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總烴分析與校驗
一、總烴概念
總烴,指所有的碳氫化合物。烴是僅由碳和氫兩種元素組成的有機化合物(稱為碳氫化合物)。
二、分析總烴的原因及制氧站總烴的由來
制氧站制氧的主要原料來自空氣,空氣中含有復(fù)雜的氣體,當中包含量的總烴。其中空氣主要組成 :氮氣:78%、氧氣:21%、稀有氣體:0.94%、二氧化碳:0.03%、水和雜質(zhì):0.03%。
三、總烴爆炸基理
筆者通過查閱相關(guān)文獻及工作經(jīng)驗得知,一般情況下,液氧中過量的碳氫化合物是冷凝蒸發(fā)器爆炸的根本原因。以分子篩作預(yù)凈化的空氣流程為例,空氣中的烴經(jīng)過分子篩凈化后,絕大部分烯烴和炔烴以及部分烷烴能有效去除,烷烴中的甲烷基本上不能被分子篩吸附。未被吸附的烴類在生產(chǎn)過程中隨物料進入分餾塔,部分隨產(chǎn)品氧氣帶出分餾塔,其余均聚集在冷凝蒸發(fā)器的液氧中。一旦乙炔含量過其溶解度,就是溶解不了,乙炔將析出并以顆粒懸浮于液氧中,在靜電、摩擦等因素的作用下,極易與氧劇烈化合成為火源,當液氧中的乙炔含量過高時,受到乙炔點火的誘發(fā),將引起劇烈的爆炸。
四、總烴含量標準值
就是怕總烴含量過高,容易發(fā)生爆炸。爆炸是很可怕的,具有摧毀性質(zhì)。筆者通過觀察及相關(guān)了解,廠制氧站的總烴范圍:小于等于25ppm。
五、總烴分析原理
目前筆者所在單位制氧站采用的edyne?Model4020?型號的總烴分析儀,是基于氣相色譜原理設(shè)計和生產(chǎn)的,檢測樣氣中微量碳氫化合物含量的分析儀器。氣相色譜儀是用于分離復(fù)雜樣品中的化合物的化學(xué)分析儀器。當化合物從柱的末端流出時,它們被檢測器檢測到。FID檢測器烴類物質(zhì)在氫火焰中的燃燒,產(chǎn)生帶電粒子,在強電場作用下定向流動,定向流動的帶電粒子被收集起來,從而獲得與烴類物質(zhì)濃度成正比的電流,通過對電流大小的檢測,即可對烴類物質(zhì)的濃度進行定量。
六、總烴的計算
筆者經(jīng)過分析判斷和相關(guān)總結(jié),通過此公式可以看出,總烴濃度與幾個相關(guān)因素有關(guān):包括Hi、Ha、Hs。
1、E代表的是甲烷的標準氣的濃度。
標準氣因為在計算的時候是作參考和換算的。比如標準氣的標簽上有CH4 50ppm、平衡氣(氧氣),可以認定標準氣的濃度為50ppm,通過換算因子的計算,可以得出E=35.714。
2、①一般這個公式是在總烴分析儀內(nèi)部程序設(shè)定好的,得出相關(guān)值后就可以進行計算。比如計算出Hi-Ha=0.532cm。
②樣品氣中總烴影響的相關(guān)因素:筆者經(jīng)歷多年工作實踐了解,得出一者跟周圍環(huán)境有關(guān)。周圍的工廠多,空氣碳氫化合物就多。二者跟分子篩有關(guān)。分子篩的作用,就是吸收水,二氧化碳,乙炔,灰塵雜質(zhì)和一些碳氫化合物。
3、甲烷標準氣濃度峰高Hs
根據(jù)筆者經(jīng)驗得出,甲烷標準氣中總烴柱濃度是與提供的氣體中烴類有關(guān),所以其考慮的主要是在采購的標準純度、使用過程中相關(guān)氣壓的調(diào)節(jié)、氣密性等相關(guān)的因素中去考慮測量中影響。
4、例如:甲烷的標準氣的濃度E=35.714,Hi-Ha=0.532cm,甲烷標準氣中總烴柱濃度峰高Hs=1.02cm
通過公式
得出:C總=18.62ppm
計算的值在標準值范圍之內(nèi),說明液氧中的總烴是合格的。
5、總烴分析與計算值在實際當中運用
目前筆者所在的制氧站總烴濃度過警戒值時采用的是人工現(xiàn)場開閥門,此種做法在反應(yīng)各方面效率相對較低。實際上可以通過DCS控制現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥門的方式,可以對總烴過高的液氧進行排空。提高了效率并減少了危險。
制氧站液氧放空閥現(xiàn)在為手動現(xiàn)場機械操作,存在很多的不足和許多不可預(yù)知性。主要有以下幾方面的因素:
①、操作時間方面。如果分析與計算值的總烴濃度達到警戒值,那么DCS操作畫面有相關(guān)報警,提醒操作工,此時操作工應(yīng)盡快作出決定,一般的做法就是下樓在分餾塔旁側(cè)有一個手動放空閥,通過人為的機械手動控制,往往這樣增加反應(yīng)的時間,拖延現(xiàn)場救援的時間,又加上現(xiàn)場噪音擴大,控制室和現(xiàn)場溝通存很大的障礙,給操作帶來不必要的麻煩。
②、開度的性方面。由于人工開度和電腦控制開度相比,性各方面存在很多的不足。手工人為操作,主控室的人不知現(xiàn)場情況,反而增加不可預(yù)知的危險。液氧的液位差壓變送器可以實時監(jiān)測其高度,假使現(xiàn)場閥門為氣動調(diào)節(jié)閥,可以一個操作工同時可監(jiān)測液位,又可以實時排不合格的液氧,效率各方面均有所提升。通過DCS控制系統(tǒng)遠程控制調(diào)節(jié),可以達到輕松自如的操作。
七、校驗的方法及改進
1、準備的氣體
①、燃燒氣(FUEL)瓶裝氣體,H2 40% 背景氣N260%。②助燃空氣 (AIR)壓縮空氣,低烴含量。在空分或制氣應(yīng)用場合,建議采用“分子篩出口空氣”作為助燃空氣。③量程氣為瓶裝氣體,通常采用一定濃度的CH4代表烴類濃度50ppm。④零點氣采用高純氧零點氣體總烴含量不得高于5ppm。
2、校驗的方法
*步,先校零點
①、校零點前,先將五通閥打到零點位置,再通一段時間的零點氣,將浮子控制閥,流量調(diào)到大,要盡快清空殘留的其它氣體,以免影響分析的純度。
②、進入菜單,輸入我們要校的零點值,這個值是根據(jù)氧氣瓶中烴類的含量確定,一般在5ppm左右,點ENTER,開始校驗,校驗成功后會在面板顯示。
第二步,校量程
①、先將五通閥打到校驗量程的位置,要確定鋼瓶上氣體濃度為多少,制氧站現(xiàn)有氣瓶的濃度為50ppm
②、進入到量程校驗菜單,選擇手動校驗,輸入50ppm
③、是否校驗,點ENTER,開始校驗
④、校驗成功,屏幕上會有顯示。如果波動還是很大,就繼續(xù)校驗。
第三步,嘗試測量
①、當量程校好之后,穩(wěn)定啦,就將五通閥打到零點位置,對零點進行校驗,看是否能把零點測的準,如果出現(xiàn)波動的話,就要繼續(xù)校驗。
②、零點測的準的話,再講五通閥打到量程氣位置,對量程進行測量,看是否。不準要繼續(xù)校驗。
③零點、量程測的沒問題的話,基本上總烴分析儀已經(jīng)校驗成功了,在把五通閥打到工藝氣體,進行測量。如果工藝氣體測得范圍為:15~25ppm之間,校驗正常。