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应用于空分装置液氧中碳氢化合物的检测 1 .空气中有害杂质及控制指标 空气中的有害杂质很多 ,对空分生产设备安全具有危险性的有害杂质主要包括 : (1) 有堵塞组分 :水分 、二氧化碳 、一氧化二氮 ; (2) 有可燃性组分 :甲烷 、乙炔 、乙烯 、乙烷 、丙烯 、丙烷 、其他碳氢化合物 、氮的氧化物 、臭氧 ; (3) 有腐蚀性气体组分 :二氧化硫 、三氧化硫 、硫化氢 、氯气 、氨 、其他硫化物 、其他氯化物等。 在空气分离过程中 ,碳氢化合物随着空气液化进入下塔液化空气中 ,然后又随着液化空气进入上塔 ,聚集在液氧中，碳氢化合物聚集在液氧中，容易引起装置爆炸，所以，要对液氧中的碳氢化合物含量进行控制。 2 .液氧中乙炔、碳氢化合物 为安全起见 ,空分设备在生产过程中 ,要求对液氧中碳氢化合物的含量进行监测。其中,乙炔的危害性，要求单独测定。 同时要检测碳氢化合物的总含量。乙炔是一种不饱和的碳氢化合物 ,具有高度的化学活性，性质极不稳定，固态乙炔在无氧的情况下也可能发生爆炸 ,分解出碳和氢 ,并放出热量。如果乙炔在分解时存在氧气 ,则生成的碳和氢又与氧化合 ,发生氧化反应并进一步放出热量 ,从而加剧了爆炸的威力。液氧中除乙炔外 ,还有甲烷、乙烷 、丙烷 、乙烯、丙烯等其他碳氢化合物。这些物质均是可燃物质 ,有时虽然乙炔含量没有超标 ,但如果碳氢化合物含量超过一定限度 ,也有产生爆炸的危险 ,因此 ,要求这些碳氢化合物的总量必须控制在允许范围以内。要减少碳氢化合物的危害 ,就要做到空分装置吸入的空气纯净 ,尽量远离碳氢化合物 、氮氧化物等有害杂质发生源 ;对吸入的空气进行吸附过滤。分子筛不仅能够吸附清除空气中的水分 、二氧化碳和乙炔 ,还能吸附碳氢化合物 ,以尽可能减少液氧中碳氢化合物的含量 。 3 .液氧中碳氢化合物分析取样办法 空分装置的液氧取样一般分手工取样和管道取样 。由于液氧样品中各烃类组分的沸点相差较大 ,如取样过程中各组分不能同步汽化 ,会造成分析数据失准或波动 ,所以要求液氧取样尽量保证各烃类同步汽化。另外 ,取样样品应具有代表性 ,以确保分析数据准确 。表2是液氧及常见烃类组分的沸点 。
液氧及常见烃类组分沸点 (1) 手动取液氧分析。打开液氧取样阀门 ,充分置换取样管道 ;将取样保温杯用液氧样品置换多次 ,接满液氧样品 ,将专用取样量筒(2ml)浸入液氧中;再将取样器用液氧冲洗数次；将充满液氧的小量筒放入专用取样器中 ,快速旋上盖子，保证气密良好，待取样器达到常温后即可送至色谱分析 。 (2) 管道取液氧分析。主冷液氧经过汽化罐后 ,由管线直接引入分析室 。或者经旁通分流后 ,再由管线引入分析室 。 4 .液氧中乙炔和碳氢化合物的检测 对液氧中的乙炔和碳氢化合物的总含量的测定,可以采用以下方法 : ( 1) 使用带氢焰检测器的总烃气体分析仪,进行在线连续检测。 ( 2) 用带氢焰检测的气相色谱仪,进行非连续取样测定液氧中各类烃的含量 。 4.1在线分析液氧中总碳氢含量 分析仪器选用美国Rosemount400A型分析仪，它是带氢焰检测器的总烃分析仪。利用燃烧离子化作用的测定方法进行检测,传感器是一个燃烧器，在燃烧期间,试样中的碳氢化合物组分发生了复杂的电离作用，产生了电子和正离子。电离作用形成的电流跟进入燃烧室的碳原子速度成正比，这样可以根据电流测定碳氢化合物在试样中的浓度。 操作条件:空气压力15psig,混合氢气压力25psig,样品取样压力4 psig。液氧中的碳氢化合物的组分较多,甲烷约占80 %~ 90 %，因此，测定碳氢化合物的总含量的方法 是将它们|加氢转化成甲烷后测定甲烷的含量。 总烃分析仪稳定运行表明,测量上塔液氧中总碳氢含量与色谱仪分析结果相当。 4.2气相色谱仪分析 所用仪器为GC217A 气相色谱仪。色谱柱:毛细管柱，长30m，内径0.53mm不锈钢柱。温度:柱温为80 C,检测器温度为120 °C,进样温度 90°C。柱前压:0.09 MPa。 将液氧进气阀打开，吹扫一段时间，采用六通阀自动进样(图1) ,切换电磁阀自动实现大气平衡。 采用GLA SS210色谱工作站,经过数据分析处理，直接将分析结果打印出来。
通过对某一未知气体测定,得出其保留时间如表3所示，已知某些纯气的保留时间如表4所示。
由表3与表4比对可知,1#峰为CH4 ;2#峰为C2H6 ;3#峰为C2H4;4# 峰为C3H8 ;5#峰为C3 H6 ; 6#峰为C2H2。应用气相色谱仪在与分析液氧样品相同的操作条件下,进标准气体样品，通过分析报告的谱图测出标气中被测组分I的峰面积,根据标气中被测组分 I的峰面积可以算出被测组分I的校正因子； F1=C1K/S1 式中，F1为标气中被测组分I的校正因子；C1为标气中被测组分I的体积百分含量; K为被测组分I的放大倍数; S1为标气中被测组分I的峰面积。本单位空分装置自2004 年投用色谱仪GC2 17A后,不但监测液氧中乙炔和碳氢化合物含量,同时也分析原料空气中碳氢化合物含量，为空分安全生产提供了可靠数据,随着周围石油化工企业数量增加，大气质量不断恶化,因此加强空气气源和液氧的监控显得更加迫切,一旦发现监测超标,工艺就要采取相应的措施,根据实际情况增加液氧排放频次，确保空分装置运行安全。 5 结论 本方法可以用于大型空分在线及实验室分析液氧中碳氢化合物含量，为空分安全生产提供分析数据。 「稿件发布」 |
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