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【案例解析】氣相色譜儀在焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)目中的應(yīng)用

來源：北京普瑞分析儀器有限公司 2024年08月19日 13:17

目前我國在建焦化及焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG項(xiàng)目有很多，本文擬通過一個(gè)經(jīng)典焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)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(xiàng)目中的應(yīng)用情況。

作為一名設(shè)計(jì)師，除了要有設(shè)計(jì)水平，行業(yè)動(dòng)態(tài)也應(yīng)時(shí)刻關(guān)注，這兩年就個(gè)人設(shè)計(jì)工作而言，焦化、焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG項(xiàng)目相對比較多，可見這類項(xiàng)目近年比較熱。個(gè)人分析是由于國家將持續(xù)推動(dòng)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(qiáng)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(diǎn)發(fā)展方向，從而推動(dòng)實(shí)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(xiàng)目會(huì)很多，本文擬通過一個(gè)經(jīng)典焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)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(xiàng)目中的應(yīng)用。

項(xiàng)目概況

本項(xiàng)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(shí)。

本項(xiàng)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(shí)景展示

色譜使用實(shí)景.jpg

主要分析項(xiàng)目及控制指標(biāo)

序號	分析項(xiàng)目	分析內(nèi)容	控制指標(biāo)
序號	分析項(xiàng)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?dú)?/span>	O₂	0.1(v%)
三	精脫硫
1	焦?fàn)t氣	H₂S	275mg/Nm³
		有機(jī)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(jī)硫	1.5mg/Nm³
3	焦?fàn)t氣	H₂S	32mg/Nm³
		有機(jī)硫	<0.1ppm
4	焦?fàn)t氣	H₂S、有機(jī)硫	<0.1ppm
5	焦?fàn)t氣	H₂S、有機(jī)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?dú)?/span>	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?dú)?/span>	O₂	0.1(v%)
九	螺桿壓縮
1	氮?dú)?/span>	O₂	0.1(v%)
2	氮?dú)?/span>	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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目和控制指標(biāo)及分析頻次，此外還需根據(jù)業(yè)主實(shí)際情況來綜合考慮，比如是否有依托的老化驗(yàn)室、是否一些項(xiàng)目不測考慮委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)定期來檢測等等，比如焦?fàn)t煤氣制甲醇、LNG等項(xiàng)目，作為原料氣焦?fàn)t煤氣在上游也就是焦化項(xiàng)目中會(huì)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(jī)制等自行決定。

在此類項(xiàng)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(shí)分析有機(jī)硫<0.1ppm；脫硫槽出口有機(jī)硫<30ppb；干燥液化裝置異戊烷中CO2≤50ppm等項(xiàng)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。

GC-9280氣相色譜儀.jpg

色譜配置

本項(xiàng)目業(yè)主最終根據(jù)分析項(xiàng)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?dú)庵?/span>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(jī)GC-9280	1	臺
2		TCD填充系統(tǒng)	2	個(gè)
3		填充注樣器系統(tǒng)	2	個(gè)
5		自動(dòng)十通閥	1	個(gè)
6		自動(dòng)六通閥	1	個(gè)
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(gè)
12		聯(lián)想揚(yáng)天M4000q電腦	1	臺
13		HP激光打印機(jī)	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(jì)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(jī)GC-9280	1	臺
2		FID毛細(xì)系統(tǒng)	2	個(gè)
3		毛細(xì)注樣器系統(tǒng)	2	個(gè)	采用鈍化后的注樣器及管路
4		HP-WAX 30m0.32mm0.50um	2	根
5		自動(dòng)惰性六通閥	2	個(gè)
6		色譜備件箱	1	套
7	工作站	PR-3000軟件	1	個(gè)
8		聯(lián)想揚(yáng)天M4000q電腦	1	臺
9		聯(lián)想LJ2205激光打印機(jī)	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?dú)庾鲚d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(jī)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(jī)GC-9280	1	臺
3		FPD毛細(xì)系統(tǒng)	2	個(gè)	鈍化氣路、檢測器
4		毛細(xì)注樣器系統(tǒng)	2	個(gè)	鈍化氣路、檢測器
5		惰性自動(dòng)六通閥	2	個(gè)
6		HP-PLOT Q 30m0.53mm20.0um	2	根
7		色譜備件箱	1	套
8	工作站	PR-3000軟件	1	個(gè)
9		聯(lián)想揚(yáng)天M4000q電腦	1	臺
10		聯(lián)想LJ2205激光打印機(jī)	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?dú)庾鲚d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(jī)GC-9280	1	臺
2		FID毛細(xì)系統(tǒng)	2	個(gè)
3		毛細(xì)注樣器系統(tǒng)	2	個(gè)	采用鈍化后的注樣器
4		HP-PLOT Q 30m0.53mm20.00um	2	根
5		色譜備件箱	1	套
6	工作站	PR-3000軟件	1	個(gè)
7		聯(lián)想揚(yáng)天M4000q電腦	1	臺
8		聯(lián)想LJ2205激光打印機(jī)	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?dú)庾鲚d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?dú)狻⒀鯕狻⒁谎趸肌⒍趸肌⒓淄椤⒁彝椤⒈椤惗⊥椤⒄⊥椤愇焱椤⒄焱椤⒓和椤?/span>

各組分檢出限：氫氣、氮?dú)狻⒀鯕狻⒁谎趸肌⒍趸肌⒓淄椤⒁彝椋陨辖M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(jī)GC-9280	1	臺
2		TCD單填充系統(tǒng)	1	個(gè)
3		FID毛細(xì)系統(tǒng)	1	個(gè)
4		毛細(xì)注樣器系統(tǒng)	1	個(gè)
5		填充注樣器系統(tǒng)	1	個(gè)
7		輔助系統(tǒng)	1	個(gè)
8		自動(dòng)十通閥	2	個(gè)
9		自動(dòng)六通閥	2	個(gè)
10		HP-PONA 50m0.25mm0.50um	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(gè)
16		色譜備件箱	1	套	隨機(jī)附帶
17	工作站	PR-3000軟件	1	個(gè)
18		聯(lián)想揚(yáng)天M4000q電腦	1	臺
19		聯(lián)想LJ2205激光打印機(jī)	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?dú)狻⒓淄椤⒁谎趸迹趸肌⒁彝樵诹ㄩy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?dú)庾鲚d氣，HP-PONA柱分析。采用FID檢測器，氮?dú)庾鲚d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(xiàng)目、控制指標(biāo)、分析頻次有關(guān)外，由于每個(gè)企業(yè)都有自身的特點(diǎn)，自動(dòng)化程度的高低和實(shí)驗(yàn)室人員配置及企業(yè)資金情況也會(huì)影響色譜的配置，這就需要設(shè)計(jì)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。

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