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項(xiàng)目背景

合作背景

在全球能源轉(zhuǎn)型與國(guó)家“雙碳"戰(zhàn)略目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正朝著多元化、低碳化方向加速發(fā)展。新疆作為國(guó)家重要的煤炭資源基地，依托豐富的煤炭資源，積極推動(dòng)煤化工產(chǎn)業(yè)升級(jí)，打造現(xiàn)代煤化工示范區(qū)。政策層面，《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》等文件明確鼓勵(lì)采用先進(jìn)技術(shù)提升產(chǎn)業(yè)能效、安全環(huán)保水平和智能化程度。特別是對(duì)于煤制天然氣等關(guān)鍵項(xiàng)目，生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)控是保障裝置本質(zhì)安全、優(yōu)化運(yùn)行效率、降低能耗物耗、實(shí)現(xiàn)清潔低碳生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人工取樣分析方式存在滯后性、工作量大、潛在安全風(fēng)險(xiǎn)高等弊端，難以滿足現(xiàn)代化工裝置對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的迫切需求。因此，采用先進(jìn)的在線過(guò)程分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)的連續(xù)、自動(dòng)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，已成為提升煤化工企業(yè)安全生產(chǎn)水平、實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目用戶為新疆一大型煤化工企業(yè)。該企業(yè)斥資百億打造了一座現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)，核心工藝是通過(guò)原煤裂解制取合成氣，并進(jìn)一步提純生產(chǎn)天然氣。在天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域，該企業(yè)年產(chǎn)能高達(dá)20億Nm3，其采用的是魯奇加壓氣化技術(shù)。氣化爐尾氣成分主要包括CO、CO2、CH4、H2等，具有壓力高、焦油及水含量大的特點(diǎn)。該裝置已投用十余年，受限于工藝工況，一直未能實(shí)現(xiàn)在線分析，主要依靠人工每?jī)尚r(shí)取樣進(jìn)行離線分析。然而，人工取樣不僅耗費(fèi)大量人力物力，更關(guān)鍵的是，氣化爐生產(chǎn)過(guò)程若出現(xiàn)富氧工況，企業(yè)將面臨嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2023年，該企業(yè)在尋求更高效、經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)解決方案過(guò)程中，接觸到我司的激光拉曼產(chǎn)品方案。經(jīng)過(guò)深入技術(shù)交流與現(xiàn)場(chǎng)考察，企業(yè)最終決定在氣化爐出口安裝我司的原位激光拉曼光譜分析儀，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)合成氣組分的連續(xù)、自動(dòng)、在線監(jiān)測(cè)，從而顯著提升生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控水平與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，保障裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

產(chǎn)品原型

原位激光拉曼光譜氣體分析儀LRGA-3200EX

LRGA-3200EX基于激光拉曼散射原理，通過(guò)對(duì)被測(cè)氣體的特征拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、收集、處理和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)多類氣體同時(shí)進(jìn)行定性及定量分析。系統(tǒng)用于原位安裝測(cè)量，可同時(shí)對(duì)近20種組分進(jìn)行連續(xù)在線的無(wú)損氣體分析。系統(tǒng)配備拉曼采樣探頭，采用正壓防爆設(shè)計(jì)，安全耐用。秒級(jí)響應(yīng)，無(wú)需長(zhǎng)久等待。

產(chǎn)品特性

1. 無(wú)損氣體分析，包括同核雙原子分析（H2、N2、O2）；

2. 可同時(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，一臺(tái)儀器解決工業(yè)過(guò)程氣體全流程監(jiān)測(cè)；

3. 配備拉曼探頭，無(wú)需抽氣到儀表測(cè)量，也無(wú)需易耗品（色譜柱、閥門、氣泵等）；

4. 儀表正壓防爆，維護(hù)周期長(zhǎng)，安全性高；

5. 智能化軟件設(shè)計(jì)，全觸屏界面，數(shù)據(jù)直觀顯示，可外接PC鍵盤。

主要參數(shù)

項(xiàng)目實(shí)施

技術(shù)方案

我司為該項(xiàng)目所提供的原位激光拉曼光譜氣體分析儀專為高溫、高壓、高焦油等復(fù)雜工況設(shè)計(jì)，能精準(zhǔn)測(cè)量合成氣中的多種組分，且不受背景氣體中水分的干擾。系統(tǒng)由取樣單元、預(yù)處理單元、控制單元、分析單元四部分構(gòu)成，自動(dòng)完成管路取樣等操作，其主要目的是精確測(cè)量合成氣中各組分的濃度，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人值守，大大減少了人工負(fù)荷，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、準(zhǔn)確、連續(xù)自動(dòng)在線運(yùn)行。系統(tǒng)采用原位安裝測(cè)量方式，可同時(shí)對(duì)多種氣體組分進(jìn)行連續(xù)在線的無(wú)損氣體分析。在此基礎(chǔ)上精確計(jì)算并監(jiān)測(cè)天然氣的熱值，這對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高資源利用率具有不可替代的作用。

系統(tǒng)將拉曼探頭前置，使儀表不直接接觸樣氣，減少取樣裝置、分析儀表等部位的維護(hù)工作，并且極大地提高了儀表測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間。多點(diǎn)位耐高壓探頭同時(shí)測(cè)量，安全耐用。

四方儀器原位激光拉曼分析儀項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)效果

傳統(tǒng)的合成氣組分分析主要使用在線色譜儀器，此次我司提供的原位激光拉曼分析儀在該領(lǐng)域的應(yīng)用是一項(xiàng)重大突破，有效打破了進(jìn)口分析儀器的技術(shù)壁壘，替代了進(jìn)口設(shè)備。

據(jù)了解，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)部位含有大量粉塵，測(cè)量溫度要求185℃，壓力要求3.5Mpa，需要精確測(cè)量CO、CO2、H2、N2、CH4、O2、H2S等組分濃度。我司方案不僅能夠很好地適應(yīng)此類惡劣測(cè)量工況，同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際測(cè)試情況以及數(shù)據(jù)分析對(duì)比，我司激光拉曼分析儀在響應(yīng)時(shí)間、耗材、運(yùn)行載氣等方面還具備多項(xiàng)明顯優(yōu)勢(shì)。特別是在熱值監(jiān)測(cè)方面，我司設(shè)備能夠快速、準(zhǔn)確地根據(jù)天然氣中各組分氣體濃度計(jì)算熱值，為生產(chǎn)決策提供可靠的依據(jù)。

在線色譜儀器響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)成本高，尤其在背景氣工況惡劣條件下維護(hù)量極大。本次項(xiàng)目采用國(guó)產(chǎn)激光拉曼設(shè)備替代進(jìn)口產(chǎn)品，一方面打破進(jìn)口設(shè)備技術(shù)壁壘，給公司降低相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行成本及后續(xù)維護(hù)成本，同時(shí)相較于色譜響應(yīng)時(shí)間有極大提升，為現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)提供極有利保障。

方案價(jià)值

該技術(shù)方案的實(shí)施使煤化工的工藝過(guò)程得到了更為有效的管理和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)安全把控和經(jīng)濟(jì)效益提升。

首先，在安全監(jiān)控方面通過(guò)監(jiān)測(cè)O2濃度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，防止事故風(fēng)險(xiǎn)。其次，從工藝優(yōu)化和提質(zhì)增效上講，通過(guò)監(jiān)測(cè)H2、CO、CO2、CH4等氣體組分的比例與對(duì)反應(yīng)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化反應(yīng)條件，整體提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)