項目背景

合作背景

隨著全球工業(yè)化進程的加速，煤化工行業(yè)作為能源轉(zhuǎn)換和化工原料供應(yīng)的重要領(lǐng)域，其發(fā)展一直備受關(guān)注。然而，煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣等環(huán)境問題，以及可能引發(fā)的安全事故，對環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴重威脅。煤化工企業(yè)在國家環(huán)保法規(guī)和安全生產(chǎn)政策的推動下，加強工業(yè)過程氣體監(jiān)測顯得尤為重要。此外，精確的氣體監(jiān)測技術(shù)可以為生產(chǎn)過程提供快速、準確的監(jiān)測手段，使得企業(yè)在環(huán)?？嘏拧⒐に噧?yōu)化和安全生產(chǎn)等方面均取得顯著進步，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會責任的雙贏。因此，加強煤化工企業(yè)的工業(yè)過程氣體監(jiān)測，不僅是響應(yīng)國家環(huán)保法規(guī)和安全生產(chǎn)政策的需要，也是企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、提升經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。

項目介紹

該項目用戶是河南某大型煤化工企業(yè)，其斥資百億打造了一座現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)，涵蓋了甲醇、1,4-丁二醇、聚四氫呋喃和丁二酸酐等多種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。該園區(qū)通過煤的高效轉(zhuǎn)化，構(gòu)建了一條從基礎(chǔ)原料煤到甲醇等高端化工新材料的完整產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展。

在甲醇生產(chǎn)領(lǐng)域，該企業(yè)年產(chǎn)能力高達60萬噸，采用國際先進的殼牌粉煤加壓氣化技術(shù)，結(jié)合低溫甲醇洗凈化和低壓甲醇合成工藝，確保了甲醇生產(chǎn)的高效率和高品質(zhì)。然而，企業(yè)初期采用的某國際知名品牌在線色譜儀在監(jiān)測合成氣成分時，因維護成本高昂和操作復(fù)雜，最終被企業(yè)放棄，轉(zhuǎn)而采用傳統(tǒng)的人工取樣化驗方式。這一轉(zhuǎn)變雖然降低了設(shè)備成本，卻增加了人力物力的消耗，且測量精度和效率難以滿足生產(chǎn)需求。

2023年，該企業(yè)在尋求更高效、更經(jīng)濟的監(jiān)測解決方案時，接觸到了四方光電（武漢）儀器有限公司 (以下簡稱“四方儀器”) 的激光拉曼產(chǎn)品方案。該產(chǎn)品專為高溫、高壓和高粉塵環(huán)境設(shè)計，能夠準確測量合成氣中的多種組分，且不受背景氣體中水分的干擾。經(jīng)過深入的技術(shù)交流和現(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，以實現(xiàn)對合成氣的連續(xù)、自動、在線監(jiān)測，進一步提升生產(chǎn)過程的監(jiān)控水平和數(shù)據(jù)準確性。

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行增強、收集、處理和識別，實現(xiàn)對多類氣體同時進行定性及定量分析。系統(tǒng)用于原位安裝測量，可同時對近20種組分進行連續(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，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、可同時對多種氣體進行連續(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，維護周期長，安全性高，有毒易燃氣體不會進入分析

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

主要參數(shù)

項目實施

技術(shù)方案

我司為該項目所提供的原位激光拉曼光譜氣體分析儀專門針對高壓、高溫、含焦油工況而設(shè)計，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，實現(xiàn)24小時無人值守，大大減少了人工負荷，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、準確、連續(xù)自動在線運行。系統(tǒng)采用原位安裝測量方式，同時對多種氣體組分進行連續(xù)在線的無損氣體分析。在此基礎(chǔ)上精確計算并監(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工作，并且極大地提高了儀表測量的響應(yīng)時間。多點位耐高壓探頭同時測量，安全耐用。

四方儀器原位激光拉曼分析儀項目現(xiàn)場實測效果

據(jù)了解，項目現(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，經(jīng)過對實際測試情況以及數(shù)據(jù)分析對比，我司激光拉曼分析儀在響應(yīng)時間、耗材、運行載氣等方面還具備多項明顯優(yōu)勢。特別是在熱值監(jiān)測方面，我司設(shè)備能夠快速、準確地根據(jù)天然氣中各組分氣體濃度計算熱值，為生產(chǎn)決策提供可靠的依據(jù)。

傳統(tǒng)的合成氣組分分析主要使用在線色譜儀器，和原位激光拉曼分析儀相比，前者響應(yīng)時間長，維護成本高，尤其在背景氣工況惡劣條件下維護量極大。本次項目采用國產(chǎn)激光拉曼設(shè)備替代進口產(chǎn)品，一方面打破進口設(shè)備技術(shù)壁壘，給公司降低相應(yīng)設(shè)備運行成本及后續(xù)維護成本，同時相較于色譜響應(yīng)時間有極大提升，為現(xiàn)場安全生產(chǎn)提供極有利保障。

方案價值

該技術(shù)方案的實施使煤化工的工藝過程得到了更為有效的管理和調(diào)整，從而實現(xiàn)安全、環(huán)保和經(jīng)濟三者的平衡。

首先，在安全監(jiān)控方面，通過監(jiān)測H2S、CO等有毒有害氣體的濃度，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，防止或減少爆炸和中毒等事故發(fā)生的風險。其次，從工藝優(yōu)化和提質(zhì)增效上講，通過監(jiān)測H2、N2、O2等氣體組分的比例與對反應(yīng)過程的實時監(jiān)測，可以及時調(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。再次，在環(huán)境保護方面，通過監(jiān)測CH4等溫室氣體的排放量，可以評估工藝對環(huán)境的影響，并采取相應(yīng)措施減少溫室氣體的排放，最終達到環(huán)保法規(guī)的要求，減少對環(huán)境的影響。最后一點，通過監(jiān)測熱值可以評估燃料的使用效率和經(jīng)濟性，幫助企業(yè)降低成本，提高競爭力。

項目現(xiàn)場