魯奇爐合成氣成分監(jiān)測-新疆煤化工企業(yè)過程氣體激光拉曼原位監(jiān)測項(xiàng)目

【資料簡介】

項(xiàng)目背景

合作背景

在全球能源轉(zhuǎn)型與國家“雙碳"戰(zhàn)略目標(biāo)驅(qū)動下，中國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正朝著多元化、低碳化方向加速發(fā)展。新疆作為國家重要的煤炭資源基地，依托豐富的煤炭資源，積極推動煤化工產(chǎn)業(yè)升級，打造現(xiàn)代煤化工示范區(qū)。政策層面，《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》等文件明確鼓勵采用先進(jìn)技術(shù)提升產(chǎn)業(yè)能效、安全環(huán)保水平和智能化程度。特別是對于煤制天然氣等關(guān)鍵項(xiàng)目，生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)控是保障裝置本質(zhì)安全、優(yōu)化運(yùn)行效率、降低能耗物耗、實(shí)現(xiàn)清潔低碳生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人工取樣分析方式存在滯后性、工作量大、潛在安全風(fēng)險(xiǎn)高等弊端，難以滿足現(xiàn)代化工裝置對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動決策和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的迫切需求。因此，采用先進(jìn)的在線過程分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵工藝參數(shù)的連續(xù)、自動、精準(zhǔn)監(jiān)測，已成為提升煤化工企業(yè)安全生產(chǎn)水平、實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

 

項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目用戶為新疆一大型煤化工企業(yè)。該企業(yè)斥資百億打造了一座現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)，核心工藝是通過原煤裂解制取合成氣，并進(jìn)一步提純生產(chǎn)天然氣。在天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，該企業(yè)年產(chǎn)能高達(dá)20億Nm³，其采用的是魯奇加壓氣化技術(shù)。氣化爐尾氣成分主要包括CO、CO2、CH4、H2等，具有壓力高、焦油及水含量大的特點(diǎn)。該裝置已投用十余年，受限于工藝工況，一直未能實(shí)現(xiàn)在線分析，主要依靠人工每兩小時(shí)取樣進(jìn)行離線分析。然而，人工取樣不僅耗費(fèi)大量人力物力，更關(guān)鍵的是，氣化爐生產(chǎn)過程若出現(xiàn)富氧工況，企業(yè)將面臨嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2023年，該企業(yè)在尋求更高效、經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測解決方案過程中，接觸到我司的激光拉曼產(chǎn)品方案。經(jīng)過深入技術(shù)交流與現(xiàn)場考察，企業(yè)最終決定在氣化爐出口安裝我司的原位激光拉曼光譜分析儀，旨在實(shí)現(xiàn)對合成氣組分的連續(xù)、自動、在線監(jiān)測，從而顯著提升生產(chǎn)過程的監(jiān)控水平與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，保障裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

 

產(chǎn)品原型

原位激光拉曼光譜氣體分析儀LRGA-3200EX

 

LRGA-3200EX基于激光拉曼散射原理，通過對被測氣體的特征拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、收集、處理和識別，實(shí)現(xiàn)對多類氣體同時(shí)進(jìn)行定性及定量分析。系統(tǒng)用于原位安裝測量，可同時(shí)對近20種組分進(jìn)行連續(xù)在線的無損氣體分析。系統(tǒng)配備拉曼采樣探頭，采用正壓防爆設(shè)計(jì)，安全耐用。秒級響應(yīng)，無需長久等待。

 

產(chǎn)品特性

1. 無損氣體分析，包括同核雙原子分析（H2、N2、O2）；

2. 可同時(shí)對多種氣體進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測，一臺儀器解決工業(yè)過程氣體全流程監(jiān)測；

3. 配備拉曼探頭，無需抽氣到儀表測量，也無需易耗品（色譜柱、閥門、氣泵等）；

4. 儀表正壓防爆，維護(hù)周期長，安全性高；

5. 智能化軟件設(shè)計(jì)，全觸屏界面，數(shù)據(jù)直觀顯示，可外接PC鍵盤。

 

 

主要參數(shù)

測量組分	H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、H2S等
量程	H2：0~50%、N2： 0~5%、O2：0~1%、CO：0~30%、CO2：0~50%、CH4：0~20%、H2S：0~0.2%
精度	±1%F.S.
響應(yīng)時(shí)間	T90≤10s
電源	AC220V±10%
環(huán)境溫度	-20~60℃，相對濕度95%RH
防爆防護(hù)等級	整機(jī)防爆，防爆等級等于或高于：Ex d ⅡC T4，防護(hù)等級：IP65
分析儀操作要求	1、全觸屏界面 2、具備標(biāo)定功能 3、具有多組分氣體同時(shí)檢測分析功能 4、純中文操作界面 5、支持RS-232/485、4～20mA輸出，Modbus TCP協(xié)議通訊
材質(zhì)要求	系統(tǒng)機(jī)柜、管線及所有金屬接頭使用316L不銹鋼防腐材質(zhì)
機(jī)柜	集成正壓防爆機(jī)柜，機(jī)柜帶防爆空調(diào)保證設(shè)備運(yùn)行溫度

 

項(xiàng)目實(shí)施

技術(shù)方案

我司為該項(xiàng)目所提供的原位激光拉曼光譜氣體分析儀專為高溫、高壓、高焦油等復(fù)雜工況設(shè)計(jì)，能精準(zhǔn)測量合成氣中的多種組分，且不受背景氣體中水分的干擾。系統(tǒng)由取樣單元、預(yù)處理單元、控制單元、分析單元四部分構(gòu)成，自動完成管路取樣等操作，其主要目的是精確測量合成氣中各組分的濃度，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守，大大減少了人工負(fù)荷，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、準(zhǔn)確、連續(xù)自動在線運(yùn)行。系統(tǒng)采用原位安裝測量方式，可同時(shí)對多種氣體組分進(jìn)行連續(xù)在線的無損氣體分析。在此基礎(chǔ)上精確計(jì)算并監(jiān)測天然氣的熱值，這對于優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高資源利用率具有不可替代的作用。

系統(tǒng)將拉曼探頭前置，使儀表不直接接觸樣氣，減少取樣裝置、分析儀表等部位的維護(hù)工作，并且極大地提高了儀表測量的響應(yīng)時(shí)間。多點(diǎn)位耐高壓探頭同時(shí)測量，安全耐用。

四方儀器原位激光拉曼分析儀項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)測效果

 

傳統(tǒng)的合成氣組分分析主要使用在線色譜儀器，此次我司提供的原位激光拉曼分析儀在該領(lǐng)域的應(yīng)用是一項(xiàng)重大突破，有效打破了進(jìn)口分析儀器的技術(shù)壁壘，替代了進(jìn)口設(shè)備。

據(jù)了解，項(xiàng)目現(xiàn)場監(jiān)測部位含有大量粉塵，測量溫度要求185℃，壓力要求3.5Mpa，需要精確測量CO、CO2、H2、N2、CH4、O2、H2S等組分濃度。我司方案不僅能夠很好地適應(yīng)此類惡劣測量工況，同時(shí)，經(jīng)過對實(shí)際測試情況以及數(shù)據(jù)分析對比，我司激光拉曼分析儀在響應(yīng)時(shí)間、耗材、運(yùn)行載氣等方面還具備多項(xiàng)明顯優(yōu)勢。特別是在熱值監(jiān)測方面，我司設(shè)備能夠快速、準(zhǔn)確地根據(jù)天然氣中各組分氣體濃度計(jì)算熱值，為生產(chǎn)決策提供可靠的依據(jù)。

對比項(xiàng)目	四方儀器激光拉曼分析儀	某進(jìn)口色譜分析儀
響應(yīng)時(shí)間	10s	10min
耗材	濾芯	色譜柱
運(yùn)行載氣	不需要	需要
維護(hù)時(shí)間	30min	2天
樣氣溫度	0~300℃	常溫
樣氣壓力	0~2.75Mpa	常壓

 

在線色譜儀器響應(yīng)時(shí)間長，維護(hù)成本高，尤其在背景氣工況惡劣條件下維護(hù)量極大。本次項(xiàng)目采用國產(chǎn)激光拉曼設(shè)備替代進(jìn)口產(chǎn)品，一方面打破進(jìn)口設(shè)備技術(shù)壁壘，給公司降低相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行成本及后續(xù)維護(hù)成本，同時(shí)相較于色譜響應(yīng)時(shí)間有極大提升，為現(xiàn)場安全生產(chǎn)提供極有利保障。

 

方案價(jià)值

該技術(shù)方案的實(shí)施使煤化工的工藝過程得到了更為有效的管理和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)安全把控和經(jīng)濟(jì)效益提升。

首先，在安全監(jiān)控方面通過監(jiān)測O2濃度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，防止事故風(fēng)險(xiǎn)。其次，從工藝優(yōu)化和提質(zhì)增效上講，通過監(jiān)測H2、CO、CO2、CH4等氣體組分的比例與對反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化反應(yīng)條件，整體提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

 

項(xiàng)目現(xiàn)場