原创《在线分析仪表应用问题与应对措施探究》
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摘 要：文章分析了在线分析仪表在实际生产中发挥价值极为受限的原因,其主要受现实情况（原料成分、工程实际情况等）的影响.按照试样的流经过程：试样提取、试样传输、试样预处理、试样排放4个主要阶段分析了采样系统中常见的问题及解决方案,希望通过文章改善在线分析仪表在实际中的应用情况.
关键词：在线分析仪表；采样系统；试样提取；试样传输；试样预处理；试样排放 文献标识码：A
中图分类号：TH83 文章编号：1009-2374（2016）29-0070-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.031
在线分析仪表是用于化工生产流程中连续或周期性检测物质化学成分或某些物体性质的自动分析仪表.采样系统是能否用好在线分析仪表的重点所在.分析仪的使用、选择以及测量的对象都是影响采样系统设计的关键性因素.采样系统在具体工作时必须注意：确保分析仪中得到物质中原来物质组成及体积数值的一致性；采样时间短暂；消耗的原料少；操作简单,设备维护简易；保持长期稳定的工作；系统简易.
在实际生产中,受原料复杂、工程情况苛刻等多种因素的影响,导致分析仪表经常罢工、设备维修投入大、经济效益低.按试样的流经过程：试样提取、试样传输、试样预处理、试样排放4个主要阶段重点分析解决采样系统在实际所遇到的问题.
1 在线分析仪表存在的问题
目前,在中国的在线分析仪表,存在实际生活中运用少、故障率高、检测结果可信度低的特点.具体的问题主要有：采样时间过晚,不能满足在生产的过程中及时改良成果的要求；试样的提取结果可信性低,不能真实地反映生产的情况；试样纯度不高,水、油、污等是仪表进行维护的重点原因,有时对仪表产生直接性的危害；生产中得到的样本在温度、压力等方面满足不了分析仪对样本的要求,进而一步步影响样本检测的效果以及设备的正常使用；整个处理系统中出现的背压情况也是导致仪表经常罢工的原因所在.
在线分析仪表在生产生活中能否真正地发挥作用,除分析仪本身之外,试样或采样系统的合理性、安全性以及整体性都是其重要影响因素.在线分析仪表对样本的要求需要提取、传输、预处理、排放四个阶段配合完成.其重要的地方集中在预处理上：生产过程复杂,专业度高,需分开生产；必须现场完成测试及调节,未完工前不能实现仿真模拟.因而在线分析仪表的应用及维修需要专业的人员完成.
2 具体应对措施
2.1 试样提取
试样的提取是开展分析仪表在线检测的第一步,简称取样.保证试样具有代表性以及在实际分析中所需样本的前提下,尽可能地减少取样的数量是试样提取的基本要求,因而对取样点的选择有以下严格的要求：
2.1.1 取样点的位置应该选择在能具体反映所检测试样本质属性,即应考虑放在能掌控整个工作流程的位置,避免试样不具代表性.
2.1.2 选择取样点位置尽量选择与分析仪表对试样的温度、压力、清洁度等其他条件最为靠近的地方,处理系统的任务量减小,同时也减少了杂物对仪表破坏的可能.需要注意的是在实际的生产中,对最有可能产生污染、可能会有气体或与分析仪表压力相差最大的位置,需尽量避免将其作为取样点.
2.1.3 取样点的位置应放在工艺介质相对稳定的地方.如弯头或节流元件下游,这类位置易有湍流产生,试样成分充分,具有代表性.类似长又直的管道下游,易产生层流状态,试样不具代表性,应避免.
2.2 试样传输
将试样从处理系统运输到分析仪表的具体分析入口的过程就是试样传输.试样传输所需要的时间包括在线分析仪时延中.因而在试样传输时要对以下问题留意：
2.2.1 对传输时间严格控制.如在传输的时间超过1分钟时（假设在分析仪允许通过的流量条件下）,则应开启快速回路系统,减少传输时间,以保证在线分析仪表及时分析出检测结果,减少传输时间还可以采用旁通路或先气化再传输的办法.
2.2.2 减少传输管道的拐角.直达的传输管道可有效地加快试样的传输速度,确保最小数值的传输时间.
2.2.3 若无特殊规定,传输管线应采用标准Tube管：φ6mm×1mm,并且使用盘管,避免中间焊接问题而产生的漏点,后期很难排查.
2.2.4 传输线管形成一个坡度,在靠近最低点的地方用专有的设备收集线管中流出的物质,这个即为收集易转化物质形态的气体.
2.2.5 传入快速回路的试样因压差较小,不能快速传输时,可在其中安装泵输,选择泵输时要考虑其润滑油系统对试样可能造成的污染,及时做出应对之策,保证试样高速而又安全地到达过程分析入口.
2.2.6 引流装置可在传输管道较长,管内的压差值不能保证介质顺利取出时,考虑采用.
2.2.7 由于生产中被测的试样多种多样,在管道传输时要根据其本身属性、周围温度的情况以及管道的材质,为试样的传输创造最好的条件.例如上文提到的冷凝液体的气体试样,在传输时我们应采用伴热保温在露点以上；液体中含有易气化的成分时,在传输时我们要注重隔热,确保温度在蒸发温度以下.应注意的是对微量分析试样的传输,特别是微量试样中含有微量水或者氧的情况下,要伴热输送.若被测试样点的压力较低,无法满足分析仪表对试样在传输管道中的最低压力要求,需增设气泵来提高试样进表压力.
2.2.8 在传输含有化学元素物质的试样时,根据化学物不同的本质属性,确定最合适的试样传输方式.含有氯或氯化物的试样气体,先降温除水,再保持温度的提前下,选择耐腐蚀的管材进行传输,这样做是为了防止试样湿化.含有硫氯的试样气体,选用经过退火处理的管道,这样做可防止因伴热传送产生的温度过高导致管道局部温度过高,管道毁坏,试样传输失败的情况发生.
2.3 试样预处理
试样预处理是指在试样进入过程分析入口前,对试样进行的提纯之类的措施即为前处理,使之能快速安全地传输至过程分析入口（即前处理）和前处理的基础上对试样进一步的处理和调节（即预处理）,如温度、流量调节、除湿干燥等.生活中我们遇见更为复杂的试样,要根据在线分析仪的种类、试样的属性以及工程状况的情况,做出不同的预处理,但除尘、除水仍是重点.
试样除尘最为常见的就是过滤器,不同的过滤孔径滤出不同大小的固体物质.旋风分离器是利用旋转产生的离心力将试样中的物质进行分离,但最大的特点就是分离不完全且试样消耗量大.水洗法常用于气体中含有大量聚合物、黏稠物且易溶于水的试样.
试样除水常见的方法有冷却降温、惯性分离、过滤或是干燥剂吸附几种,对于在具体实践中要采用哪种除水方法,要根据工程情况具体而定.
2.4 试样排放
试样排放主要包括两种方式：处理掉试样中有害物质后排放和利用别的方式进行排放.试样排放与环境问题紧密相连,在排放时尽量做到不对环境造成任何危害.这里主要将气体液体排放两点.
2.4.1 气体排放：主要有排入火炬、返回工艺以及排入大气三种方式.
第一,排入火炬或返回工艺.这两种方法主要用于处理有危害性的气体,如易燃、有毒气体等.在具体操作时,可考虑泵送,确保返回点的压力低于排放点；为了保证分析仪的性能,返回点应不存在压力的波动；在试样返回管线上采用文丘里管或喷嘴节流,可将背压波动控制到最小数值；试样中含有易冷凝的成分时,排放时伴热,也可安装凝液阀,自动排除冷凝物.
第二,排入大气.排入大气时,需确保是对环境无危害、清洁、无毒、燃点高的气体.排放时应确保在线分析仪表的安全,可选择在排放装置末端装上防护罩,降低了雨水入侵所带来的威胁,同时也将风的影响降到最低.流量较小的可燃性气体,也可采用大气排放,但事先要经过处理（即用氮气或是空气将其在一个密闭的空间内稀释到LEL以下）,放在6米以上的大气中,如烟囱出烟式的方式排放.
2.4.2 液体排放：试样回收利用、除污后排放两种方式.
液体试样的传输过程中,泵输一般为其增加压力,以加快传输速度,所以在排放时排放管道直径应该足够大,以防止过大的压力导致不能及时排放液体,对分析仪系统产生背压,毁坏设备.解决气塞问题的方式是在排放时增加一定的坡度.对有危害性的试样液体,可排入污水处理厂进行处理.对液体中含有易燃的成分,须将其脱离后方可进行排放,以防止发生大的火灾,造成不必要的伤亡.
3 在石化行业的具体应用
随着石化行业的不断发展,各种自动化技术在石化行业的应用越来越广泛.在线质量分析仪表的应用改善了生产过程中对产品的有效控制,其有效的控制为提高石化产品的质量提供了保障.
在线分析仪器在石化工业的应用主要集中于对CO2、NO2,以及液体产品的纯度的检测方面,在具体操作中要注意试样要具有代表性,取点的具体位置要根据整个工作流程的状况具体分析,传输时要尽力缩短时间,若传输为液体时,在必要情况下可以增加气泵.预处理的整个过程因试样的具体而定.因为检测的试样为CO2、NO2,所以可以直接排向大气中.若为液体时就要具体分析.
4 结语
在线分析仪表在实际生产中的应用越来越广泛.它将及时工况信息反馈给有关人员,以检测结果为依据,根据现实情况做出及时的调整,确保我们的生产更为完善.本文就在线分析仪的现状问题,从在线分析仪表的4个阶段分别给出解决方案.希望本文的研究对实际生活中在线分析仪表的使用有一定的借鉴价值.
参考文献
[1] 路红梅．我国化学分析仪表的现状和发展[J]．安徽化工,2001,（1）．
[2] 刘庆华．在线分析仪表在工程应用中存在的问题及解决方案[J]．石油化工自动化,2009,（6）．
[3] 张明忠．兰州石化公司在线分析仪表系统集成技术开发及应用[D]．兰州理工大学,2006 ．
（责任编辑：王 波）
分析论文参考资料：
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