炼油装置在线分析仪取样预处理系统的设计探讨

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石化生产装置中在线分析仪表的选择与应用

石化生产装置中在线分析仪表的选择与应用摘要：在线分析仪表在石油化工企业生产装置的生产过程中发挥着重要的作用，在线分析仪表实现了实时分析和提高了数据分析的及时准确性，在一定程度上节约了化工生产过程的生产成本，进一步提高了化工产品的质量和转化率，并有效地避免分析样品对环境造成的污染。

因此，本文主要围绕石油化工生产装置中在线分析仪表的选择及应用分析，以提高石油化工在线分析仪表的测量准确性。

关键词：在线分析仪表；样品处理；选择；自动采样前言在石油化工生产过程中应用的在线分析仪表又称之为过程分析仪表，具体指的是在工业生产环节或是其他源流体现场进行安装的能够自动连续测量被测介质的组成或是物理参数的仪器。

一般来说都是采取现场安装的方式来进行在线分析仪表安装，自动采样、预处理、自动分析、处理与传输信号，可以实时监测生产环节中的生产工艺介质，同时通过DCS进行控制来完成调节，确保工艺达到相应标准要求。

采样系统运行的高效性是在线分析仪表的重点，其中在进行采样系统设计中，需要注重关注分析仪的选用、使用与测量对象，所以做好在线分析仪表的选择与应用尤为关键。

1石油化工生产装置中在线分析仪表的组成通常线测量系统主要由预处理装置和样品在线分析两大系统共同组成，且为了有效地确保在线分析仪表测量及控制的准确性，一般需要在取样点或独立保护装置中放置在线分析仪表。

另外，为了有效地保证样品得以从管道设置内部提取并对其进行有效分析，需将自带切断阀的探头设计到取样装置内。

同时，对于样品的初级处理来讲，通常可以利用前级预处理装置来完成，而后续处理则需要利用预处理装置来完成，且还具备样品分配和流路切换等性能，进而使在线分析仪表更好地达到样品温度和净化等相关参数方面的实际需要。

此外，DCS控制系统可以对电缆远传送来的相关信息电信号进行接收，进而得以及时有效地结合相关数据信息去调整和控制相关工艺及流程。

2常用在线分析仪表的选择及其分类一般来讲，在监测变换气、水煤气还有合成气等气体时均可以应用气相色谱分析仪来进行，但如果对其数据进行判断后不能满足相应的工艺流程时，应当及时禁止进行下一道工序。

大型炼化装置机组在线监测系统的设计与选型

ｄｖｌｐｎｒｎｆＩｅｎｔｏｉｇ．Ｏｎｌｎｎｔｒｎｇ，ａｍｉｋｇｐｅｉｔｖｉｔｎｎｅｍａａｅｎｔｅｅｏｍｅｔｔｅｄｏｎｔｒｅｆＴｎｓｈ－ｉｅｍｏｉｏｉｌａｒｌｎａｅ，ｒｄｃｉｅｍａｎｅａｃｎｇｍｅ
（ＩＯＥｎｉｅｒｇＩｃｒｒｔｎＢｉｇ１００，ｈｎ）ＳＮＰＣＥｇｎｅｉｏｏａｉ，ｅｉ０１１Ｃｉｎｎｐｏｊｎａ
ＡｂｔａｔＴｅａｔｍａｉａｄｉｔｌｇｎｖｌｆｈｎｌｅｍｏｉｒｇｓｓｅｆｒｕｉｓｂａｅｎｏｓ — ｓｒｃ：ｈｕｏｔｎｎｅｌｅｔｅｅｅｏ — ｎｎｔｉｙｔｍｎｔｍｕｔｅｆｃｄａｄｃｎｉｃｉｌｏｔｉｏｎｏｓｄ
ＤｅｉｎａｄｅｅｔｏｆＯｎ－ｉｅＭｏｉｏｉｙｔｍｏｓｇｎＳｌｃｉｎｏｌｎｎｔｒｎｇＳｓｅｆｒ
ＬａｇｆｎｎｇＥｑｐｍｅｔｒｅＲｅｉｉｕｉｎｓ
ＬＵｅ —ｘａＸＵａ — ｕｎＩＹｕｉｎ，Ｘｉｏｇａｇ
断和自动预测系统是物联网的发展方向，在线监测、报警联动案管理、预决策支持是保证大型炼化装置
设备安全稳定运行的重要保证。
关键词：在线监测系统；故障自动诊断；故障自动预测；物联网
中图分类号：Ｈ６Ｔ８５文献标志码：Ａ
２１第１（２１）０２年期总３期

浅谈预处理系统在分析仪表应用中的关键性

《装备维修技术》2021年第2期—347—浅谈预处理系统在分析仪表应用中的关键性杨高元刘彦杜修成刘飒（中国石油兰州石化公司，兰州市 730060）当在线分析仪表的传感元件不直接安装在工艺管道或者设备中时，都需要配备样品处理系统。

样品处理系统是将一台或多台在线分析仪器与样品气、排放点连接起来的系统，其作用是保证分析仪表在最短的滞后时间内得到有代表性的样品，样品的状态（温度、压力、流量和洁净程度）适合分析仪器所需要的操作条件。

分析仪器能否用好，除了分析仪器自身，更关键的是取决于样品预处理系统的完善程度和可靠性。

因为分析仪无论如何先进和精密，分析精度也要受到样品的代表性、实时性、和物理状态的限制。

事实上，样品预处理系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要多，样品预处理系统的维护量也往往超过分析仪本身，可见，预处理系统的关键性应该与分析仪等同。

一：预处理系统的基本要求：（一）、使分析仪得到的样品与工艺管线或设备中物料的组成和含量一致；（二）、工艺样品的消耗量最少；（三）、易于操作和维护；（四）、能长期可靠工作；（五）、系统构成尽可能可靠简单；（六）、采用快速回路以减少样品传递滞后时间；二：特殊预处理系统列举：（一）、乙烯裂解气预处理系统；（二）、丁二烯抽提装置预处理系统；（三）、催化裂解再生烟气预处理系统；（四）、高温含水含尘烟道气预处理系统；（五）、合成氨装置转换、变换高温高含水预处理系统；三、全密度聚乙烯装置反应器气相色谱预处理系统现状：全密度聚乙烯装置由两台气相色谱仪4AT4001A 和4AT4001B 同时对K4003循环气压缩机出口的H2、CH4、C4H8-1、C2H4、C2H6、N2、ICA、C6H12-1、C4inerts、C6inerts 十种组分的含量分析，其中七种组分参与工艺过程的先进控制和优化控制。

这两台色谱自装置开车运行以来，一直投运正常且能够为工艺生产提供实时准确的分析数据，指导工艺生产。

甲烷红外分析仪的预处理系统改造分析

工业技术
■Ｉ
甲烷红外分析仪的预处理系统改造分析
韩丰浩
ｆ摘
段
勇
８３３６００）
（独山子石化公司炼油厂仪表车间
要】本文主要介绍甲烷红外分析仪的组成和工作原理，以及它在使用过程中出现的问题，针对出现的问题，利用涡流管和套管式加热器，对预处理涡流管套管式换热器
文章编号：１００９－９１４Ｘ（２０１３）３４－０３２３－０１
３．２．２套管式换热器
２。分析仪预处理系统螬构及存在的问题由于样品温度较高且含有水分，不适宜直接进入分析仪分析，进分析仪
前需要对取样分析的气体进行降温脱水预处理，分析仪对进入测量室内样气的温度和含水量质量要求较高，样品的质量直接影响分析仪分析数据的准确性和稳定性。目前预处理部分有两级冷凝脱水设备，其中一级冷凝脱水设备使用水拎却方法，二级脱水冷却设备使用涡流管制冷冷却，目前主要问题出现在～级水冷脱水设备上，主要原因是热交换器进出冷却水压差太小，同时设备安装在一定高度的平台上，水压需克服一部分重力的压力，导致冷却水
接头出细管一端焊接封闭后制作而成，经过２倍打压试漏正常后方投用，样
气管线使用卡套连接。３．２．３方案实施性将预处理一级冷却部分增加一级空气冷却单元。取样器经过水冷之后，样气进套管换热器内管，换热后再连接到脱水器上进行脱处连接管线不宜过长，保证冷空气温度），套管换热器另一端接到一级冷却处理箱外排放（可接消音器）；涡流管热端放在一级冷却处理箱外，便于排放热气；管套换热器中两种热交换气体的流向是相对流动，便于热交换；根据季节不同使用情况，调节涡流管供气压力和热端排气量大小，调节涡流管制冷量。通过增加这一级空气冷却单元，可以保证预处理系统一级脱水效果，从而保证分析仪长周期稳定运行。

炼油在线质量分析仪表的应用探析

2141 在线分析仪表概述分析仪表的工作内容是对物质的成分以及性质进行检测和分析，一般可以分为两个种类，一类是离线形式的分析仪表，另一类为在线形式的分析仪表。

第一类在实验室中的应用较多，工作人员需要按照时间约定，去现场进行样品的采集，回来再开展实验室分析，将分析得到的数据传递给操作人员，实现合理的操作和调整。

这类工作方式所占用的时间较长，所需要的资金投入量高，第二类方法是在生产现场对原料、半成品以及成品、中间产物进行自动的持续的检测，并分析结果，主要的应用是检测产品中的化学成分以及一些重要的性质，是一类连续性的周期性的检测方式，具有极高的自动化程度，能源的消耗量小，资金投入低，检测质量高，生产过程中的安全性好，满足环境保护以及可持续发展的具体要求。

石油生产中，不同的在线分析设备具有不同的使用条件要求，检测方法不同，所得到的数据以及精度和经济效益也具有显著地差别。

合理选择在线检测设备，对于促进我国炼油技术的发展以及经济效益和社会效益的获取都具有重要的意义。

2 在线质量仪表的应用2.1 产品质量控制提氢装置中，由于氢气中的氢元素、一氧化碳、二氧化碳均可以实现在线检测，所以可以通过观察，查看产品的质量是否满足标准的要求。

如果氢气的纯度高达四个九，那么一氧化碳以及二氧化碳的含量都必须不大于20ppm，如果氢气的浓度太小或者二氧化碳的浓度过大，都会导致警报系统发出预警，提示操作人员引起重视，结合气体的性质分析，氢气的检测一般选择热导分析设备，一样化碳和二样化碳的检测则采用红外分析设备。

在焦炉煤气的制备CNG设备中，对于出口端的天然气，要对其成分进行细致的检测，包括甲烷以及其他气态杂质的含量，可以采用在线气象色谱，实现高精度、高效率的检测。

对于样品的处理，可以合理采样、细致分离，最后再对其含量进行分析，由于不同的组分，在色谱柱中具有不同的分配系数，气相、固定液相之间均具有不等的分配系数，介质在经过柱子以后，按照顺序离开检测设备，再将其转化为电信号，传递到控制中心，进行产品中不同组分的合理检测。

化工在线分析仪表的原理和应用

化工在线分析仪表的原理和应用摘要：现阶段,随着国家科技水平的提高,各种新技术、新产品、新工艺不断涌现,其中在线分析仪器广泛应用于石化企业。

从分析的实际角度来看,在线分析仪表在石化企业生产阶段的有效应用,可以优化生产工艺,同时达到现代化的目的。

在此基础上,研究在线化学分析仪器的原理和应用作为参考。

关键词：化工在线分析；仪表的原理；应用引言自动分析仪表用于连续或定期检测化工生产过程中的化学成分或某些物理特性，这些特性得益于快速的数据响应、高生产效率和较低的人工成本，因此国内越来越多的石油化工企业加速了在线仪表的配置，并取代了人力来优化生产管理、稳定产品质量和优化企业经济效益，这些经验表明在线分析仪每天可以生成80，000多份数据，相当于100名分析师每天的工作。

1在线分析仪表结构原理在炼油化工行业中，在线分析仪表与组成在线测量系统的样品准备一起配置，系统的构建原理是在特定的取样设备操作过程中自动从factory中提取样品，然后对其进行处理，如除尘、流道分配、样品分配等。

2在线分析仪表的特点在线分析仪表通常由四个部分组成，包括采样、预处理和采样系统、分析设备、公用系统和控制系统，在预处理过程中必须通过降低温度、灰尘含量和压力对样品进行预处理，以便在一定程度上提高其质量，从而减轻在线分析仪器的核心部分后续处理的负担。

分析结果的主要方法有:(1)热化学；(2)电化学方法；(3)光学方法，为了确保在线仪表的正确使用，系统还必须具有防爆能力，因为在化学工业中必然会产生爆炸性的副产品，尤其是那些准备进行石油分析的副产品。

3化工在线分析仪表的应用3.1在线色谱分析仪表当前，在化工产品中含硫量是生产化工燃料的关键质量标准，硫化物含量不仅对石油化工产品的抗氧化性、耐久性和稳定性至关重要，而且还增加了炼厂的风险，因此，在分析化工产品中硫化物含量和分布时，普遍需要选择气相色谱分析的热力学性质，但是，为了提高在线分析的速度和效果，提高在线光谱仪的测试结果的准确性，这意味着很难在线分析大分子硫化物，石油的化学性质可能会干扰最终分析结果。

在线硫含量分析仪在炼油装置中的应用研究

1521 前言为了提高油品质量，炼油厂采用了各种生产工艺使汽油中的硫含量大幅降低，如加氢精制[1]、吸附脱硫等。

因此，对原料和成品中的硫含量进行分析测量，以检验生产装置运行是否正常平稳是十分重要的[2]。

中石化长岭分公司油品质量升级改扩建项目的顺利建成，给炼油装置分析检验体系提出了新的挑战和新的要求。

油品检测体系能否跟上升级改造的步伐，能否为装置顺利运行提供精准的数据成为检验中心急需解决的问题。

硫含量及其硫形态分布是油品加工过程中非常重要的性能指标，它直接影响着炼油过程中脱硫工艺条件的效果好坏[3]。

长岭分公司近两年安装了多台在线硫含量分析仪，在线仪表的应用成为发展趋势。

在线硫含量分析仪取代了实验室人工获取样品的方法，采用在线快速分析总硫含量，从而可以及时采取正确行动。

优异的分析性能及ppm级的检测能力可以保证炼油厂在脱硫和油品调和过程中精确控制总硫含量，从而提高生产和运营效率。

鉴于在线仪表的应用发展趋势，其在实际使用过程中的准备度评定及故障分析显得尤为重要。

2 在线硫含量测定准确度评定2.1 评定过程及结果总硫分析仪采用美国菲斯X O S 公司生产的SINDIE6010型仪器，工作原理是单波长色散X荧光光谱测定，根据油样中总硫含量多少对应于X射线特定波长能量吸收量来检测总硫含量，这种分析仪对于石油产品中的硫含量检测分析精度和稳定度很好，但对于原料油总硫含量的测量准确度较差。

2.2 原因分析及改进措施2.2.1 水分的影响原料油中含有水分，水分吸收X单波长射线荧光，造成测量误差。

预处理过程加了油水分离器进行改进，但由于水和原料油密度接近，靠自身重力沉降分离效果不是很好；另一个改进方法是增加二级除水器，但效果还是不理想。

水分的影响虽然可以通过校准修正水分吸收X光数值，但问题是原料油中的水分含量不是固定的，无法每次通过校准修正。

2.2.2 取样时间的选择在线分析仪表系统比常规仪表复杂，存在着减压稳压、温度控制、除水除杂等复杂的预处理系统；取样管线也长短不一，取样时间滞后，再加上仪表自身分析周期时间总计5~10min不等；总硫分析仪没有取样按钮，无法精准确认取样时间，只能由化验员大致记录时间，这就导致了取样时间不同步，样品曲线数值是变化的，对样时间不好对齐。

环保监测在线分析系统在炼化装置中的应用

环保监测在线分析系统在炼化装置中的应用中国石化镇海炼化分公司仪表和计量中心，浙江宁波，315207）摘要：随着国内环保标准的提高，VOCs和CEMS环保监测系统的应用在近十年有了大幅度的增长，其系统配置和技术方案也越来越完善。

本文主要针对石化行业固定污染源排放点的VOCs和CEMS监测系统的设计、安装、维护要点进行了总结。

关键字：VOCs CEMS 环保随着我国国民经济的发展，在绿水青山的政策指引下，环保要求不断地提高，对石油石化等行业固定污染源排放点烟气的连续监测提出了更高的要求，目前烟气排放口的在线监测设备主要有CEMS和VOCs系统及附属设备。

VOCs是挥发性的有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，是已知的环境主要污染物之一，其主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和烃，包括苯系物、有机氯化物、石油烃化物、醇、醚、酯、酸等，对人体健康和环境有巨大的影响[1]。

CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写，是指对大气污染源排放的气态污染物、颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置，被称为烟气排放连续监测系统。

1 环保监测在线分析系统监测点的设置要求各地方关于固定污染物排放监测点设置的规定略有不同，如某地方规定，符合下列条件之一的排放口应配套设置固定源VOCs在线自动监测监控系统：一是排气筒VOCs以非甲烷总烃计的排放速率（包括等效排气筒等效排放速率）大于3Kg/h，二是石化、化工行业排气量大于10000m3/h以上的或者其他行业大于30000（含，标态）以上的[2]。

符合下列条件的均应设立CEMS监测系统：一是列入设区以上人民政府生态环境主管部门发布重点排污单位名录或污染源自动监控建设计划的；二是环评及批复文件中要求安装自动监控的；三是排污许可证载明排放口应实施自动监控的；四是废气烟囱≥45m的；五是企业正常生产情况下任意一项主要污染物（颗粒物/二氧化硫/氮氧化物）日均排放量≥10千克的排放口。

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目前在石油化工生产过程中，很多在线分析仪不能最大程度发挥其应有的作用，主要原因是其取样预
处理系统的设计不能满足在线分析仪的运行条件。然
致可分为轻油和重油，而无论是轻油还是重油其取样预处理系统的设计本质是没有区别的。其设计的
取样预处理系统要完成的任务是从工艺管道中取出具有代表性的样品然后对样品进行过滤、降温、
而，由于分析仪的型号、种类和结构不同，加上石油化工工况的复杂性和样品的多样性，没有一个取样预处理系统是通用的。随着在线分析仪的广泛应用，怎
稳流、稳压等一系列处理的、适合在线分析仪表样保证在线分析仪能够陕速、准确、可靠地分析Ｔ业工作条件的温度、压力和流量的样品。过程的成分参数问题逐渐被重视。于在线分析仪对１１取样系统的设计基．进样苛刻的要求与石油化工现场的恶劣环境及工艺炼油装置中取样系统的设计必须根据现场的实的复杂性之间的矛盾，取样预处理系统设计的好坏是决定在线分析仪应用好坏的关键。在线分析系统长期连续运行的可靠性和安全性完全依赖于样气处理系统的专业化、针对性设计，而与国外相比我国缺少相对成熟和完善的体系。因此加强对取样预处理系统的研究及设计是非常必要的。本文将结合国内外样品处理系统技术的最新发展与应用经验，阐述如何设计一个能最大程度满足
第４０卷第６期２１０１年６月
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化
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中图分类号：Ｔ０Ｈ７２
ＤｉｃｓｉｎｏｅｉｎｏｎｌｎｓｕｓｏｎＤｓｇｆｏ —ｉｅＡｎａｙｅｍｐｉｌｚｒＳａｌｎｇ
ＰｅｒａｍｅｔＳｓｅｉｆｎｒｒｔｅｔｎｙｔｍｎＲｅｅｙｉ
油装置中取样预处理系统的多样性，结合国内外样品处理系统技术的最新发展和应用经验，对在线分析仪取样预
处理系统的设计进行总结和探讨。
关键
词：在线分析仪；预处理系统；炼油装置；取样设计
文献标识码：Ｂ文章编号：１７ — ４０（０）６０８ — ３６１０６２１０ — ５６０１
施华峰，任泓，苏成利
（．宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺１３０；２Ｉ辽１０１．中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺ｌ３０）１０６
摘
要：阐述了在线分析仪取样预处理系统在国内外研究的现状，介绍了取样预处理系统的各环节。针对炼
ＫｅｒｓＯｎｌｅａａｙｅ；ｒｔａｍｅｔｙｔｍ；ｆｉｇｉｓａｌｔｎＳｍｐｉｇｄｓｇｙｗｏｄ： —ｉｎｌｚｒＰｅｒｔｎｓｅＲｅｎｎｎｔｌｉ；ａｌｅｉｎｎｅｓｉａｏｎ