鲁奇炉合成气成分监测-新疆煤化工企业过程气体激光拉曼原位监测项目2025/06/18 阅读：24 701KB
方案摘要
方案下载项目背景
合作背景
在全球能源转型与国家“双碳"战略目标驱动下，中国现代煤化工产业正朝着多元化、低碳化方向加速发展。新疆作为国家重要的煤炭资源基地，依托丰富的煤炭资源，积极推动煤化工产业升级，打造现代煤化工示范区。政策层面，《现代煤化工产业创新发展布局方案》等文件明确鼓励采用先进技术提升产业能效、安全环保水平和智能化程度。特别是对于煤制天然气等关键项目，生产过程的实时、精准监控是保障装置本质安全、优化运行效率、降低能耗物耗、实现清洁低碳生产的核心环节。传统的人工取样分析方式存在滞后性、工作量大、潜在安全风险高等弊端，难以满足现代化工装置对实时数据驱动决策和风险预警的迫切需求。因此，采用先进的在线过程分析技术实现对关键工艺参数的连续、自动、精准监测，已成为提升煤化工企业安全生产水平、实现智能化转型和可持续发展的必然选择。
项目介绍
该项目用户为新疆一大型煤化工企业。该企业斥资百亿打造了一座现代化工业园区，核心工艺是通过原煤裂解制取合成气，并进一步提纯生产天然气。在天然气生产领域，该企业年产能高达20亿Nm³，其采用的是鲁奇加压气化技术。气化炉尾气成分主要包括CO、CO2、CH4、H2等，具有压力高、焦油及水含量大的特点。该装置已投用十余年，受限于工艺工况，一直未能实现在线分析，主要依靠人工每两小时取样进行离线分析。然而，人工取样不仅耗费大量人力物力，更关键的是，气化炉生产过程若出现富氧工况，企业将面临严重的安全风险。
2023年，该企业在寻求更高效、经济的监测解决方案过程中，接触到我司的激光拉曼产品方案。经过深入技术交流与现场考察，企业最终决定在气化炉出口安装我司的原位激光拉曼光谱分析仪，旨在实现对合成气组分的连续、自动、在线监测，从而显著提升生产过程的监控水平与数据准确性，保障装置安全稳定运行。
产品原型
原位激光拉曼光谱气体分析仪LRGA-3200EX
LRGA-3200EX基于激光拉曼散射原理，通过对被测气体的特征拉曼散射光谱进行增强、收集、处理和识别，实现对多类气体同时进行定性及定量分析。系统用于原位安装测量，可同时对近20种组分进行连续在线的无损气体分析。系统配备拉曼采样探头，采用正压防爆设计，安全耐用。秒级响应，无需长久等待。
产品特性
1. 无损气体分析，包括同核双原子分析（H2、N2、O2）；
2. 可同时对多种气体进行连续在线监测，一台仪器解决工业过程气体全流程监测；
3. 配备拉曼探头，无需抽气到仪表测量，也无需易耗品（色谱柱、阀门、气泵等）；
4. 仪表正压防爆，维护周期长，安全性高；
5. 智能化软件设计，全触屏界面，数据直观显示，可外接PC键盘。
主要参数
测量组分 | H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、H2S等 |
量程 | H2：0~50%、N2： 0~5%、O2：0~1%、CO：0~30%、CO2：0~50%、CH4：0~20%、H2S：0~0.2% |
精度 | ±1%F.S. |
响应时间 | T90≤10s |
电源 | AC220V±10% |
环境温度 | -20~60℃，相对湿度95%RH |
防爆防护等级 | 整机防爆，防爆等级等于或高于：Ex d ⅡC T4，防护等级：IP65 |
分析仪操作要求 | 1、全触屏界面 2、具备标定功能 3、具有多组分气体同时检测分析功能 4、纯中文操作界面 5、支持RS-232/485、4～20mA输出，Modbus TCP协议通讯 |
材质要求 | 系统机柜、管线及所有金属接头使用316L不锈钢防腐材质 |
机柜 | 集成正压防爆机柜，机柜带防爆空调保证设备运行温度 |
项目实施
技术方案
我司为该项目所提供的原位激光拉曼光谱气体分析仪专为高温、高压、高焦油等复杂工况设计，能精准测量合成气中的多种组分，且不受背景气体中水分的干扰。系统由取样单元、预处理单元、控制单元、分析单元四部分构成，自动完成管路取样等操作，其主要目的是精确测量合成气中各组分的浓度，实现24小时无人值守，大大减少了人工负荷，保证系统长期稳定、准确、连续自动在线运行。系统采用原位安装测量方式，可同时对多种气体组分进行连续在线的无损气体分析。在此基础上精确计算并监测天然气的热值，这对于优化生产流程、提高资源利用率具有不可替代的作用。
系统将拉曼探头前置，使仪表不直接接触样气，减少取样装置、分析仪表等部位的维护工作，并且极大地提高了仪表测量的响应时间。多点位耐高压探头同时测量，安全耐用。
四方仪器原位激光拉曼分析仪项目现场实测效果
传统的合成气组分分析主要使用在线色谱仪器，此次我司提供的原位激光拉曼分析仪在该领域的应用是一项重大突破，有效打破了进口分析仪器的技术壁垒，替代了进口设备。
据了解，项目现场监测部位含有大量粉尘，测量温度要求185℃，压力要求3.5Mpa，需要精确测量CO、CO2、H2、N2、CH4、O2、H2S等组分浓度。我司方案不仅能够很好地适应此类恶劣测量工况，同时，经过对实际测试情况以及数据分析对比，我司激光拉曼分析仪在响应时间、耗材、运行载气等方面还具备多项明显优势。特别是在热值监测方面，我司设备能够快速、准确地根据天然气中各组分气体浓度计算热值，为生产决策提供可靠的依据。
对比项目 | 四方仪器激光拉曼分析仪 | 某进口色谱分析仪 |
响应时间 | 10s | 10min |
耗材 | 滤芯 | 色谱柱 |
运行载气 | 不需要 | 需要 |
维护时间 | 30min | 2天 |
样气温度 | 0~300℃ | 常温 |
样气压力 | 0~2.75Mpa | 常压 |
在线色谱仪器响应时间长，维护成本高，尤其在背景气工况恶劣条件下维护量极大。本次项目采用国产激光拉曼设备替代进口产品，一方面打破进口设备技术壁垒，给公司降低相应设备运行成本及后续维护成本，同时相较于色谱响应时间有极大提升，为现场安全生产提供极有利保障。
方案价值
该技术方案的实施使煤化工的工艺过程得到了更为有效的管理和调整，从而实现安全把控和经济效益提升。
首先，在安全监控方面通过监测O2浓度，可以及时发现潜在的安全隐患，防止事故风险。其次，从工艺优化和提质增效上讲，通过监测H2、CO、CO2、CH4等气体组分的比例与对反应过程的实时监测，可以及时调整工艺参数，优化反应条件，整体提高生产率和产品质量。
项目现场
