再生氧分析仪在重整抽提装置上的应用

摘 要：本文讲述了再生氧含量气体分析仪的工作原理以及在重整抽提装置反再系统再生器上应用的结构形式，然后讲述了再生氧分析仪在运行时遇到过的问题并给出了解决方法，最后对再生氧含量氣体分析仪的日常维护和使用情况提出了些许合理化建议。

关键词：再生氧分析仪;日常维护;故障处理

重整抽提装置反再系统的操作控制十分严格，尤其在催化剂烧炭方面更加严苛，再生氧分析仪测量再生混合气氧含量浓度，其测量准确性直接关系到催化剂烧炭质量。氧含量高催化剂燃烧温度高致使催化剂烧粉，氧含量低催化剂燃烧温度低致使催化剂积碳燃烧不完全，所以必须保证烧炭温度在合理范围内，并且保证仪表测量的精度。

1 再生氧分析仪的重要性

重整抽提装置的再生氧分析仪（厂家 AMETEK 型号WDG-IV UOP）是测量再生混合气氧含量浓度分析仪表，其控制烧碳区的氧气含量，氧含量过高，产生的高温将损坏催化剂;氧含量过低，烧碳速度减慢，在烧碳区将不能完全烧除积碳，如果在氯化区发生积碳燃烧，将对催化剂及设备造成严重的损坏。具体操作时，烧焦区氧含量应根据“通用操作曲线”而定，应当在确保烧焦区催化剂结碳被完全烧焦的前提下，尽可能地降低烧焦区的氧含量，这样做的目的是为了确保烧焦完全，而又在较低的氧含量之下，使烧焦区峰值温度降至最低，避免催化剂处在过高的再生温度下而降低活性，因此分析仪测量氧含量的准确与否尤为重要。

2 氧化锆的工作原理

氧化锆的两侧分别烧结有铂电极，作为测量端和参比端，分别有参比空气和被测样气通过。当氧电池处于高温导通状态时，氧就会从分压大的一方向小的一方扩散，也就是氧分子被离解成氧离子后通过氧化锆的过程。两极间因为大量正负电荷的堆积而形成电势，称为氧浓差电势E，这个电势用能斯特方程表示为：

E=RT×ln（P0/P1）/4F

式中：

R-气体常数;

T-锆管绝对工作温度;

F-法拉第常数;

P0-参比端氧分压（一般用空气作为参比气）;

P1-测量端氧分压。

3 再生氧分析仪重要部件组成和安装注意事项

再生氧分析仪传感器基本组成主要包括以下基本系统：管道系统、测量系统、温度系统。管道系统是所有入口和出口管道（元件壳）、传感元件和传感元件配件。还包括校准气入口和抽气器组件，用来和抽气器一起使样品进入传感器。测量系统是传感元件、连接配线和控制元件。温度系统是电元件加热器（炉子）、传感器盒加热器、K 型热电偶（维持元件操作温度）和包括冷端补偿的传感器平板。传感器元件运行在一个恒定的温度。传感器接线盒上的电路板将传感器上的交流电源转向炉子。

在安装分析仪时，要为分析仪选择一个容易接近的位置从而有利于日常维护。在布置传感器和控制界面时要考虑维护人员的操作舒适度。安装位置应远离过度振动并且外界环境温度必须控制在规格上的限度以内。

4 再生氧分析仪的故障处理和日常维护

分析仪测量再生混合气氧含量浓度，氧分仪采样形式为氮气驱动内循环式。冬季环境温度较低，当低温氮气充入氧分仪本体将使仪表本体温度大大降低，温度降低到160℃以下时将导致含氯再生混合气出现凝露现象，最终导致氧分仪气路腐蚀、堵塞无法测量。而氧分仪出现故障需要维修就必须将再生系统降温降压，仪表才可拆解维修、清洗处理，而重整再生系统氯含量较高，低温凝露又会对工艺设备、管线造成极大危害，同时再生系统停工将导致重整混芳产量下降，不利于经济效益的增长。

经过多年的维护，我们发现分析仪在冬季时测量值有时会出现上下波动或是数值偏低的情况，经过两次的拆解都发现其管路与气路模块等部件有杂质堵塞。经查资料和化验分析确定杂质里含有氯化物，因为系统内部含氯所以当分析仪工作的同时，驱动氮气会把系统内部的氯采集到氧分仪里，而冬季环境温度较低，当低温氮气充入氧分仪本体将使仪表本体温度大大降低，温度降低到160℃以下时将导致含氯再生混合气出现凝露现象。进而会使气路不畅测量值下降，更有可能导致氧分仪气路腐蚀、堵塞无法测量。

并且分析仪检测部件故障多发生在系统开工阶段，为更好完成测量工作我们为分析仪提供了一套行之有效的实施方案，在氧分析仪驱动氮气管线增加远程控制电磁阀，在装置开工初期切断驱动气，保证开工初期高粉尘量时使分析仪内部处于静止状态，将粉尘堵塞几率降低90%。在氧分析仪标定气入口增设氮气保护，分析仪处于非工作状态时向分析仪内部通入压力大于工艺工况下5PSI流量30mL/min氮气，用于保护分析仪检测锆管。在分析仪一次表箱体加蒸汽伴热和保温棉，然后在外面罩上铁皮防止箱体内热量的损失，保证箱体温度处于规定参数范围内。一是给驱动氮气加热以保证入口流量温度稳定，而且出于节能的考虑，因此用再生器空气入口管线（480℃左右）的自热来给驱动氮气管线加热（节省蒸汽伴热）。驱动氮气通过工艺管线进行预热，温度最高可达到210℃，除此以外还在电加热器入口处增设一台激光氧含量分析仪，其测量数据引入中心控制室作为参考。

装置停工检修时拆解分析仪，发现加热炉内部锆管表皮反应涂层部分脱落，入口、出口阻火器以及气路模块内部都有少许结焦物质（但堵塞现象不为严重），但锆管需要更换，所有部件需要清理疏通。问题关键在于该操作无法在再生装置工况下在线进行维修更换。对所有的气路部件进行高温“煮沸法”操作，更换锆管备件，另外对驱动氮气管线进行低功耗循环伴热改造以及增加箱体保温厚度，达到增强保温效果的目的。以致能够使设备尽可能长周期运行，经过诸上一系列的改造分析仪出现指示偏低的问题彻底解决，再生混合气不会有凝露现象发生，进而防止氯化物堵塞气路部件，延长了锆管的使用寿命，大大的降低了氧分仪的故障率，对装置的正常生产运行提供了安全保障。

5 再生氧分析仪的经验得失

纵观多次仪表故障处理的整个过程和对生产造成的影响，使我们深刻的意识到仪表对稳定生产的重要性，同时为了从根本上杜绝类似事件的发生，减少仪表发生故障对生产造成的影响和损失，我们迫切需要解决在线氧分析仪的维护问题。因此建议如下：

由设备、仪表、工艺共同组成调研组，到有相同装置的其他兄弟企业单位进行调研。了解、学习人家的操作环境和维护方法，借鉴别人的经验。据厂家服务人员介绍，其他企业在使用此类仪表中很少出现问题，而我们在如此短的时间内频繁的出现问题实属少见，确需进行调研学习。

该分析仪备件短缺且均为进口独家采购，到货周期长，同时仪表损坏的部件具有不确定性，无法全部备齐，而一旦仪表出现故障需要更换部件时，生产又不允许等待太长时间，现找或现买时间根本来不及。建议购买一整套同型号的氧分析仪作为备件使用。（也可以整体更换，换下的旧的可以作为备件使用。）将原有的氧分析仪更换为可在线进行维修、更换的分析仪，这样就可以实现不用停工就能实现仪表的维护，不会对生产造成大的影响。在保留原有氧分析仪的基础上再加装一台可在线更换的氧分析仪，作为备台仪表运行，平时不用，一旦原表故障，投用新表，新表如果也坏了，可以在线修复。这样可以从根本上解决因仪表造成的停工问题，此项只能在大检修时完成。

由于本装置UOP再生系统含氯较高，低温凝露后产生氯化物堵塞氧分仪内部管路导致不能使用只能停工检修，箱体温度控制尤为重要，UOP要求箱体温度控制在250℃，入口流量开关温度320℃，氧分仪箱体温度在于设备自身控制没有远传，因此不便于进行检查，建议增加箱体温度远传监控便于对分析仪进行实时监控，使其工作在最佳状态。

6 结束语

为了该仪表能够更好的运行且考虑到降耗层面，对其进行了一些优化改造，在再生氧分析仪正常使用的前提下，驱动氮气采用低功耗循环伴热，不仅能够达到氧分仪的各项工作指标，而且能够从系统本身获得所需热量，达到节能降耗、降本增效的目的。

参考文献：

[1]李楠.浅谈闭锁料斗平衡阀死区优化调整[J].中国化工贸易，2013（7）：118.