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追求极致测量:激光微量氧分析仪助力乙二醇生产!

追求极致测量:激光微量氧分析仪助力乙二醇生产!

追求极致测量:激光微量氧分析仪助力乙二醇生产!

有机化工生产中,乙二醇是重要的基本原料,尤其广泛应用用于聚酯纤维、聚酯塑料的生产。在汽车、航空、仪表工业的冷却系统中,它是抗冻剂的重要成分,在溶剂、润滑剂、软化剂,增塑剂和炸药的生产中也有多种用途。

煤制乙二醇以上游煤化工为依托,而煤化工顾名思义以煤为原料,通过气化炉、变换单元、净化单元、得到干净合成气,主要成分为甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氢等混合气体。

一部分合成气生产甲醇,另一部分合成气通过变压吸附车间分离提纯后,分别得到CO和H2气体进入乙二醇装置。

在乙二醇装置区,CO与亚硝酸甲酯催化、偶联合成生产草酸酯,草酸酯再经与H2进行加氢反应,并通过精制后获得乙二醇。该工艺就是称为两步法煤制乙二醇工艺或草酸酯法(氧化偶联法),具有流程短,成本低,是目前国内关注度最高的煤制乙二醇技术。

过程分析的工艺流程                                            

煤制乙二醇生产装置和生产工艺属于易燃、易爆装置对各组分含量的检测要求高,尤其对氧含量要求检测下限低、响应速度快、检测精度高。

激光在线微量氧含量分析仪,主要应用工艺点为:脱氢单元和酯化反应单元。

脱氢单元反应过程为:通过催化剂在脱氢反应器内部,对从煤化工变压吸附过来的CO气体中,含有的微量氧进行脱除,反应过程为放热反应。保证进入酯化反应的CO气体的纯净,若CO气体中含有氧,进入下一酯化单元,将在酯化塔发生酯化反应,反应将无法控制,同时在酯化塔反应放出大量热量,装置将处于危险状态,若氧含量高于5000ppm,整套生产装置将联锁反应、跳车。

反应方程式及脱氢流程图如下:

酯化反应工艺过程是:从脱氢单元脱除残余微量氧后的CO气体与甲醇、一氧化氮、氧在酯化塔、亚钠单元产生的亚硝酸甲酯气体一起进入酯化塔;上述气体在酯化塔,经催化剂作用,进行酯化反应生成亚硝酸甲酯,酯化反应方程式为:

混合物继续进入羰化单元,在羰化单元亚硝酸甲酯与CO,在一定的温度及催化剂作用下,反应生成草酸酯,羰基化反应方程为:

酯化塔酯化反应中,甲醇、氧、一氧化氮反应产生亚硝酸甲酯,反应混合物必须严格控制氧含量,如果氧含量控制不好,造成氧含量超标;反应将放出大量热量,造成反应塔飞温,反应速度和过程都将无法控制,将发生爆炸危险。同时,若过量O2进入羰化反应器,将使后续羰化反应也无法控制,反应会迅速放出巨大热量,造成飞温,进而发生爆炸,直接造成重大安全危险事故,

因此,在线微量氧分析值必须及时、准确,工艺操作严加控制氧含量,严加防范超标,高于1400ppm将产生联锁控制。

过程分析的挑战                                                  

过程分析的挑战主要有:

①复杂背景气干扰,尤其是存在氮氧化物及碳氢化合物;

②响应速度快,测量可靠性高;

③氧含量比较低,通常控制在100ppm以下;

④生产不稳定时,预处理系统维护量大,消耗备品备件;

⑤易燃、易爆环境,1区防爆要求。

梅特勒-托利多自主研发生产的最新一代 GPro500激光微量氧分析仪,采用目前国际上最为先进的可调谐半导体激光气体分析技术

确保最高可靠度和最快响应时间内进行气体浓度分析,测量结果精确,可实现可靠的气体浓度连续在线分析。不仅测量性能优越,维护量小,为客户减少维护成本。

图:GPro500-怀特池+M400变送器

过程分析的解决方案                                          

煤制乙二醇生产过程中的氧化酯化过程,需严格监控微氧含量。氧含量的监控,关乎整个反应塔的安全。工艺介质,极其易燃易爆,氧含量一旦超标,极易引起装置失控及爆炸。快速响应、安全、可靠、维护量低是客户追求的目标。

整套解决方案配置预处理系统装置,进行冷却除水、过滤减压等步骤,实现快速、低维护的可靠测量。整体安装系统具有:响应速度快、系统精简、维护量低、运行成本低等优点。

采用多次反射式、怀特池结构的在线GPro500激光微氧分析仪,可以实时、快速、准确测量过程气体中的微氧含量,极低的检测下限可以实时监控过程反应,低维护量可以最大程度的降低客户的后期维护成本。

GPro500在线激光微量氧分析仪的技术先进性,测量准确及可靠性,完全符合乙二醇生产过程的安全监控,并已经过实际检验,在使用中达到良好的效果,为工艺操作提供了较为准确的分析数据。且运行期间的维护量,相对其他测量方式的分析仪来说较小,可靠性较高。同时,在此期望激光微量氧分析仪为煤制乙二醇工艺产业化发挥重要作用。

GPro500 在线激光微量氧分析仪

①可调谐二极管激光气体分析,抗粉尘、背景气干扰; ②高分辨率吸收光谱技术,抗背景气干扰能力强; ③不受过程气中的mg/m3级别粉尘影响,测量精度不完全依赖于预处理系统; ④响应时间短,<2s; ⑤适应恶劣环境,高温、高压、高腐蚀性环境,温度最高250℃,压力0.8-5Bar (abs); ⑥低维护量,无易损易耗件,核心器件寿命长,如激光器寿命长达10年; ⑦可在危险环境连续工作,探头可在0区,电气元器件可在1区工作; ⑧维护、标定周期长,标定周期>1年; ⑨运行成本低,无需消耗标准气、零点气,量程气等; ⑩高适应性,确保测量结果的高可靠性,自动温度、压力补偿;

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