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氧分析仪在PTA装置中的应用

2014/11/13 22:46:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

    摘要:从取样系统的设计、样气的预处理方法、氧分析仪的结构原理及现场使用等几个方面介绍了OXYMAT 6型氧分析仪在PTA装置上的应用。

    氧化反应器是PTA装置氧化生产线的心脏部分,反应后产生的尾气成分比较复杂,且含有腐蚀性物质(醋酸、BR-等)。正常生产时氧的体积分数的控制指标为3%~5%,如果超过8%,通过仪表联锁系统发出信号,反应器所有压缩空气进气管线阀门全部联锁自动关闭,高压氮气立即充入反应器及顶部相关系统,以降低尾气中氧的体积分数,防止爆炸。因此,如何有效地控制尾气中氧的体积分数对装置的安全生产至关重要。

    为保证装置安全生产,要求使用的氧分析仪必须测量准确、性能稳定。Siemens公司OXYMAT6型红外气体分析仪,采用了交替红外双光束原理,并使用双层检测气室和光耦合器来测量气体的体积分数。仪征化纤股份有限公司选用了2台该型号的氧分析仪用于氧化反应器氧气浓度的测量,现场为一用一备。

    1 OXYMAT 6型氧分析仪

    1.1 原理(见图1)

    OXYMAT 6型氧分析仪利用了氧气的顺磁性这一原理来测量氧气体积分数的。该氧分析仪采用测量顺磁压力变化的方法来测量气体中氧的体积分数。在不均匀磁场中,氧分子由于其顺磁性,会朝磁场增强方向移动。当氧的体积分数不同的两种气体在同一磁场相遇时,它们之间就会产生一个压力差。该氧分析仪中,这两种气体一种是参比气(N2,O2或者空气),另一种是样气。参比气经过两个参比气通道进入样气室。其中一路参比气在磁场区域和样气相遇。因这两个通道是连通的,所以与氧的体积分数成正比的压力差使得两路参比气形成气流。微流量传感器感知该气流并将其转变为电信号。

    1.2 微流量传感器

    微流量传感器中有2个被加热到大约120℃的镍格栅,这两个镍格栅和两个补充电阻形成惠斯通电桥。变化的气流导致镍格栅的电阻发生变化。这使电桥产生偏移。该偏移值大小决定于样气中氧的体积分数。

    微流量传感器位于参比气路中,不直接接触样气,所以样气的热导率、比热和样气的内部摩擦对测量结果都不产生任何影响,同时,这也避免了样气对微流量传感器的腐蚀,使得微流量传感器的抗腐性能大大提高。通过改变磁场强度,使得微流量传感器上的背景气流不被检测,仪器摆放的方向因而对测量也无影响。样气室体积很小,直接安装在样气管路上。该氧分析仪响应时间非常短,由于在测量地点存在振动并可能因此产生测量误差(噪音),因此可额外增加1台传感器来作为振动传感器。该传感器中不通过气体,其信号可用来对测量结果进行补偿。如果样气密度和参比气密度偏差超过参比气密度的50%,则用于补偿的微流量传感器也必须像用于测量的微流量传感器那样使用参比气进行吹扫。

   2 预处理系统

    2.1 组成

    为保证测量结果准确,不损坏仪器部件,进入到分析仪测量室的样气必须干净,不含固态及其他腐蚀性物质,同时还应避免在测量气室中出现水汽凝结,因此需要设计1套合适的样气预处理系统。

    结合PTA装置的特点,设计的预处理系统由取样探头、旋风分离器、水洗罐、过滤器、气液分离器、自动排液器、干燥器等主要部件组成,主要完成对样气中固态物质、酸性物质(包括酸性离子)和胶体物质的清除,处理后的气体才能满足氧分析仪入口要求。

    2.2 尾气组分

    位号为AT-108的尾气,在温度36.5℃,采样压力1.15 MPa时的组分如表1所列。

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