在线气相色谱分析仪尾气的集中回收

[2013/1/4]

　　目前通常的设置做法是将装置区内的多台在线气相色谱分析仪集中布置于一个分析小屋内，已达到统一管理、集中控制的目的。但是集中布置后，大量样品和尾气的集中回收及处理却成为了急需解决的新问题。本文将介绍一种在线气相色谱分析仪尾气回收系统的设计方法，以为同类问题提供一种可选的解决方案。

　　1、在线气相色谱分析仪尾气回收系统的设计步骤1.1设计在线气相色谱分析仪尾气回收罐为了达到将各在线气相色谱分析仪尾气集中排放的目的，需要设置尾气回收罐。尾气回收罐可以作为在线气相色谱分析仪尾气排放的一个缓冲区。其作用是保证尾气出口压力能够满足在线气相色谱分析仪的正常工作要求。

　　首先确定尾气回收罐的容积。确定尾气回收罐的容积可以通过各在线气相色谱分析仪单位时间内的尾气排放总量并乘以一定安全系数得到。然后需要确定尾气回收罐的操作条件。尾气回收罐的操作条件由系统内的在线气相色谱分析仪的正常工作条件决定。其正常操作压力需要按在线气相色谱分析仪的要求保持在一个基本恒定的值。最后，由正常操作压力可以确定尾气回收罐设计压力和安全放空设定点。压力是尾气回收罐一个重要的过程参数，直接影响色谱分析结果，所以往往需要在尾气回收罐上配置压力变送器，同时配置对罐内气体自动抽排和补充加路，以达到实时监控的目的。此外，考虑到尾气冷凝的可能性，当冷凝液积聚到一定程度时，可能影响尾气的正常排放，所以需要在尾气回收罐上安装排凝阀，并配置就地液位计以便观察。

　　1.2设计在线气相色谱分析仪快速旁路回收罐由于在线气相色谱分析仪快速旁路的介质压力往往大大高于尾气回收罐的压力，如果将快速旁路内的气体也排入尾气回收罐，将对尾气回收罐内地压力产生较大波动。所以还需要设置在线气相色谱分析仪快速旁路回收罐。

　　首先确定快速旁路回收罐的容积。快速旁路回收罐作为大量采样样品返回的中间罐，其容积取决于各在线气相色谱分析仪单位时间内快速旁路流通总量。由于快速旁路回收罐需要保证采样点流通，同时又要保证剩余样品在混合后能够顺利返回工艺流程。所以在线气相色谱分析仪快速旁路回收罐的正常操作压力既要小于各快速旁路中样品的压力，又要大于工艺返回点的操作压力。同尾气回收罐一样，快速旁路回收罐也需要设置压力及液位观察。

　　1.3在线气相色谱分析仪尾气回收罐至快速旁路回收罐间的设计尾气回收罐的操作压力较低，很难在工艺过程中找到回收点，所以考虑通过增压泵将尾气回收罐内的尾气先抽排至快速旁路回收罐。但是单纯的设置增压泵后，由于其抽排量要求大于色谱尾气的排放总量，将对尾气回收罐内的压力产生明显的影响。而尾气回收罐的压力无法维持将严重影响分析质量。所以需要一种在连续抽排的同时又自动回补的压力控制方案以维持尾气回收罐内压力的稳定。

　　最初考虑是否能在尾气回收罐与增压泵间的管路上设置调节阀，但是考虑到当尾气回收罐压力过低时调节阀关闭可能对增压泵造成损伤，所以最终决定将调节阀设置在增压泵的回流管线上。尾气回收罐的正常操作压力作为调节阀的设定值，与作为反馈值的实时压力做比较。当尾气回收罐压力高于正常操作压力时，调节阀将关小，增压泵回流量减少，以达到降低尾气回收罐压力的目的。同时考虑到增压泵发生故障停止运行，尾气回收罐压力上升，调节阀关小，这样尾气回收罐内的压力将无法释放，严重影响分析质量。为了避免这种情况，最后决定在尾气回收罐的安全阀上并联一个开关阀。该开关阀设定为在调节阀的开度降低到一定值时打开，以保证尾气回收罐的压力。

　　1.4在线气相色谱分析仪快速旁路回收罐至工艺返回点间的设计首先需要确认工艺返回点。返回点的成分应尽可能与回收罐内介质成分接近。此外，该工艺返回点正常操作压力应低于快速旁路回收罐压力，以保证尾气能够正常返回而不影响在线气相色谱分析仪正常工作。考虑到工艺过程出现波动，返回点瞬时压力过高而产生介质回流的问题，可在旁路回收罐至工艺返回点间的管路上加装一个止回阀。其次要保证在线气相色谱分析仪快速旁路回收罐的压力不能过高，当快速旁路回收罐的压力大大超过正常操作值时，将造成采样不畅。对于这个问题，可在旁路回收罐至止回阀间加装调节阀。旁路回收罐的正常操作压力作为调节阀的设定值，与作为反馈值的实时压力进行比较。当旁路回收罐压力高于正常操作压力时，调节阀将开大，通过加快旁路回收罐的排气量达到降低旁路回收罐压力的目的。

　　考虑到极限情况下，工艺返回点的压力升高，即使开大调节阀，旁路回收罐的压力仍然无法下降。对于这种情况，在原调节阀A之前的管路上设置一条连接废气总管的旁路，并在该旁路上设置调节阀B，与调节阀A组成旁路回收罐的分程压力控制。调节阀B平时为关闭。当调节阀A全开后，如果压力仍旧没有下降，则调节阀B将逐步打开，将旁路回收罐内的气体排放到废气总管以保证在线气相色谱分析仪的正常采样。

　　2、在线气相色谱分析仪尾气回收系统的实际运用中的考虑在实际的应用过程中可以就不同的情况，对本在线分析仪尾气回收系统做不同的改进。

　　a)可以将所有普通调节阀改为自力式调节阀，以降低成本。

　　b)将尾气回收罐放空用的开关阀用液封系统代替，可使罐内压力调节更直观。

　　c)旁路回收罐的主要作用在于为混合尾气进入下工段提供缓冲。有必要的话可选择φ50—φ100的PIPE管作为回收罐。

　　d)如果环境较恶劣，还需考虑混合尾气冷凝的可能性，所以在可能出现这类情况的地方还需考虑管路的保温或伴热。

　　e)如果集成的在线气相色谱分析仪数量不多，且分析的介质无毒无害，可取消尾气回收罐，改为直接排放。

　　f)实际运用中分析小屋可能会集成各种在线分析仪表，这些在线分析仪表的尾气也可以通过尾气回收系统进行集中回收。

　　3、总结在为含危险或重要组份的气态样品通过在线气相色谱分析仪分析后的尾气回收和排放问题提供一种可选的解决方案，希望能为广大读者在实际设计中提供帮助。

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