTO管过滤器里的网状过滤芯,可以滤掉1μm以上的粉尘。反吹蒸汽定期吹扫MOTO罐,保证其通畅。由于烟气被引入预处理系统后,温度从600~800℃急剧下降,凝析出大量的水。这些水分如果和粉尘混合,会形成泥状物,堵塞管道和过滤器,因此必须避免在除去粉尘之前形成水分。为了达到这个目的,在一级和二级粉尘处理系统中加装伴热蒸汽线。选用温度为250℃,压力为1MPa的蒸汽,使样品烟气在传输过程中处于一种绝对热过程,防止水分凝析。

二级除水系统结构组成:

烟气中的粉尘被除去后,样品气进入水处理系统进行除水处理。根据装置烟气中含水量大的特点,选用二级水处理系统除水。因使用涡流冷凝除水器比半导体冷凝除水器安全、且防爆能力强,故第一级采用方便实用的涡流冷凝除水器。只需合理地调节动力风风压,就能将样气温度冷却到3℃左右,达到最佳除水效果。若该温度过高,达不到除水效果;温度太低,易结冰,堵塞样气管道。第一级可以除去98%以上的水分。经过第一级除水之后,样气中只有极少量的水分。为了更干净的除去水分,保证分析仪测量精度和提高使用寿命,有必要选用二级除水器。二级除水器由干燥罐、监示罐和脱水罐组称,干燥罐中充满氯化钙试剂,脱水罐及时自动排除干燥罐溢出的水分,监示罐可以清晰地观察经过预处理后的样品气,经过二级除水后,样气可以达到分析仪要求。

反吹辅助系统(PLC控制)组成

反吹辅助系统由PLC控制器和若干台两位三通阀组称,主要功能为反吹扫残留在管道和过滤器中的粉尘,管道始终保持干净通畅,保证分析仪表长周期运行。

4 EL1020烟气分析仪在我公司第二套催化装置使用情况和常见处理方法EL1020烟气在线分析仪其工作原理是基于某些气体对不同波长的红外线辐射具有选择性吸收的特性,其吸收程度取决于被测气体的浓度。自投用以来,仪器基本上都能保持长期平稳运行,分析数据相对准确,误差较小,精度高。但偶尔也有一些小问题发生。比如:因环境影响分析仪出现零点漂移,没有样气等。通过这一年的日常维护,也积累了一些维护经验和常见问题处理方法。

常见故障:

4.1 没有样品气

4.1.1 采样器堵:烟气中含有催化剂等杂质和水,采样器口里的过滤器长时间不清理会堵死,当出现灰堵情况时,拆掉取样器上盖,拿出过滤器用风清理即可,但拿过滤器是要小心,因烟气温度较高,取样口的一次阀也可能泄漏,小心人身安全。

4.1.2 导管:导管堵或导管有漏点,导管堵也是由于杂质进入导管引起。漏点是由于长时间介质腐蚀,某处管壁变薄,出现沙眼,样气被泄漏。这种状况只能割管,焊接。今年5月份我们对取样器和导管进行了改造,效果比较明显,已正常使用5个月之久。

4.2 读数不准确

4.2.1 零点漂移:因环境影响分析仪出现零点漂移,分析数据偏高或偏低,处理方法使用标准气对分析仪进行标定。

4.2.2 仪器精度下降:分析仪运行时间过久,有些部件出现老损状况,造成分析仪精度下降,更换新部件是最好的处理方法。

5 结论

分析仪在化工领域的应用非常广泛,随着科技的不断发展,分析仪器仪表所发挥的作用也将愈显着,但我对它们还不是很熟,还须更好的了解、学习,从日常维护中总结经验,争取尽早把它的使用和维护知识熟练掌握,保证生产的持续正常进行。


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