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氣相色譜儀在焦?fàn)t煤氣制LNG項目中的應(yīng)用
【案例解析】氣相色譜儀在焦?fàn)t煤氣制LNG項目中的應(yīng)用
目前我國在建焦化及焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG項目有很多，本文擬通過一個經(jīng)典焦?fàn)t煤氣制LNG項目的成功案例，來和大家分享下氣相色譜在焦?fàn)t煤氣制LNG項目中的應(yīng)用情況。
作為一名設(shè)計師，除了要有設(shè)計水平，行業(yè)動態(tài)也應(yīng)時刻關(guān)注，這兩年就個人設(shè)計工作而言，焦化、焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG項目相對比較多，可見這類項目近年比較熱。個人分析是由于國家將持續(xù)推動供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，我國焦化行業(yè)仍以淘汰過剩及落后產(chǎn)能、加強裝備水平升級、推廣使用干熄焦節(jié)能技術(shù)、園區(qū)化及集約化發(fā)展、完善并延伸產(chǎn)業(yè)鏈等為重點發(fā)展方向，從而推動實現(xiàn)焦化行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級。
焦?fàn)t煤氣作為煉焦過程中最主要的副產(chǎn)品，與煤化工相比，焦?fàn)t煤氣合成產(chǎn)品具有明顯成本優(yōu)勢和很少的政策限制。
綜上可知，目前我國在建焦化及焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG項目會很多，本文擬通過一個經(jīng)典焦?fàn)t煤氣制LNG項目的成功案例，來和大家分享下氣相色譜在焦?fàn)t煤氣制LNG項目中的應(yīng)用。
項目概況
本項目生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)7萬t/a LNG，11萬t/a甲醇。年操作8000小時。
本項目主要有氣柜、焦?fàn)t氣壓縮、精脫硫、甲醇合成、合成氣壓縮、甲醇精餾、MDEA脫碳裝置、冷劑壓縮、螺桿壓縮、干燥液化裝置、甲醇罐區(qū)、LNG罐區(qū)、循環(huán)水等裝置。
色譜使用實景展示
主要分析項目及控制指標(biāo)
序號 | 分析項目 | 分析內(nèi)容 | 控制指標(biāo) |
一 | 氣柜 | ||
1 | 煤氣 | O2 | <0.5%(體積) |
二 | 焦?fàn)t氣壓縮 | ||
1 | 氮氣 | O2 | 0.1(v%) |
三 | 精脫硫 | ||
1 | 焦?fàn)t氣 | H2S | 275mg/Nm3 |
有機硫(包括二甲基噻吩、硫醚、硫氧化碳) | 30mg/Nm3 | ||
2 | 焦?fàn)t氣 | H2S | 304mg/Nm3 |
有機硫 | 1.5mg/Nm3 | ||
3 | 焦?fàn)t氣 | H2S | 32mg/Nm3 |
有機硫 | <0.1ppm | ||
4 | 焦?fàn)t氣 | H2S、有機硫 | <0.1ppm |
5 | 焦?fàn)t氣 | H2S、有機硫 | <30ppb |
6 | 焦?fàn)t氣 | 分析焦?fàn)t氣組成 | |
四 | 甲醇合成 | ||
1 | 合成氣 | H2 | |
CO | |||
CO2 | |||
CH4 | |||
N2 | |||
CH3OH | |||
O2 | |||
2 | 熱媒 | H2 | |
CO | |||
CO2 | |||
CH4 | |||
N2 | |||
CH3OH | |||
五 | 合成氣壓縮 | ||
1 | 氮氣 | O2 | 0.1(v%) |
六 | 甲醇精餾 | ||
1 | 甲醇 | 54~58%（wt） | |
乙醇 | 0.16%（wt） | ||
CO | 0.33%（v） | ||
七 | MDEA脫碳裝置 | ||
1 | 原料氣 | H2 | |
CO | |||
CO2 | |||
CH4 | |||
N2 | |||
CmHn | |||
2 | 吸收氣 | H2 | |
CO | |||
CH4 | |||
N2 | |||
CmHn | |||
3 | 脫碳?xì)?/span> | H2 | |
CO | |||
CH4 | |||
N2 | |||
CmHn | |||
CO2 | |||
八 | 冷劑壓縮 | ||
1 | 氮氣 | O2 | 0.1(v%) |
九 | 螺桿壓縮 | ||
1 | 氮氣 | O2 | 0.1(v%) |
2 | 氮氣 | O2 | 0.1(v%) |
十 | 干燥液化裝置 | ||
1 | 天然氣 | 全組份 | |
2 | 乙烯 | C2H4 | |
C2H2 | |||
CO2 | |||
3 | 丙烷 | C3 | |
C5+ | |||
CO2 | |||
4 | 異戊烷 | 異戊烷 | |
正戊烷 | |||
C6+ | |||
CO2 |
注：由于涉及部分工藝包，故對分析項目和控制指標(biāo)做了刪減。
從以上分析表格中我們可以看到，此類項目色譜主要用來分析氣體、醇類等組分，色譜配置需要看分析項目和控制指標(biāo)及分析頻次，此外還需根據(jù)業(yè)主實際情況來綜合考慮，比如是否有依托的老化驗室、是否一些項目不測考慮委托有資質(zhì)的機構(gòu)定期來檢測等等，比如焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG等項目，作為原料氣焦?fàn)t煤氣在上游也就是焦化項目中會檢測其組分，那作為下游企業(yè)是否還需要再檢測，這些就需要企業(yè)根據(jù)自身管理機制等自行決定。
在此類項目中大部分都是常規(guī)檢測，這類色譜比較好配置，有一些微量組分如硫化時分析有機硫<0.1ppm；脫硫槽出口有機硫<30ppb；干燥液化裝置異戊烷中CO2≤50ppm等項目含量很低，就比較難檢測，需要選擇合適的檢測器和色譜柱等。
色譜配置
本項目業(yè)主最終根據(jù)分析項目、控制指標(biāo)和分析頻次結(jié)合業(yè)主操作人員的數(shù)量，對氣相色譜做了如下配置。
1、儀器配置匯總表
序號 | 設(shè)備名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 說明 |
1 | 普瑞GC-9280型氣相色譜儀 | 臺 | 2 | 對排放氣、原料氣、吸收塔頂氣、脫碳?xì)獬Ｒ?guī)組分分析 |
2 | 普瑞GC-9280型氣相色譜儀 | 臺 | 1 | 煤氣、MDEA溶液分析 |
3 | 普瑞GC-9280型氣相色譜儀 | 臺 | 1 | 焦?fàn)t氣分析 |
4 | 普瑞GC-9280型氣相色譜儀 | 臺 | 2 | 精甲醇、雜醇、粗甲醇分析 |
5 | 普瑞GC-9280型氣相色譜儀 | 臺 | 1 | LNG、混合冷劑分析 |
2、儀器配置清單
（1）樣品基體：排放氣、原料氣、吸收塔頂氣、脫碳?xì)夥治鼋M分：煤氣中O2（0.5%），氮氣中O2（0.1%），冷劑壓縮：N2中O2：0.1%，螺桿壓縮：N2中O2：0.1%，焦?fàn)t氣全分析（主要為H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯）
序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 氣相色譜儀 | 氣相色譜主機GC-9280 | 1 | 臺 | |
2 | TCD填充系統(tǒng) | 2 | 個 | ||
3 | 填充注樣器系統(tǒng) | 2 | 個 | ||
5 | 自動十通閥 | 1 | 個 | ||
6 | 自動六通閥 | 1 | 個 | ||
7 | Porapak Q 6m*3mm | 1 | 根 | ||
8 | 5A分子篩 3m*3mm | 1 | 根 | ||
9 | GDX-104 3m*3mm | 1 | 根 | ||
10 | 色譜備件箱 | 1 | 套 | ||
11 | 工作站 | PR-3000軟件 | 1 | 個 | |
12 | 聯(lián)想揚天M4000q電腦 | 1 | 臺 | ||
13 | HP激光打印機 | 1 | 臺 | ||
14 | 氣體凈化器 | 1 | 套 | ||
15 | 標(biāo)氣 | 1 | 套 | ||
描述：采用TCD檢測器，氫氣做載氣，十通閥進(jìn)樣，Q柱預(yù)分離，5A柱分析O2、N2、CO、CH4，其余組分通過十通閥反吹出去；六通閥進(jìn)樣，GDX-104柱分析二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯。差減法計算氫氣的含量。 | |||||
（2）、樣品基體：煤氣、MDEA溶液
分析組分：苯、萘（1ppm以上）、MDEA
序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 氣相色譜儀 | 氣相色譜主機GC-9280 | 1 | 臺 | |
2 | FID毛細(xì)系統(tǒng) | 2 | 個 | ||
3 | 毛細(xì)注樣器系統(tǒng) | 2 | 個 | 采用鈍化后的注樣器及管路 | |
4 | HP-WAX 30m*0.32mm*0.50um | 2 | 根 | ||
5 | 自動惰性六通閥 | 2 | 個 | ||
6 | 色譜備件箱 | 1 | 套 | ||
7 | 工作站 | PR-3000軟件 | 1 | 個 | |
8 | 聯(lián)想揚天M4000q電腦 | 1 | 臺 | ||
9 | 聯(lián)想LJ2205激光打印機 | 1 | 臺 | ||
10 | 氣體凈化器 | 1 | 套 | ||
11 | 標(biāo)樣和內(nèi)標(biāo) | 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供 | 1 | 套 | |
12 | 標(biāo)氣 | 1 | 套 | ||
描述：采用FID檢測器，氮氣做載氣，HP-WAX 柱分析苯、萘，苯用六通閥進(jìn)樣。 | |||||
（3）樣品基體：焦?fàn)t氣
分析組分：H2S：10ppb以上、有機硫（二甲基噻吩、硫醚、硫氧化碳）：1ppm以上。
序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 氣相色譜儀 | 氣相色譜主機GC-9280 | 1 | 臺 | |
3 | FPD毛細(xì)系統(tǒng) | 2 | 個 | 鈍化氣路、檢測器 | |
4 | 毛細(xì)注樣器系統(tǒng) | 2 | 個 | ||
5 | 惰性自動六通閥 | 2 | 個 | ||
6 | HP-PLOT Q 30m*0.53mm*20.0um | 2 | 根 | ||
7 | 色譜備件箱 | 1 | 套 | ||
8 | 工作站 | PR-3000軟件 | 1 | 個 | |
9 | 聯(lián)想揚天M4000q電腦 | 1 | 臺 | ||
10 | 聯(lián)想LJ2205激光打印機 | 1 | 臺 | ||
11 | 氣體凈化器 | 1 | 套 | ||
12 | 標(biāo)氣 | 1 | 套 | ||
描述：采用FPD檢測器，氮氣做載氣，惰性六通閥進(jìn)樣，HP-PLOT Q柱分析，外標(biāo)法定量。 | |||||
（4）樣品基體：精甲醇、雜醇、粗甲醇
分析組分：粗甲醇中甲醇（1ppm -90%）、輕組分（二甲醚）：1ppm以上，
甲醇?xì)堃褐屑状迹?/span>1ppm-0.5%，
雜醇：甲醇：1ppm-30%、丁醇：1ppm-12%
序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 氣相色譜儀 | 氣相色譜主機GC-9280 | 1 | 臺 | |
2 | FID毛細(xì)系統(tǒng) | 2 | 個 | ||
3 | 毛細(xì)注樣器系統(tǒng) | 2 | 個 | 采用鈍化后的注樣器 | |
4 | HP-PLOT Q 30m*0.53mm*20.00um | 2 | 根 | ||
5 | 色譜備件箱 | 1 | 套 | ||
6 | 工作站 | PR-3000軟件 | 1 | 個 | |
7 | 聯(lián)想揚天M4000q電腦 | 1 | 臺 | ||
8 | 聯(lián)想LJ2205激光打印機 | 1 | 臺 | ||
9 | 氣體凈化器 | 1 | 套 | ||
10 | 標(biāo)樣 | 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供 | 1 | 套 | |
描述：采用FID檢測器，氮氣做載氣，HP-PLOT Q柱分析甲醇、丁醇、二甲醚。 | |||||
（5）樣品基體：LNG、混合冷劑
分析組分：氫氣、氮氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷。
各組分檢出限：氫氣、氮氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷，以上組分0.1%以上，丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷，以上組分1ppm以上。微量的一氧化碳、二氧化碳（1ppm以上）。
序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 氣相色譜儀 | 氣相色譜主機GC-9280 | 1 | 臺 | |
2 | TCD單填充系統(tǒng) | 1 | 個 | ||
3 | FID毛細(xì)系統(tǒng) | 1 | 個 | ||
4 | 毛細(xì)注樣器系統(tǒng) | 1 | 個 | ||
5 | 填充注樣器系統(tǒng) | 1 | 個 | ||
7 | 輔助系統(tǒng) | 1 | 個 | ||
8 | 自動十通閥 | 2 | 個 | ||
9 | 自動六通閥 | 2 | 個 | ||
10 | HP-PONA 50m*0.25mm*0.50um | 1 | 根 | ||
11 | 13X分子篩 3mm*3m | 1 | 根 | ||
12 | Porapak N 3mm*6m | 1 | 根 | ||
13 | Porapak Q 6m*3mm | 1 | 根 | ||
14 | TDX-01 1m*3mm | 1 | 根 | ||
15 | 轉(zhuǎn)化爐 | 1 | 個 | ||
16 | 色譜備件箱 | 1 | 套 | 隨機附帶 | |
17 | 工作站 | PR-3000軟件 | 1 | 個 | |
18 | 聯(lián)想揚天M4000q電腦 | 1 | 臺 | ||
19 | 聯(lián)想LJ2205激光打印機 | 1 | 臺 | ||
20 | 氣體凈化器 | 1 | 套 | ||
21 | 標(biāo)氣 | 1 | 瓶 | ||
描述：一次進(jìn)樣全分析。采用TCD檢測器，氦氣做載氣，十通閥進(jìn)樣，一根N柱預(yù)分離，13X柱分離氫氣、氮氣、甲烷、一氧化碳，二氧化碳、乙烷在六通閥的氣阻上出，其它氣體通過十通閥反吹出去。C3開始的物質(zhì)采用FID檢測器分析，六通閥進(jìn)樣，氮氣做載氣，HP-PONA柱分析。采用FID檢測器，氮氣做載氣，十通閥進(jìn)樣，Q柱預(yù)分離，TDX-01柱+轉(zhuǎn)化爐分析微量的二氧化碳，其余組分通過十通閥反吹出去。 | |||||
小結(jié)：
色譜配置除與分析項目、控制指標(biāo)、分析頻次有關(guān)外，由于每個企業(yè)都有自身的特點，自動化程度的高低和實驗室人員配置及企業(yè)資金情況也會影響色譜的配置，這就需要設(shè)計人員前期一定要與業(yè)主溝通交流，在滿足生產(chǎn)的前提下，盡量滿足業(yè)主需求。