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挑戰(zhàn)

美國(guó)一家煉油廠計(jì)劃改進(jìn)凝結(jié)水監(jiān)測(cè)工藝，以避免被污染的凝結(jié)水導(dǎo)致設(shè)備故障，從而不得不進(jìn)行設(shè)備維修和預(yù)防性維護(hù)。按照煉油廠的生產(chǎn)設(shè)施布局，大部分凝結(jié)水會(huì)在系統(tǒng)中相互混合，因此很難建立一套有效的監(jiān)測(cè)計(jì)劃。煉油廠的最終方案是確保鍋爐補(bǔ)給水的清潔，并使凝結(jié)水回流。

煉油是一項(xiàng)需要使用大量能源和水的工藝。在操作大部分生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，都需要對(duì)水進(jìn)行冷卻和加熱，用產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行蒸餾、裂解，與對(duì)有價(jià)值的產(chǎn)品的剝離。如果蒸汽被污染，就會(huì)降低傳熱效率，并腐蝕關(guān)鍵工藝設(shè)備。

快速、有效地監(jiān)測(cè)凝結(jié)水中的關(guān)鍵污染物，對(duì)確保生產(chǎn)時(shí)間和提高生產(chǎn)效率來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。煉油過(guò)程中，產(chǎn)品和多種工藝流體都是有機(jī)物，因此有機(jī)物監(jiān)測(cè)已被證明在確定水的純度和用途時(shí)起到重要作用。有機(jī)物的濃度以總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon）為測(cè)量單位，通常用保留個(gè)位數(shù)的mg/L（毫克/升）單位，有時(shí)用保留百位數(shù)的??g/L（微克/升）更小單位來(lái)避免下游工藝污染。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須快速提供關(guān)鍵點(diǎn)位的檢測(cè)結(jié)果，并具有很好的靈敏度與穩(wěn)定性，以幫助操作人員自信地做出有數(shù)據(jù)依據(jù)的決策。

解決方案

煉油廠有多種技術(shù)選擇來(lái)監(jiān)測(cè)回流凝結(jié)水的水質(zhì)。有些監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)特定污染物，有些監(jiān)測(cè)技術(shù)則檢測(cè)總體污染物。煉油廠使用的水會(huì)持續(xù)暴露于碳?xì)浠衔镏?，因此煉油廠希望采用一種能夠檢測(cè)所有輕質(zhì)和重質(zhì)碳?xì)浠衔锏膹?qiáng)健技術(shù)。

如今全球已有無(wú)數(shù)煉油廠采用TOC分析法來(lái)進(jìn)行可靠、快速的在線檢測(cè)，在幾分鐘內(nèi)即可檢測(cè)到全部有機(jī)污染物。TOC分析法可以檢測(cè)油、碳?xì)浠衔铩⒁约捌渌鼇?lái)自于廢水處理、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品分解的有機(jī)化合物。TOC分析法只要求極少的樣品制備和簡(jiǎn)單的儀器維護(hù)，這與人們對(duì)這種全面性檢測(cè)技術(shù)的想象相反。TOC分析法還無(wú)縫整合了標(biāo)準(zhǔn)功能配置和儀器校準(zhǔn)。

不同于其它TOC檢測(cè)技術(shù)，Sievers M5310 C標(biāo)準(zhǔn)方法所采用的檢測(cè)技術(shù)甚至能在標(biāo)準(zhǔn)操作模式下檢測(cè)溶解的揮發(fā)性有機(jī)物這樣具挑戰(zhàn)性的基質(zhì)¹。在分析周期中，Sievers M5310 C分析儀讓樣品通過(guò)氣體滲透膜對(duì)分析儀內(nèi)循環(huán)的去離子水進(jìn)行補(bǔ)償，從而檢測(cè)出無(wú)機(jī)碳（IC，Inorganic Carbon）濃度。由于液體界面兩側(cè)有濃度梯度，樣品中的CO₂會(huì)擴(kuò)散到去離子水中，使分析儀能夠精確檢測(cè)出來(lái)由此產(chǎn)生的微小電導(dǎo)率變化，并與初始CO₂濃度相關(guān)聯(lián)。M5310 C用類似方法同時(shí)檢測(cè)總碳（TC，Total Carbon）濃度，但先將樣品進(jìn)行紫外過(guò)硫酸鹽氧化，使樣品中的所有有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為CO₂。在確定了TC和IC濃度之后，就可以用減法來(lái)簡(jiǎn)單地計(jì)算出TOC，即TC-IC=TOC。

對(duì)于IC濃度較高的樣品，M5310 C分析儀內(nèi)置的無(wú)機(jī)碳去除器（ICR，Inorganic Carbon Remover）可以在進(jìn)行分析之前先降低IC濃度。如果關(guān)閉ICR，M5310 C可以高精度地檢測(cè)樣品中的IC或溶解的CO₂、CO₃^2-、HCO_3-。電導(dǎo)率檢測(cè)是在CO₂選擇性膜后面進(jìn)行的，因此M5310 C能夠適應(yīng)樣品pH值和電導(dǎo)率的波動(dòng)。此款分析儀為用戶提供可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)工藝決策。

不使用選擇性膜而直接檢測(cè)TOC的儀器都會(huì)受到pH值和電導(dǎo)率波動(dòng)的干擾，報(bào)告假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果，有損于煉油廠的正常生產(chǎn)。用非色散紅外檢測(cè)（NDIR，Non-Dispersive Infrared Detection）技術(shù)來(lái)檢測(cè)不可吹除有機(jī)碳（NPOC，Non-Purgeable Organic Carbon）的TOC分析儀在“微克每升（μg/L）"級(jí)別碳濃度下有分析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和準(zhǔn)確度過(guò)低的缺點(diǎn)。

結(jié)果

Sievers M5310 C TOC分析儀的成功演示使該煉油廠決定購(gòu)買多臺(tái)此款分析儀，安裝在回流凝結(jié)水的多個(gè)關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)上。M5310 C有實(shí)驗(yàn)室型、便攜式、在線型三種配置，采用相同的檢測(cè)技術(shù)，能夠滿足各種不同的應(yīng)用和安裝現(xiàn)場(chǎng)要求。在該煉油廠，M5310 C便攜式分析儀被證明易于在取樣點(diǎn)之間自由移動(dòng)，提供連續(xù)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。M5310 C的檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定，靈敏度高，維護(hù)要求低，用戶界面直觀，這些優(yōu)點(diǎn)使得此款分析儀成為煉油廠節(jié)約能源和水、保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備的理想工具。