連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程不可能僅需要測(cè)量壓力、溫度、液位和流量。事實(shí)上,在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,很少存在不需要測(cè)量可變化學(xué)成分的控制過(guò)程。在許多領(lǐng)域中,實(shí)驗(yàn)室測(cè)量仍很盛行。轉(zhuǎn)移到測(cè)量生產(chǎn)中的過(guò)程變量,作為轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)流和控制過(guò)程的一部分,被看作是走向現(xiàn)代化的過(guò)程。
可以在過(guò)程的最前沿處著手使用這類儀表。在工廠的給料端,采用分析儀表進(jìn)行成分分析,校核采購(gòu)的規(guī)格、探測(cè)由不純成分引起的污染,以及在配料(通常是昂貴的)價(jià)格基礎(chǔ)上核定材料的實(shí)際數(shù)量。
可以從過(guò)程中采樣并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行離線分析;在線(online)分析是自動(dòng)地抽取樣品進(jìn)行分析;或聯(lián)機(jī)(Inline)分析,不需要從過(guò)程中分離任何產(chǎn)品就能測(cè)量。
在過(guò)程控制中,分析儀表可以承擔(dān)許多角色。應(yīng)用在線分析儀表或聯(lián)機(jī)分析儀表可以取代耗費(fèi)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室定時(shí)取樣,從而加速和改進(jìn)控制。也可用更重要的成分?jǐn)?shù)據(jù)分析取代或加強(qiáng)推斷測(cè)量(通常是壓力和溫度),來(lái)改進(jìn)控制。當(dāng)這些分析儀表在線起作用時(shí),一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是能控制從前沒(méi)有具備自動(dòng)控制過(guò)程的能力。使用這些分析儀表足以證明在研究和克服過(guò)程擾動(dòng)方面具有寶貴的價(jià)值,并且通過(guò)對(duì)材料的物理或化學(xué)組分的分析,對(duì)聚集的副產(chǎn)品或產(chǎn)品損耗的分析來(lái)提高成品率。
擴(kuò)展的功能
在決定產(chǎn)品的質(zhì)量方面,分析儀表的價(jià)值是無(wú)可比擬的。尤其在例如顏色、熔點(diǎn)或沸點(diǎn)等屬性方面。在過(guò)程生產(chǎn)的許多其他領(lǐng)域中分析儀表是很重要的:如查明設(shè)備和管道的泄漏,查明在泄漏或溢出物質(zhì)中的隱藏的有毒材料,以及是否存在危險(xiǎn)氣體-尤其是在工廠環(huán)境中易燃或易爆的氣體。
分析儀表最集中的應(yīng)用之一是跟蹤工業(yè)污染。主要的例子包括:監(jiān)視廢汽中的有毒、有害物質(zhì),水處理和污水處理廠中的糾正措施,及其他產(chǎn)品回收應(yīng)用。分析儀表在煙道監(jiān)視裝置中也找到了應(yīng)用,監(jiān)視是否有有毒或有害氣體、蒸汽和粒子的偶然排出。
多樣化的技術(shù)
下面介紹一種技術(shù),產(chǎn)品和應(yīng)用,這有助于說(shuō)明如何設(shè)計(jì)和使用分析儀。
來(lái)自Ametek Process Instruments(Pittsburgh, PA) 的Model 921是基于干/冷的分析儀。
此在線分析儀設(shè)計(jì)成無(wú)需人照管,維護(hù)工作量最小化的監(jiān)視 SO2和 H2S的系統(tǒng)。分析儀測(cè)量集中在尾氣處理(TGT)反應(yīng)器出口處0 到 50 ppm的SO2 以及集中在TGT接觸器出口處相同濃度的H2S。它與Ametek Process Instruments西部研究所的高分辨率非擴(kuò)散性的UV(紫外線)光度器一起工作。
Model 921 采用 Ametek 西部研究所專利的雙光束,雙波長(zhǎng)配置的高分辨率紫外線技術(shù)。該分析儀沒(méi)有移動(dòng)部件,使用紫外線光脈沖,取代在測(cè)量波長(zhǎng)和參考波長(zhǎng)之間進(jìn)行交替的濾波器/調(diào)制盤(pán)。此設(shè)計(jì)增加了光通量,降低了噪聲,并減少了維護(hù)。
色譜儀
按照Siemens Applied Automation (Bartlesville, OK)產(chǎn)品經(jīng)理Bob Farmer的說(shuō)法,與其他技術(shù)比較,氣體色譜儀一次就可以分析測(cè)量范圍廣泛的不同類型成分。色譜儀對(duì)液體采樣和蒸發(fā),通過(guò)一個(gè)圓柱體傳送氣體,然后測(cè)量混合成分的吸收率。
Farmer先生說(shuō),西門(mén)子MaxumII氣體色譜儀,在石化公司應(yīng)用時(shí),在線測(cè)量氣體和液體混合物中的碳?xì)浠衔锖推渌煞帧!耙环N高度的分辨能力提供了區(qū)分和測(cè)量成分的能力,這些成分具有非常類似的化學(xué)特性,例如 ISO 和正常的丁烷,或不同的酒精結(jié)構(gòu)以及其他?!?
Farmer先生補(bǔ)充說(shuō),重復(fù)測(cè)量精度小于量程的0.5%的能力將導(dǎo)致提供更精確的過(guò)程控制性能。他又說(shuō):“寬闊的動(dòng)態(tài)可調(diào)范圍,以同一個(gè)儀表來(lái)測(cè)量成分的濃度范圍為每10億分之幾直到100%的能力,提供了過(guò)程控制的靈活性?!?
ABB公司分析儀表和先進(jìn)解決方案部門(mén)(Lewisburg, WV)討論了2007帶火焰光度檢測(cè)器的過(guò)程氣體色譜儀(GC-FPD)的能力 ,過(guò)程氣體色譜儀產(chǎn)品經(jīng)理Bill W. Johnson 說(shuō),對(duì)于混合或過(guò)程-控制品質(zhì)來(lái)說(shuō),另一種應(yīng)用是在燃料中總硫量的在線測(cè)量。ABB分析儀能在線使用GC - FPD 技術(shù)來(lái)測(cè)量出汽油或柴油中低的總硫量(0~10ppm)。Johnson先生說(shuō)“結(jié)果是高重復(fù)性和高可靠性,允許在線混合由環(huán)境調(diào)節(jié)的燃料。”
進(jìn)行分析的步驟
2007 GC-FPD 能在大約5~6分鐘內(nèi)完成總硫量分析,步驟如下:
1. ABB 液體注入閥(LSV) 注入固定容積的液體。
2. 空氣載體輸送樣品到爐中,在爐中它被氧化為二氧化碳、水和二氧化硫。
3. 使用封裝的圓柱體,在傳送到 FPD以前就分離這些成分。
4. FPD 測(cè)量0~10 ppm 濃度等級(jí)的總硫量。
Johnson先生建議,通過(guò)ABB VistaNET 2.0集成化過(guò)程分析儀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),信息可從分析儀流向其他過(guò)程設(shè)備或更高級(jí)系統(tǒng),該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以單線連接到現(xiàn)有的以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。