化工企业乙炔和氯乙烯中使用激光氧含量分析仪的方案和技术优势

在河北省，某氯碱企业使用电石法生产聚氯乙烯树脂，生产过程中，在单体车间、乙炔车间、聚合车间中，很多工序的生产过程会存在氯乙烯、乙炔等易燃易爆的气体，如果氧气混入乙炔或氯乙烯中的含量过高就会形成爆炸性的混合气体，可能会引起安全事故，需要严格控制这些气体中的氧气浓度，保证生产安全。所以，我们要实时在线监测乙炔、氯乙烯中的氧气浓度并进行控制，解决可能出现的安全隐患。

该氯碱企业在树脂厂区聚合车间的部分工序中使用过在线顺磁氧分析仪，在正常生产中，在线顺磁氧分析仪使用效果还可以，能够监测出氯乙烯介质中的氧气浓度。但是在线顺磁氧分析仪的传感器对被测介质的要求高，要求被测介质中不能混入水分，否则就会损坏传感器，导致传感器进水损坏，造成很大的损失或维修不了，成本也不断提高。为了解决上述问题，该企业通过考察同行其他公司的情况，并经过其他企业介绍，决定购买激光氧含量分析仪系统。

生产系统要监测介质中氧气浓度的点有乙炔车间清净工序的乙炔、单体车间氯乙烯压缩和氯乙烯气柜连通管线的氯乙烯、精馏变压吸附工序的氯乙烯、聚合车间回收氯乙烯系统和氯乙烯气柜连接管线的氯乙烯等。根据工艺点的现场情况来看，采用旁路式激光氧含量分析仪比较合适，在生产系统的被测介质主管道引出取样管，由取样管将被测介质导入到样品预处理系统和激光氧分析仪，整套分析系统安装在独立的机柜里面。由于被测介质具有易燃易爆、有毒有害的特点，不能直接排放到大气，分析之后的样气返回至原管道，这些部位的样气采集处和样气返回处是在同一管道上下游邻近的不同位置。旁路式激光氧分析仪系统日常维护方便，定期标定时只需要关闭取样管的阀门就可以了，既方便检修和标定，而且对正常生产没有影响。

可调谐半导体激光光谱吸收技术TDLAS本质上是一种光谱吸收技术，通过分析激光被气体分子的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽，如上图。因此，半导体激光吸收光谱技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。系统采用特定波长的激光束穿过被测气体，激光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理，因此可以通过检测激光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度。采用半导体激光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰，测量结果可靠性高。

就拿生产系统的样气中氧含量测量俩说，半导体激光发射器发出一特定频率的激光，该频率的激光只能由氧分子吸收，在透过含有氧气的氯乙烯气体时，该特定频率的激光会发生相应强度的衰减，衰减程度和氯乙烯中的氧气含量存在数学关系，检测出该衰减程度可以计算出氯乙烯中的氧气含量。

样气预处理系统：被测样品气体进入激光氧含量分析仪系统的测量管之前，要经过预处理系统除去其中影响测量准确度的水气和各类杂质，并且要定期对激光发射、测量系统和测量管进行清理，维护和保养。

实际应用：氯乙烯和乙炔属于易燃易爆物质，生产系统中的氧气含量需要控制在2%以下，所以，需要在可能会出现氧气进入生产系统的位置定时监测内部的氧气浓度，及时发现异常，尽早处理防止出现生产安全事故。

单体车间精馏工序变压吸附真空泵的进口管道是负压工况，在管道出现漏点时很容易造成空气进入管道内部，导致进入乙炔气柜的乙炔中氧气含量过高，致使整个生产系统的氧气含量增加。因此，需要在变压吸附抽空进一期和二期乙炔气柜管道上各配备一台激光在线氧含量分析仪系统。

单体车间和氯乙烯气柜连接的氯乙烯管道导淋产生的废水全部收集到氯乙烯气柜废水收集罐，该罐和氯乙烯气柜系统相连接，导淋废水回收泵是隔膜泵，在隔膜泵泄漏时很容易造成氧气进入氯乙烯气柜系统，致使生产系统氧气浓度异常，所以，在气柜废水收集罐上配备一台激光在线氧含量分析仪系统。

聚合车间有三套氯乙烯回收冷却装置、三套溢流堰汽提塔、一套废水汽提装置，这七套装置在运行过程中都会产生部分氯乙烯气体排放回收至氯乙烯气柜。氯乙烯回收系统在聚合釜进行置换操作中，部分管段和设备有负压的工况，溢流堰汽提塔正常工作时也是负压工况，塔顶压力长期保持负压状态。废水汽提装置收集的气柜溢流水是敞口模式，会导致氧气进入生产系统中。在上述这些位置都很容易造成空气进入生产系统，导致氯乙烯气柜系统氧气含量增加，严重时可能会引发生产安全事故。所以，在这些位置需要配备四台激光在线氧含量分析仪系统。

激光氧含量分析仪系统不受背景气体影响，能够测量高温、强腐蚀性的气体，平时只需要定期简单维护就可以了。核心部件不易损坏，仪表使用寿命很长，响应速度快，测量精确度高。相比于其他原理的氧含量分析仪，激光氧含量分析系统具有更好的性能表现，到目前为止，激光在线气体分析仪系统在行业中的使用效果非常好。

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