煤化工過程氣體監測-寧夏欣奧化工有限公司甲醛生產氧含量監測項目

【資料簡介】

項目背景

合作背景

根據國家安監總局《安監總管三116號》文件要求，甲醛生產工藝被列入重點監管危險化工工藝目錄，需對反應物料氧含量實施在線監測。隨著安全儀表系統（SIS）的普及應用，氧化爐進氣口氣體的氧含量監測已成為甲醛生產的強制性安全配置。

當前國內氧含量檢測儀表主要分為抽取式氣體分析儀和激光式氣體分析儀兩類。甲醛生產氧化爐進氣口的三元氣（甲醇、水蒸汽、空氣混合氣體）具有可燃性強、易冷凝等特性，作為SIS系統的核心安全監測儀表，氧分析儀的可靠性直接關系到生產系統的穩定長周期運行。

 

項目介紹

寧夏欣奧化工有限公司自2018年4月起開始實施SIS系統的設計安裝和使用。項目初期采用抽取式分析儀，通過導管從氧化爐進氣口引出氣體，經冷卻、冷凝、分離后，通過探測儀預置的程序對氧含量進行推算。該方案存在顯著缺陷：測量誤差較大，運行條件苛刻，曾數次因測量誤差導致SIS系統觸發停車事故。由于安全儀表不可停運，異常工況時員工需冒險操作，該隱患被上級應急管理部門列為重點整改項目。

經過仔細考察對比，企業最終采用了四方儀器公司研發的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀。作為國產激光分析儀在甲醛行業的成功應用，該系統已實現連續穩定運行一年有余。

該應用實例已被行業會刊收錄刊登

 

產品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

主要參數

 

性能參數
測量原理	TDLAS
測量組分	O2
測試范圍	0～21%VOL（量程可選）
量程漂移	≤±1%F.S.
重復性誤差	≤±1%F.S.
輸出波動	≤±1%F.S.
線性度	≤±1%F.S.
響應時間	充分預熱后，T90≤1s
技術參數
機箱	隔爆和粉塵雙防爆結構
防爆等級	Ex db IIC T6 Gb / Ex tb IIIC T80℃ Db
防護等級	IP67
傳感器壽命	＞6年（正常使用）
工作參數
工作方式	在線
電源	24VDC
校準周期	建議每隔一年校準一次
被測氣體溫度	＜400℃
環境溫度	-20～60℃
吹掃氣體	0.3～0.8MPa工業氮氣
吹掃氣純度	O2、N2
輸入輸出參數
通訊方式	RS-485/RS-232
輸出模式	2路4~20mA輸出，3路繼電器輸出

 

 

 

項目實施

技術方案

本項目采用的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀，基于可調諧半導體激光吸收光譜（TDLAS）技術，通過激光掃描氣體分子特征吸收譜線，直接測量氧化爐進氣管道內氧的含量。相較于傳統抽取式分析儀需通過氣體冷卻、分離和間接推算的復雜流程，該技術實現了原位直測，響應時間小于1秒，測量精度優于±1%F.S.，真實反映了高溫工藝氣體的實際狀態。

分析儀采用一體化設計，直接安裝于氧化爐進氣主管道，且安裝方便施工快捷，僅需半天即可安裝完畢，省去預處理系統，規避了氣體冷凝導致的組分濃度數據失真問題，也減少了損耗。針對甲醛生產過程中110℃高溫、甲醇/水蒸汽混合介質的高水分與高腐蝕性，以及高流速等復雜工況，設備配置IP67防護等級隔爆外殼，并集成氮氣吹掃單元。通過0.2~0.4MPa潔凈氮氣對光學視窗持續的正壓保護，既將設備腔體工作溫度穩定控制在60℃以內，又利用惰性氣體環境提升氧含量檢測精度，有效解決了西北地區晝夜較大溫差所引起的測量波動。

系統采用模塊化結構設計，無運動部件和易損部件，傳感器壽命超過6年，大幅降低了維護需求。系統設置有校準界面和遙控激光氣體分析器，可隨時進入參數設置界面，設置測量光程和標定光程，操作便捷。其工作界面顯示清晰直觀，巡檢人員在巡檢時可通過界面參數及時掌握工藝變化情況。

 

方案價值

該技術方案成功解決了傳統抽取式分析儀測量滯后、誤差大的行業痛點。通過秒級實時精準監測，將SIS系統聯鎖控制的可靠性大幅提升，消除誤報警導致的非計劃停車。自投用以來，生產線連續安全運行周期突破400天，保障了長期生產穩定性。

經濟效益方面，設備直接安裝省卻預處理系統，每年將為用戶節約大量耗材及維護成本，更是較進口設備降低了60%~70%的初期投資。在管理層面，氧含量數據的精準測量，為工藝段的精準把控和企業的能效控制提供了重要的數據支持。

系統通過氧含量數據與SIS系統的深度集成，更可以支持工藝參數歷史追溯與遠程監控。不僅驗證了國產分析儀器在危化工藝中的可靠性，也為行業提供了可復制的安全監測技改范例，值得在甲醛行業深度推廣。

 

項目現場