石化技术分析

石油化工行业在国民经济发展中具有重要意义，是我国的支柱产业之一。然而，由于其生产工艺多属高温、高压，大多产品易燃易爆、有毒有害，因此，石油化工行业的监测至关重要。基于此，在即将召开的第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，特别邀请了多位大咖围绕石化行业环境分析检测技术展开报告。部分报告预告如下：上海市环境监测中心综合业务部副主任，高级工程师 宋钊报告题目：《新形势下石化企业环境监测管理技术要求与风险》点击报名宋钊，上海市环境监测中心综合业务部副主任，高级工程师，全国生态环境监管专用计量测试技术委员会委员，生态环境部环境监测“三五”人才，上海市生态环境局“领军人才”。长期从事空气和废气监测、环境监测质量管理、生态环境监测政策法规研究工作。主承二十余项国家和省部级科研课题，十余项生态环境标准，在各类核心期刊发表论文数20篇，授权专利5项，著作权2项。报告摘要：主要介绍环境监测相关管理要求，自行监测技术与质控要求，以及形势与风险分析。中石化（大连）石油化工研究院教授级高工 郭宏山报告题目：《双碳目标下石化污水资源化关键技术》点击报名郭宏山，教授级高工，现工作于中国石化大连石油化工研究院，长期从事于污水处理及资源化技术研发、清洁生产、环评、标准等工作。具有30多年石化污水处理技术研发经历，主持国家及省部级科研课题30余项，获中石化技术发明奖2项、前瞻基础技术奖1项、科技进步奖8项；国家发明专利授权100余项；核心刊物及学术会议发表论文30余篇。近五年主持“十二五”国家水专项、纤维乙醇废水处理、城市中水回用、炼油及乙烯废碱液湿式氧化处理、石化污水提标改造、煤化工综合污水治理及近零排放等重点项目。报告摘要：结合“双碳”目标下石化行业的转型发展和产业布局要求，分析了石化行业污水处理现状和差距，在此基础上，提出实施“污水深度提标排放、资源化及高比例回用、零排放”三个阶段的目标指标、技术路线和关键技术。中国科学院合肥物质科学研究院研究室副主任，副研究员 李相贤报告题目：《基于傅里叶红外光谱技术的石化园区环境风险预警体系》点击报名李相贤，副研究员，研究生导师，中科院安徽光机所环境光学中心激光与红外光谱研究室副主任。主要开展傅里叶变换红外光谱技术在工业园区有毒有害气体监测、双碳目标下温室气体立体监测和工业燃烧过程高温气体遥测等方面的技术研发及应用研究工作。先后主持国家重点研发计划课题、大气重污染成因与治理攻关(总理基金)子任务、国家自然科学基金、中科院重点部署课题、中科院战略先导“美丽中国”专项子任务、安徽省重点研发计划项目等国家及地方科研任务10余项，参与多项国家重大科学仪器设备开发专项、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等项目。主持研发的工业园区傅里叶变换红外光谱监测技术设备在20多个省市得到了广泛应用，打破了国外技术垄断。报告摘要：介绍本团队的一系列研究成果。近年来，研究团队在一系列国家和地方科研任务的支持下，突破了一系列关键科学技术问题，率先建立了覆盖400多种组分的污染气体超高分辨率红外光谱数据库；攻克了复杂背景、多干扰因子条件下的光谱定性识别与精准解析技术，开发了商业化的在线分析软件；研发了具有独立自主知识产权的核心干涉仪模块，开发了开放光路面源排放VOCs气体分析仪、抽取式VOCs多组分气体分析仪、便携式VOCs多组分气体分析仪、傅里叶红外VOCs多组分遥测成像系统、车载VOCs排放通量遥测系统等一系列基于FTIR技术的VOCs监测设备，实现了恶劣工业环境条件下的多组分定量在线分析，技术成果达到了国际同类产品的先进水平，在监测范围，检测下限，测量组分，反演精度，尤其是环境适应性等方面，更具有优越性。研究团队基于傅里叶变换红外光谱技术在园区有毒有害气体监测，尤其是在石化园区环境风险预警体系建设方面开展了大量的研究工作，取得了显著成效。苏伊士环境科技（北京）有限公司技术推广经理 陈智报告题目：《“嵌入式水厂”助力化工行业绿色发展》点击报名陈智，苏伊士环境科技（北京）有限公司技术推广经理，毕业于香港科技大学土木与环境工程系，曾就职于国内大型石化设计院，参与过多个石化行业水处理项目的设计工作，熟悉水与废水的物化及生化处理技术，对苏伊士在工业领域的水处理技术及综合解决方案有较为深入的了解。报告摘要：分析当前化工行业污水处理面临的挑战，讲述如何打造“嵌入式污水厂”助力化工行业绿色发展，介绍“嵌入式污水处理厂” 国内应用案例。第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议为促进石油、化工企事业单位高质量发展，推动分析检测技术进步，促进科技成果转化，同时也给石油化工相关工作者提供一个学习交流的平台，仪器信息网将于2023年5月31日-6月1日举行第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，力争把最新的政府决策、最前沿的行业信息、最新的技术进展与研究成果呈现给大家。会议主办方：仪器信息网参会指南：1、点击会议官方页面（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/petrochemical2023）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年6月1日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（微信号：iamgaolingjuan 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：周老师（微信号：nulizuoxiegang 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

石油化工行业在国民经济发展中具有重要意义，是我国的支柱产业之一。而石油化工产品的品质如何，就需要分析检测技术来把关。因此，分析检测技术成为石油化工行业高质量发展的重要支撑。石油、化工相关的产品种类丰富，各类指标参数复杂，涉及到名目繁多的检测方法，如光谱法、色谱法、质谱法等。因此，在即将召开的第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，特别邀请了多位大咖分享光谱分析新技术及其在石油化工领域中的应用。部分报告预告如下：中石化石油化工科学研究院高级工程师 许育鹏报告题目：《近红外光谱分析技术在石化行业的应用和发展》点击报名许育鹏，博士，中石化石油化工科学研究院高工，中国仪器仪表学会分析仪器分会近红外光谱委员会委员，中国化工学会烃资源评价与加工利用委员会委员。研究方向为分子光谱结合化学计量学方法在石油及其产品分析中的研究与应用。获中国分析测试协会CAIA青年奖2项，CAIA奖二等奖1项，获中国仪器仪表学会科技进步奖三等奖1项，获中国石化科技进步奖二等奖1项，获中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖1项。获中国发明专利30余项，参与编著《现代近红外光谱分析技术》(第二版)和《近红外光谱在线仪器设备手册》及多部译著工作，发表论文多篇。报告摘要：随着工业4.0概念的深入和智能炼厂建设的不断推进，石化企业要提高效益，越来越离不开精细化操作，这其中过程分析不不可少。近红外光谱分析技术是近年来发展最快和最具有前景的过程分析技术之一，集光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测量技术于一体，与传统分析技术相比，分析重现性好、可实现多通道快速检测。该技术的应用可以为装置操作及时提供分析数据，从而有利于其实现优化操作，提高经济效益。报告主要针对近红外光谱分析的技术原理、相关标准以及其在石化行业的应用和发展进行介绍。中国石油石油化工研究院高级工程师 修远报告题目：《石油化工研究院近红外快速分析技术的工作进展》点击报名修远，中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院分析检测与标准化研究室高级工程师，从事石油产品光谱快速分析、原油评价方法开发的研究工作。主持、参与省部级科技项目5项，获省部级奖励7项，授权专利5件。报告摘要：主要介绍近红外技术在石化行业的应用现状，近红外智能化验室技术开发，近红外检测技术的拓展，近红外检测技术的标准化，以及技术发展的一些展望。蓝星智云（山东）智能科技有限公司高级工程师 艾宏报告题目：《石油化工企业光谱在线监测项目实施经验分享》点击报名艾宏，蓝星智云（山东）智能科技有限公司高级工程师，光谱在线分析专家。长期从事分子光谱分析技术的研发和应用。前期聚焦仪器软件系统和算法开发，后期聚焦化工企业在线监测项目建设。主持并研发了环保应急红外检测系统，近红外光谱云分析系统，组态式光谱在线分析系统等；主持建设了多个基于近红外、红外、拉曼技术的化工企业合成、聚合、分馏装置的在线监测系统。报告摘要：本报告主要介绍企业的应用场景，技术选型要点，项目实施要点，以及技术发展展望。中国石油化工股份有限公司九江石化副总工程师 李舜报告题目：《核磁共振技术在石油化工领域的应用》点击报名李舜，中国石油化工股份有限公司九江石化 检验计量中心 副总工程师。研究方向为：核磁共振技术在石油化工领域的应用。报告摘要：介绍核磁共振技术在石油化工领域的应用。九江石化有两台在线核磁仪，一台离线核磁仪，共振频率，1H 60±0.5MHz。两台在线核磁仪分别用在Ⅰ#常减压装置和Ⅱ#常减压装置，对原油、初顶油、常顶油、一线油、三线油、减三线油在线分析，样品项目数据150个，1小时完成一次样品检测。Ⅰ#常减压装置在线核磁仪2017年投用，Ⅱ#常减压装置核磁仪2019年投用，至今在线核磁仪完好在用。离线核磁仪放在检验计量中心实验室，九江石化新近创新应用有柴油多环芳烃含量检测、柴油脂肪酸甲酯含量检测、重质油饱和烃含量检测、重质油四组分含量检测、一线油组分含量检测等。九江石化核磁技术应用已涵盖原油、汽油、柴油、蜡油、渣油、沥青等物料。瑞士万通中国有限公司产品经理 张闪闪报告题目：《瑞士万通近红外光谱技术在石化行业中的应用》点击报名张闪闪，瑞士万通中国区近红外产品线产品主任。2010年硕士毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院，先后从事傅里叶红外的产品开发、中红外高分辨率光谱和近红外光谱产品的技术支持及市场推广工作，在分子光谱领域的技术和应用方面有超过十年的理论和实践经验。一直致力于为产品找准市场定位、为客户解决应用中实际问题。报告摘要：在石化行业中，生产过程和产品的质量控制指标多种多样，传统分析方法耗时长、步骤繁琐、费试剂、有污染，已经无法满足检测人员的分析需求。近红外光谱技术的快速、无损、绿色环保等特点，非常适合于石化行业的快检分析。本报告主要列举石化行业多种产品的近红外应用。第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议为促进石油、化工企事业单位高质量发展，推动分析检测技术进步，促进科技成果转化，同时也给石油化工相关工作者提供一个学习交流的平台，仪器信息网将于2023年5月31日-6月1日举行第七届石油化工分析技术及应用新进展网络会议，力争把最新的政府决策、最前沿的行业信息、最新的技术进展与研究成果呈现给大家。会议主办方：仪器信息网参会指南：1、点击会议官方页面（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/petrochemical2023）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年6月1日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（微信号：iamgaolingjuan 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：周老师（微信号：nulizuoxiegang 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

浅谈在线激光氧分析技术在石化行业的应用 —— 杜伯会 陈永华 张永茂 2023.6.4（杜伯会，山东省产品质量检验研究院 正高级工程师）摘要：本文主要阐述目前石化行业在线氧分析技术方案状况，分析比较各方案的特点，以及常规应用场景等。重点阐述在线激光氧分析仪的一些特点特性，随着其技术应用方案方法日趋成熟，应用场景将更加丰富。从经济性角度和使用易维护角度看，在线激光氧分析仪的技术方案将会越来越被更多的选择。最后，对在线激光氧分析技术做了市场展望，并提出相关问题和思考。关键词： 在线激光氧分析仪；石化行业；应用；标准一、在线氧分析仪介绍在线氧分析仪是一种工业过程分析仪表，主要用于各种工业过程混合气体中氧含量检测，多应用于石油、空分、化工流程、磁性材料、高温烧结炉保护气体、电子行业保护性气体以及玻璃、建材行业等行业。根据不同的工况工艺，有不同原理的氧分析仪，具体可分为：电化学式氧分析仪（又名燃料电池法氧分析仪）、氧化锆氧分析仪、磁氧分析仪（又名顺磁氧分析仪。顺磁氧的，又分机械顺磁氧和热顺磁氧）、激光式氧分析仪。测量形式有便携式的和在线式的，测量范围有常量的和微量的，不同的气体介质，不同的应用工况条件，不同的技术要求，不同的应用环境下，选用不同原理的氧分析仪方案，各自有着不同的优缺点。1.1 电化学氧分析仪电化学氧气分析仪的核心元件是一个电化学氧气传感器。常见的电化学氧气传感器由一个传感电极（或工作电极）和一个对电极组成，两个电极间有一层薄薄的电解液。要检测的气体先通过一个小的毛细口传感器，然后通过一个疏水膜扩散进入，最终到达电极表面。传感器的结构设计保证会有适量的气体进入与感应电极反应产生足够的电信号，并同时防止电解液泄漏出传感器。通过疏水膜扩散进入传感器里的气体在感应电极发生氧化/还原反应，电极间连接一个电阻，这样，阴极和阳极间会产生一个与氧浓度成正比的电流。通过检测这个电流，就反应出气体中的氧浓度。电化学氧分析仪优点：相对来说通用性好；价格适中；测量精度、准确度较好。电化学氧分析仪缺点：传感器温度范围小，压力不能高，传感器寿命短（化学原理有消耗性），电解液一直在消耗，随着电解液的消耗，仪表会有漂移，稳定性变差；传感器容易受其它气体影响（如腐蚀性气体）。 1.2 氧化锆氧分析仪氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷，一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜晶体，当温度升高到一定温度时，晶型转变为立方晶体，同时约有7%的体积收缩；当温度降低时，又变为单斜晶体。若反复加热与冷却，氧化锆就会破裂。因此，纯净的氧化锆不能用作测量元件。如果在氧化锆中加入一定量的氧化钙（CaO）或氧化钇（Y2O）作稳定剂，再经过高温焙烧，则变为稳定的氧化锆材料，这时，四价的锆被二价的钙或三价的钇置换，同时产生氧离子空穴，所以氧化锆属于阴离子固体电解质。氧化锆主要通过空穴的运动而导电，当温度达到600℃以上时，氧化锆就变为良好的氧离子导体。在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差（氧浓差）有关。若一侧氧气含量已知（如空气中氧气含量为常数），则另一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含量。因为氧化锆的耐高温特性，其多应用于温度条件相对较高的工况（窑炉、锅炉）。氧化锆氧分析仪优点：不受检测气体温度高的影响（氧化锆氧量分析仪耐高温）；通过不同导流管可检测各种温度气体中的氧含量；适用于温度较高的工况。氧化锆氧分析仪缺点：采样气体杂质较多时，有可能堵塞采样管；多孔铂电极易受到被测气体中的腐蚀性气体腐蚀而失效；加热器一般用电炉丝加热，寿命不长；1.3 顺磁氧分析仪任何物质，在外界磁场的作用下，都会被磁化，呈现出一定的磁特性。物质在外磁场中被磁化，其本身会产生一个附加磁场，附加磁场与外磁场方向相同，该物质被吸引，表现为顺磁性；方向相反，该物质被排斥，表现为逆磁性。气体介质处于磁场也会被磁化，而且根据气体的不同也分别表现出顺磁性或逆磁性。如O2、NO、NO2等是顺磁性气体，H2、N2、CO2、CH4等是逆磁性气体。体积磁化率——任何物质，在外界磁场的作用下，都会被磁化，不同物质受磁化的程度不同，可以用磁化强度M来表示。顺磁式氧分析仪，是根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中含氧量的分析仪器。 顺磁式氧分析仪也可叫做磁效应式氧分析仪、或磁式氧分析仪，我们通常通称为磁氧分析仪。它一般分为磁机械式、磁压力式和氧热磁对流式分析仪三种。1.4 激光氧分析仪激光氧分析仪原理：在光谱学上，通过气体吸收谱线的构成，可以分辨物质的组分。自然界中，每种气体都会吸收特定波长的光，当光谱发射的特定波长光束在穿透测量管时，被测气体通过选频吸收，从而导致被吸收光强度产生衰减，输出光将减弱或缺失这部分波长成分，系统利用不同气体成分对应不同的特征吸收谱线及气体浓度和红外或激光吸收光谱之间存在的对应关联，再通过检测吸收谱线的吸收大小（即光强度衰减信息）就可以获得被测气体的浓度。如图 1-1。图 1-1二、在线激光氧分析应用技术介绍2.1、在线激光氧按安装工艺分类2.1.1对射式激光技术介绍如图 2-1所示，对射式激光检测分析技术是指安装在待检装置的两端，一端是发射端，一端是接收端，激光穿过待检样的检测监测方法。图 2-12.1.2 产品特点（1）发射单元和接收单元信号对接要求高适用于较大管径的原位场所；但是管径过大会导致发射光和接收管在一致性的保障增加难度，同时距离大小也对激光光源的发散程度会有影响，导致检测信号检测不到。（2）原位取样安装在监测点位置选择合适点位。（3）耐高温通过安装隔热措施，可以将检测点装置的高温隔离，对设备进行保护。同时，激光发射和接收器是检测现场待测样的光谱信息，使检测设备不受现场温度影响。2.1.3 反射式激光技术介绍如图 2-2所示，是一种运用固态激光光源的非接触式测量方式。在化工、石化和炼化行业，利用可调谐二极管分析仪进行检测和监测，其具有高度可靠，维护量小，成本低等优点被越来越多选用气体分析。通过自身光源对镜面反射回来的信号检测分析，一致性有保障，光源不受污染物和腐蚀气体的影响。低浓度气体样本，通过增加激光器的功率来增强对气体的分辨率。图 2-22.1.4 选用特点安装方式为插入式单侧安装或取样式。对管径要求不能太大，否则取样信号的完整性很难保障；对温度要求范围不能太高，否则由于温度对检测设备的影响难以控制，对设备的稳定性和准确性都将影响；对待测对象的粘度要求，粘度太大容易污染检测单元，导致数据失真。2.1.5 抗污染源的应对措施考虑双层防护，重点考虑防尘防腐防爆措施；内层防护层采用特氟龙材料，具有通气性和对大分子的阻隔性如水分子等；外层特制不锈钢材质保护，具有耐压防冲击的特征。2.2 在线激光氧分析技术与其它方案比较分析在线激光氧分析技术与其它氧分析技术相比，具有安装方便简单、快速响应结果、后期使用维护量少、耗材量少、故障率低、寿命长等特点。从工况要求角度分析，在线激光氧分析技术使用工况范围广，原位检测。2.3 在线激光氧分析技术应用时，选择产品需要注意的一些事项防爆性能识别要求；防腐性能识别要求；防潮性能要求；防尘性能。2.4 安装时对检测现场工况注意事项安装位置的选择；安装结构形式设计方案。对射式需要对较粗管径的检测监测，管径太细路径太短容易造成检测信号不识别，对工况的温度环境要求不高；反射式原位检测适用管径相对较细的管路监测，检测路径往返固定，通过自身的对检测信号浓度识别换算和折算，进行判断。根据待测管径大小又可分为取样式（管径极小的待测气体样品）和插入式管径略大的工况。对环境温度要求不大于80度为佳，另外对待检测样品的粘度有一定要求，如果粘度过大，不能冲洗掉就会粘贴到检测器表面，从而使仪器失灵。因而，不适宜粘度过大的样品。另外，由于插入到检测管路中，需要定期检查和清洗，以免有过多的异物粘贴到检测器表面导致数据失灵。维保时间可根据样品的粘度情况制定，一般以3到6个月为宜。定期检查和清洗维护是必须和必要的。三、目前石化行业在线激光氧分析设备技术应用分析3.1 应用领域在线激光氧分析设备应用领域包括：石油、石化、煤化工等；天然气、合成气；半导体制造业；气体纯度；化学反应监测；纯碳氢化合物气流监测；可燃液体、原液给料的保护气氛；乙烯、丙烯、丁二烯、橡胶基和VCM生产的过程监测；尾气排放检测；储罐气体检测。3.2 石化行业工艺路线图石油化工行业生产工艺路线如图 3-1所示。图 3-13.3 在线氧分析技术在石化行业应用领域常关注的监测项目在线氧分析技术在石化行业应用领域常关注的监测项目，见表3-1。表3-13.4 小结在线激光氧分析技术以其结构简单方便、快捷检测、易维护、经济、性价比高等优点，被广大用户更多关注。应用领域也在不断的被创新发展，不断进步和认知成熟，光纤技术和仪器设备硬件的品质不断提升，是其快速发展的基础；大数据库信息系统的建立完善发展是其走向成熟应用有力保障。四、市场展望与问题思考4.1 市场展望随着社会对环保排放意识增强，对企业生产过程中所产生的影响环境空气质量和设备安全的一些关键性气体指标检测监测越来越被重视起来，同时，随着工业化的快速发展，工业企业向大型化规模化发展，安全保障措施要求不断提升，在线激光氧分析技术的使用将会越来越广泛。4.2 问题思考目前在线激光氧分析技术没有标准方法可参照。一项技术的应用成熟与否，其对应的方法标准也要不断归纳、建立、推出，以标准进行客观评价和评判。在线氧分析技术应用越来越广泛，在线激光氧分析技术所对应的应用方法标准有待研究和总结建立。