N2O浓度测量存在偏差的分析与改进.pdf

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1、1066化工自动化及仪表第40卷N2O浓度测量存在偏差的分析与改进张宇1李墨林1张立君2(1．辽阳石化公司尼龙厂，辽宁辽阳111003；2．沈阳化工研究院设计工程有限公司，沈阳110021)摘要通过4ksy-生产中的实例说明，导致仪表测量值出现偏差的原因并非都是仪表自身故障。处理这类问题时，要在实际应用过程中拓宽思路，综合分析，才能找到最佳的方案。关键词CDM红外气体分析仪N：O浓度预处理取样探头改进中图分类号TQ056．1+6文献标识码B文章编号1000．3932(2013)08—1066-02某公司根据清洁发展机制(CleanDevelop-mentMechanism，CDM

2、)要求而建设的CDM—N20装置是目前国内单体最大的N：O减排装置，它将生产己二酸所产生废气中N：O气体的95％分解成N：和O：。该减排装置的一项重要控制指标，是混合气体中N：O气体的体积百分比浓度。这压缩空气一浓度直接关系到分解反应器中催化剂的安全以及N：O气体减排转化率，所以它的测量准确度在装置生产中具有极为重要的意义。1工艺流程简图CDM—N：O装置工艺简图如图1所示。图1CDM-N20装置工艺简图2提出问题CDM—N：O减排装置为进El工艺包设计，没有实际生产装置经验可参考。开车后发现，即使将稀释空气量加大，原料混合气中N：O浓度仍然超过设计值，有导致装置停车和使催化剂中

3、毒的危险。经查其他工艺参数都在设计值范围内，而且通过工艺包利用其他参数进行计算，得出的N：O浓度要比实际测量值低很多，与设计值相近。这一现象在装置开车后一直存在，严重影响N：O分解率，达不到令人满意的减排效果。工艺包开发方也找不到具体原因，初步断定N：O浓度测量仪表存在故障或不满足测量要求。3分析问题己二酸生产产生的废气含N：O、NO：、NO、O：、N：和少量水蒸气。根据废气的成分以及测量要求，选用SiemensULTRAMAT6红外气体分析仪来测量CDM—N：O减排装置的原料气中N：O气体的体积百分比浓度。SiemensULTRAMAT6红外气体分析仪采用交替红外双光束原理，并

4、使用双层检测气室和光耦合器来测量气体。现场使用技术数据：样气压力60—150kPa(绝压)；样气流量18—90L／h；样气温度0—50℃；样气湿度小于90％RH；重复性不高于测量量程的1％；线性误差小于测量量程的0．5％。完全满足现场的测量要求。众所周知，分析仪表的预处理是很关键的，根据此处气体性质与操作条件，预处理系统由冷却和过滤构成，相对比较简单，如图2所示。气体经过采样探头后先进入旋风冷凝器冷却排液，再经过过滤器进入u6分析仪。而在实际使用时发现，此处的气体温度较高，在1IOoC左右，气体压力较大(200～250kPa)并且含有少量水蒸气等杂质，怀疑预处理不当对仪表测量有影

5、响。取样探头是前端为45o倾角的探针，倾角背向流向安装，完全符合条件。收稿日期：2013-02—18(修改稿)第8期张宇等．N20浓度测量存在偏差的分析与改进1067样气输入快速回路液体排做图2分析仪表预处理系统4解决问题使用3种不同浓度的标准气体来标定仪表，仪表相应示值与标准样品气体相同而且稳定，排除了u6红外气体分析仪有故障的可能。根据实际情况，对预处理部分增加了杂质沉降、降压、稳压、过滤及快速放空回路等环节，再观察测量值仍与设计值有很大差别，说明仪表测量值与预处理关系不大。当改变取样探头的插入深度时，发现仪表的示值有很大的变化，见表1。表1探头插入深度与测量值探头深度／ra

6、m仪表测量值／％10020035040011．0512．3013．6013．80管道中气体浓度分布不均匀，原料气与空气没有充分混合好，混合气体处于层流或紊流状态，很可能是取样探头安装位置不妥造成仪表出现测量值与设计值偏差较大的现象。一般来讲，管线气体要在产生良好混合的湍流位置上取样，才具有代表性¨。。实际上此取样探头安装位置距离压缩空气与进入装置的N：0原料气的气体混合器上分析仪零点气输入M2301位置较近。于是在远离气体混合器M2301出El的某个直管段上开孔插入取样探头，仪表示值则接近设计值，与计算的N：O浓度值相符；并且改变取样探头的插入深度时，发现仪表的示值基本不变化，说

7、明管道中气体浓度分布均匀。以前出现的测量不准现象，完全是取样探头安装位置不好造成的。在改变取样探头的安装位置后，按照设计的工艺参数进行操作，N：0分解率完全达到设计要求，问题得到解决。5结束语在化工生产过程中，尤其是新建装置，没有成熟的经验可以借鉴，有些问题从表面上看是仪表测量或计量不准，但经过仔细研究仪表的各种参数和应用过程后发现，有不少问题是由于各种原因导致的仪表安装位置不妥或者是设备自身的缺陷造成的，而与仪表本身的性能无关。所以，在新建装置开车过程中，一旦某些测量参数偏离设