CN105396838B

CN105396838B - 一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法

Info

Publication number: CN105396838B
Application number: CN201410447942.4A
Authority: CN
Inventors: 米钰林; 周德文; 丁桓; 向邹文; 袁强
Original assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Sichuan Vinylon Works
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Sichuan Vinylon Works
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN105396838A

Abstract

本发明公开了一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，采用吹扫气对载线激光分析仪的信号接收光学视窗进行吹扫，其关键在于：所述吹扫气中包括炔烃气体、N₂、O₂和CO，其中O₂含量低于0.10%，CH₄含量低于4%。本发明中确保了激光分析仪透过率维持在90%以上，对光学视窗进行清洁处理，保证了工艺介质中的炭黑粉尘，水滴不会沉积在激光分析仪光学信号接收视窗上。通过对吹扫气源的选择，既确保激光分析仪的稳定运行，又不将外部气体带入工艺气质内而影响产品质量。

Description

一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法

技术领域

本发明涉及天然气部分氧化制乙炔工艺，尤其涉及天然气部分氧化制乙炔工艺中氧含量分析仪的载线检测方法中用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法。

背景技术

天然气部分氧化制乙炔工艺，原料天然气和氧气经过预热后在裂解装置核心设备乙炔炉中发生部分氧化反应生成裂化气，裂化气经除尘处理后离开乙炔炉，在乙炔炉下游的压缩装置，将裂化气压缩至1.1 MPa，压缩后的裂化气进入提浓装置，裂化气在提浓装置通过溶剂（NMP）的选择性吸收被分离成三种气体混合物：乙炔、尾气和高级炔烃气体（简称HA）。乙炔被回收达到至少99.10％的纯度，作为产品送到下游的聚乙烯醇车间做原料。尾气中含有难溶于吸收剂的气体，除了甲烷、二氧化碳、乙烯和氮气外，主要是氢气和一氧化碳，作为产品送到下游的甲醇车间做原料。

从裂解装置乙炔炉出来的裂化气中所含碳黑量很高，在这种情况下不能用于进一步加工。所以，在电滤器中使碳黑除到10mg/m³以下。电滤器安有施加负电压的放电电极。沉淀电极排列在放电电极之间，被高压电电离了的水滴所包围的碳黑就沉淀在电极上。然后从电滤器顶部通过冲水将炭黑除去。

为确保装置的安全稳定运行，在裂解装置电滤器出口设置载线氧含量分析仪，实时对裂化气中的氧含量进行监测。由于天然气部分氧化制乙炔裂解装置生产的裂化气中含有较大量的粉尘和聚合物，以前所采用的常规氧含量分析仪需要一个预处理系统对样品气进行处理，然后再进行分析，导致预处理系统经常出现取样管道堵塞的问题,需要仪分人员每天对每个取样管至少疏通一次，造成仪分人员工作量非常大，由此带来的人为误操作概率、设备的运行维护费及故障率都较高。更重要的是采样预处理系统工艺气体流通时间长，引起整个载线分析系统响应时间严重延迟，使测量结果不能实时的反应被测介质中的真实氧含量，对实际生产的指导性不强，存在潜在安全隐患。

载线激光分析仪作为一种新型的检测仪器，用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。半导体激光在线气体分析仪采用可调谐半导体激光吸收光谱技术，较好地解决背景气体的交叉干扰和粉尘污染对测量的干扰，具有无需采样预处理系统、现场安装测量、测量精度高、响应速度快等优点。广泛用于钢铁冶金、石油化工、生化制药、环境保护、航空航天及其他需要进行气体检测分析的场合。

载线激光分析仪主要由发射单元、接收单元和中央分析仪器三部分构成，发射单元发出的激光束穿过被测管道,被安装在直径相对方向上的接收单元中的传感器接收，获得的测量信号通过线缆传输到中央分析仪器。中央分析仪器对测量信号进行分析，得到被测气体浓度。激光氧分析仪设备较简单，便于维护，并且在设计上有防堵的吹扫氮气，保证检测系统光学接收视窗的清洁。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，保证激光分析仪稳定运行的情况下，实现对其清洁处理过程，同时确保工艺介质不受外界气质的影响，保证下游装置的产品质量氮气含量不超标。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，采用吹扫气对载线激光分析仪的信号接收光学视窗进行吹扫，其特征在于：所述吹扫气中包括炔烃气体、N₂、O₂和CO，其中O₂含量低于0.10%，CH₄含量低于4%。

所述吹扫气中H₂含量为50%～65%，CO含量为20%～35%，CH₄含量为3%～4%。

所述吹扫气中H₂含量为25%～45%，CO含量为35%～55%，CH₄含量为2%～3%。

所述吹扫气中H₂含量为30%～40%，CO含量为40%～60%，CH₄含量为3%～4%。

所述吹扫气中含有H₂为60%，CO为30%，CH₄为5%，C₂H₄为0.25%，N₂为0.8%，CO₂为3.85%，O₂为0.09%，C₂H₂≤0.01%。

所述吹扫气的流量为12NM³/H。

所述吹扫气的吹扫压力为0.55～0.65MPa。

本发明采用载线激光分析仪消除了带有采样预处理系统的常规载线氧含量分析仪反应滞后、维护工作量大的缺点，保证了工艺运行的安、稳、长运行，提高自动控制和管理水平，有利于控制非计划停车，减少备品、备件的费用，减少仪分人员的维护工作量。同时能较好地解决背景气体的交叉干扰和粉尘污染对测量的干扰，达到测量精度高、响应速度快的目的。

利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。采用可调谐半导体激光吸收光谱技术，较好地解决背景气体的交叉干扰和粉尘污染对测量的干扰，具有无需采样预处理系统、现场安装测量、测量精度高、响应速度快等优点。

通过与原有的分析仪的效果比较可以得出：

① 激光分析仪精度高，检测灵敏高。反应出的情况更接近真实值，能够更有效的保证生产的安全运行。

② 激光分析仪不需要预处理系统，运行周期长。激光氧分析仪设备较简单，便于维护，并且在设计上有防堵的吹扫气，保证了检测系统的清洁。

③ 激光检测分析仪运行平稳。

④ 由于仪器中无运动部件和消耗部件，维护和标定工作量非常少。该分析仪运行较稳定，减少了校表过程中发生事故的风险性。

⑤ 安装检修简单，它直接在过程气体管道相对的两侧开两个圆孔并焊接两个DN50焊接法兰，将根部阀和仪器法兰安装到焊接法兰上，发射单元和接收单元及中央分析仪通过自身锁箍安装到仪器法兰上。

⑥ 维护和标定简单实用。维护时，只需关闭根部阀，拧下锁箍，擦净光学视窗后再拧上锁箍即可。标定时，只需关闭根部阀，拧下锁箍，将发射单元和接收单元安装在标定管上，通入标气，操作中央分析仪器或PC功能菜单即可完成标定。

本发明中确保了激光分析仪透过率维持在90%以上，对光学视窗进行清洁处理，保证了工艺介质中的炭黑粉尘，水滴不会沉积在激光分析仪光学信号接收视窗上。通过对吹扫气源的选择，既确保激光分析仪的稳定运行，又不将外部气体带入工艺气质内而影响产品质量。

附图说明

图1为本发明中载线激光分析仪的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

在选择的吹扫气源必需满足以下几个条件：1.气源介质干净，供应稳定，压力及流量温度等工艺指标满足要求；2.该吹扫介质进行系统后，不会对下游提浓装置产品质量造成影响；3.该气源价格便宜，适于长期使用；4.该气体吹扫激光分析仪后不会影响检测的准确性。在进行广泛筛选后，决定采用下游提浓装置的副产物尾气替代氮气作为吹扫气的气源。

提浓装置副产物尾气的主要成分为：H₂含量约50%～65%，CO含量约20%～35%，CH₄含量约3%～4%，少量其它炔烃，少量氮气，微量氧气。与天然气部分氧化制乙炔的裂解工段生产的工艺气组分接近，能够满足吹扫工艺的需要。但尾气中含有微量的氧气，可能对激光分析仪的检测准确性造成影响。针对尾该问题技术人员通过现场实验等方式进行了深入仔细的对比和研究。结果如下表所示：部分氧化法制乙炔提浓装置的尾气组成情况能够满足载线激光分析仪的要求，不会对检测效果造成较大的影响。

在部分氧化制乙炔的装置上，对载线激光氧含量分析仪的要求在0.00～0.70%之间，因此氧含量载线激光分析仪在提浓装置开停车的状况下30%的波动不会对装置的运行产生影响。针对尾气中可能存在的初始开车阶段氧气含量超标的情况，可以通过在开停车初期对吹扫气源的切换进行合理规避和处理，避免尾气中过高氧含量对激光载线检测仪的影响。

进一步的，经研究发现，若吹扫气中的H₂含量约30%～40%，CO含量约40%～60%，CH₄含量约3%～4%，少量其它烃类，少量氮气，微量氧气。

或者吹扫气中的主要成分为：H₂含量约25%～45%，CO含量约35%～55%，CH₄含量约2%～3%，少量其它烃类，少量氮气，微量氧气。

以上两种吹扫气均可以满足要求，最后吹扫气只要满足H₂含量低于0.10%，同时CH₄含量低于4%均能满足本设备的需要，满足吹扫气工艺的需要。

如图1所示，在吹扫设备中采用增加连通管线1将反吹氮气和反吹尾气联通，切换使用。装置初开车无尾气或尾气质量不合格时，使用氮气作为吹扫气；提浓运行正常后切换气源，使用尾气作为吹扫气；从而避开了可能因吹扫气质量不合格造成的激光分析仪误动作的事件的发生，保证了系统稳定运行。

在本发明中调整了吹扫气的压力和流量进行了实验性的调整，并且取得了良好的效果。尾气通过自力式减压阀，将提浓装置来的尾气由0.85～0.95MPa减压至0.55～0.65MPa满足吹扫气源的压力要求。从而将原有氮气的0.35～0.45MPa的吹扫压力提高到0.55～0.65MPa，吹扫气的流量也由12NM³/H提高到20NM³/H，从而使得吹扫气的流量和压力远远超过了原有标准，对激光信号接收视窗达到了更好的吹扫效果。单台激光分析仪激光信号接收视窗的透过率的维护次数从以往的1周两次降低到1月一次。大大提高了激光分析仪的光学接收视窗的透过率，降低了维护次数，减少了仪分人员的维护工作量，保证了设备的长周期运行。

本发明载线激光分析仪的创新性运用，有效减少了因常规载线氧含量分析仪反应滞后，导致氧含量超标而造成的非计划停车，确保了装置安稳长运行，有力地支持了装置节能降耗工作的开展。较为彻底地消除了带有采样预处理系统的常规载线氧含量分析仪反应滞后、维护工作量大的缺点，保证了工艺运行的安、稳、长运行，提高自动控制和管理水平，有利于控制非计划停车，大大的减少了备品、备件的费用，减少了仪分人员的维护工作量。

本发明载线激光分析仪的创新性运用中通过对防堵反吹系统的改进，提升了防堵反吹系统的运行效果，提高了激光分析仪的光学接收视窗的透过率，大大地降低了维护次数，减少了维护工作量，保证了设备的长周期运行。从而减少进入主工艺系统的氮气量，改善了下游提浓装置的产品质量。

Claims

1.一种用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，采用吹扫气对载线激光分析仪的信号接收光学视窗进行吹扫，其特征在于：所述吹扫气中包括炔烃气体、N₂、O₂和CO，其中O₂含量低于0.10%，包含在炔烃气体中的CH₄含量占整个吹扫气的比例低于4%，其中吹扫气为部分氧化法制乙炔提浓装置的尾气，在吹扫设备中采用增加连通管线将反吹氮气和反吹尾气联通，切换使用，装置初开车无尾气或尾气质量不合格时，使用氮气作为吹扫气；提浓运行正常后切换气源，使用尾气作为吹扫气。

2.如权利要求1所述的用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，其特征在于：所述吹扫气中H₂含量为50%～65%，CO含量为20%～35%，CH₄含量为3%～4%。

3.如权利要求1所述的用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，其特征在于：所述吹扫气中H₂含量为25%～45%，CO含量为35%～55%，CH₄含量为2%～3%。

4.如权利要求1所述的用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，其特征在于：所述吹扫气中H₂含量为30%～40%，CO含量为40%～60%，CH₄含量为3%～4%。

5.如权利要求1所述的用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，其特征在于：所述吹扫气的流量为12NM³/H。

6.如权利要求1所述的用于载线激光分析仪的信号接收光学视窗的吹扫方法，其特征在于：所述吹扫气的吹扫压力为0.55～0.65MPa。