【案例解析】氣相色譜儀在焦爐煤氣制LNG項目中的應用

目前我國在建焦化及焦爐煤氣制甲醇、LNG項目有很多，本文擬通過一個經(jīng)典焦爐煤氣制LNG項目的成功案例，來和大家分享下氣相色譜在焦爐煤氣制LNG項目中的應用情況。
作為一名設計師，除了要有精湛的設計水平，行業(yè)動態(tài)也應時刻關注，這兩年就個人設計工作而言，焦化、焦爐煤氣制甲醇、LNG項目相對比較多，可見這類項目近年比較熱。個人分析是由于國家將持續(xù)推動供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，我國焦化行業(yè)仍以淘汰過剩及落后產(chǎn)能、加強裝備水平升級、推廣使用干熄焦節(jié)能技術(shù)、園區(qū)化及集約化發(fā)展、完善并延伸產(chǎn)業(yè)鏈等為重點發(fā)展方向，從而推動實現(xiàn)焦化行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級。
 
焦爐煤氣作為煉焦過程中最主要的副產(chǎn)品，與煤化工相比，焦爐煤氣合成產(chǎn)品具有明顯成本優(yōu)勢和很少的政策限制。
 
綜上可知，目前我國在建焦化及焦爐煤氣制甲醇、LNG項目會很多，本文擬通過一個經(jīng)典焦爐煤氣制LNG項目的成功案例，來和大家分享下氣相色譜在焦爐煤氣制LNG項目中的應用。
 

項目概況

 
本項目生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)7萬t/a LNG，11萬t/a甲醇。年操作8000小時。
 
本項目主要有氣柜、焦爐氣壓縮、精脫硫、甲醇合成、合成氣壓縮、甲醇精餾、MDEA脫碳裝置、冷劑壓縮、螺桿壓縮、干燥液化裝置、甲醇罐區(qū)、LNG罐區(qū)、循環(huán)水等裝置。
 

色譜使用實景展示

 

主要分析項目及控制指標

序號	分析項目	分析內(nèi)容	控制指標
一	氣柜
1	煤氣	O2	<0.5%(體積)
二	焦爐氣壓縮
1	氮氣	O2	0.1(v%)
三	精脫硫
1	焦爐氣	H2S	275mg/Nm3
		有機硫(包括二甲基二硫醚噻吩、硫醚、硫氧化碳)	30mg/Nm3
2	焦爐氣	H2S	304mg/Nm3
		有機硫	1.5mg/Nm3
3	焦爐氣	H2S	32mg/Nm3
		有機硫	<0.1ppm
4	焦爐氣	H2S、有機硫	<0.1ppm
5	焦爐氣	H2S、有機硫	<30ppb
6	焦爐氣	分析焦爐氣組成
四	甲醇合成
1	合成氣	H2
		CO
		CO2
		CH4
		N2
		CH3OH
		O2
2	熱媒	H2
		CO
		CO2
		CH4
		N2
		CH3OH
五	合成氣壓縮
1	氮氣	O2	0.1(v%)
六	甲醇精餾
1		甲醇	54~58%（wt）
		乙醇	0.16%（wt）
		CO	0.33%（v）
七	MDEA脫碳裝置
1	原料氣	H2
		CO
		CO2
		CH4
		N2
		CmHn
2	吸收氣	H2
		CO
		CH4
		N2
		CmHn
3	脫碳氣	H2
		CO
		CH4
		N2
		CmHn
		CO2
八	冷劑壓縮
1	氮氣	O2	0.1(v%)
九	螺桿壓縮
1	氮氣	O2	0.1(v%)
2	氮氣	O2	0.1(v%)
十	干燥液化裝置
1	天然氣	全組份
2	乙烯	C2H4
		C2H2
		CO2
3	丙烷	C3
		C5+
		CO2
4	異戊烷	異戊烷
		正戊烷
		C6+
		CO2

 
注：由于涉及部分工藝包，故對分析項目和控制指標做了刪減。
 
從以上分析表格中我們可以看到，此類項目色譜主要用來分析氣體、醇類等組分，色譜配置需要看分析項目和控制指標及分析頻次，此外還需根據(jù)業(yè)主實際情況來綜合考慮，比如是否有依托的老化驗室、是否一些項目不測考慮委托有資質(zhì)的機構(gòu)定期來檢測等等，比如焦爐煤氣制甲醇、LNG等項目，作為原料氣焦爐煤氣在上游也就是焦化項目中會檢測其組分，那作為下游企業(yè)是否還需要再檢測，這些就需要企業(yè)根據(jù)自身管理機制等自行決定。
 
在此類項目中大部分都是常規(guī)檢測，這類色譜比較好配置，有一些微量組分如硫化時分析有機硫<0.1ppm；脫硫槽出口有機硫<30ppb；干燥液化裝置異戊烷中CO2≤50ppm等項目含量很低，就比較難檢測，需要選擇合適的檢測器和色譜柱等。
 

色譜配置

 
本項目業(yè)主最終根據(jù)分析項目、控制指標和分析頻次結(jié)合業(yè)主操作人員的數(shù)量，對氣相色譜做了如下配置。

1、儀器配置匯總表

序號	設備名稱	單位	數(shù)量	說明
1	普瑞GC-9280型氣相色譜儀	臺	2	對排放氣、原料氣、吸收塔頂氣、脫碳氣常規(guī)組分分析
2	普瑞GC-9280型氣相色譜儀	臺	1	煤氣、MDEA溶液分析
3	普瑞GC-9280型氣相色譜儀	臺	1	焦爐氣分析
4	普瑞GC-9280型氣相色譜儀	臺	2	精甲醇、雜醇、粗甲醇分析
5	普瑞GC-9280型氣相色譜儀	臺	1	LNG、混合冷劑分析

 

2、儀器配置清單

（1）樣品基體：排放氣、原料氣、吸收塔頂氣、脫碳氣分析組分：煤氣中O2（0.5%），氮氣中O2（0.1%），冷劑壓縮：N2中O2：0.1%，螺桿壓縮：N2中O2：0.1%，焦爐氣全分析（主要為H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯）

序號	名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	單位	備注
1	氣相色譜儀	氣相色譜主機GC-9280	1	臺
2		TCD填充系統(tǒng)	2	個
3		填充注樣器系統(tǒng)	2	個
5		自動十通閥	1	個
6		自動六通閥	1	個
7		Porapak Q   6m*3mm	1	根
8		5A分子篩  3m*3mm	1	根
9		GDX-104   3m*3mm	1	根
10		色譜備件箱	1	套
11	工作站	PR-3000軟件	1	個
12		聯(lián)想揚天M4000q電腦	1	臺
13		HP激光打印機	1	臺
14	氣體凈化器		1	套
15	標氣		1	套
描述：采用TCD檢測器，氫氣做載氣，十通閥進樣，Q柱預分離，5A柱分析O2、N2、CO、CH4，其余組分通過十通閥反吹出去；六通閥進樣，GDX-104柱分析二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯。差減法計算氫氣的含量。

 

（2）、樣品基體：煤氣、MDEA溶液

分析組分：苯、萘（1ppm以上）、MDEA

序號	名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	單位	備注
1	氣相色譜儀	氣相色譜主機GC-9280	1	臺
2		FID毛細系統(tǒng)	2	個
3		毛細注樣器系統(tǒng)	2	個	采用鈍化后的注樣器及管路
4		HP-WAX   30m*0.32mm*0.50um	2	根
5		自動惰性六通閥	2	個
6		色譜備件箱	1	套
7	工作站	PR-3000軟件	1	個
8		聯(lián)想揚天M4000q電腦	1	臺
9		聯(lián)想LJ2205激光打印機	1	臺
10	氣體凈化器		1	套
11	標樣和內(nèi)標	國家標準物質(zhì)中心提供	1	套
12	標氣		1	套
描述：采用FID檢測器，氮氣做載氣，HP-WAX 柱分析苯、萘，苯用六通閥進樣。

 （3）樣品基體：焦爐氣

分析組分：H2S：10ppb以上、有機硫（二甲基二硫醚噻吩、硫醚、硫氧化碳）：1ppm以上。

序號	名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	單位	備注
1	氣相色譜儀	氣相色譜主機GC-9280	1	臺
3		FPD毛細系統(tǒng)	2	個	鈍化氣路、檢測器
4		毛細注樣器系統(tǒng)	2	個
5		惰性自動六通閥	2	個
6		HP-PLOT Q   30m*0.53mm*20.0um	2	根
7		色譜備件箱	1	套
8	工作站	PR-3000軟件	1	個
9		聯(lián)想揚天M4000q電腦	1	臺
10		聯(lián)想LJ2205激光打印機	1	臺
11	氣體凈化器		1	套
12	標氣		1	套
描述：采用FPD檢測器，氮氣做載氣，惰性六通閥進樣，HP-PLOT Q柱分析，外標法定量。

 

（4）樣品基體：精甲醇、雜醇、粗甲醇

分析組分：粗甲醇中甲醇（1ppm -90%）、輕組分（二甲醚）：1ppm以上，
甲醇殘液中甲醇：1ppm-0.5%，
雜醇：甲醇：1ppm-30%、丁醇：1ppm-12% 

序號	名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	單位	備注
1	氣相色譜儀	氣相色譜主機GC-9280	1	臺
2		FID毛細系統(tǒng)	2	個
3		毛細注樣器系統(tǒng)	2	個	采用鈍化后的注樣器
4		HP-PLOT Q  30m*0.53mm*20.00um	2	根
5		色譜備件箱	1	套
6	工作站	PR-3000軟件	1	個
7		聯(lián)想揚天M4000q電腦	1	臺
8		聯(lián)想LJ2205激光打印機	1	臺
9	氣體凈化器		1	套
10	標樣	國家標準物質(zhì)中心提供	1	套
描述：采用FID檢測器，氮氣做載氣，HP-PLOT Q柱分析甲醇、丁醇、二甲醚。

 

（5）樣品基體：LNG、混合冷劑

分析組分：氫氣、氮氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷。
各組分檢出限：氫氣、氮氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷，以上組分0.1%以上，丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷，以上組分1ppm以上。微量的一氧化碳、二氧化碳（1ppm以上）。
 

序號	名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	單位	備注
1	氣相色譜儀	氣相色譜主機GC-9280	1	臺
2		TCD單填充系統(tǒng)	1	個
3		FID毛細系統(tǒng)	1	個
4		毛細注樣器系統(tǒng)	1	個
5		填充注樣器系統(tǒng)	1	個
7		輔助系統(tǒng)	1	個
8		自動十通閥	2	個
9		自動六通閥	2	個
10		HP-PONA   50m*0.25mm*0.50um	1	根
11		13X分子篩   3mm*3m	1	根
12		Porapak N    3mm*6m	1	根
13		Porapak Q   6m*3mm	1	根
14		TDX-01    1m*3mm	1	根
15		轉(zhuǎn)化爐	1	個
16		色譜備件箱	1	套	隨機附帶
17	工作站	PR-3000軟件	1	個
18		聯(lián)想揚天M4000q電腦	1	臺
19		聯(lián)想LJ2205激光打印機	1	臺
20	氣體凈化器		1	套
21	標氣		1	瓶
描述：一次進樣全分析。采用TCD檢測器，氦氣做載氣，十通閥進樣，一根N柱預分離，13X柱分離氫氣、氮氣、甲烷、一氧化碳，二氧化碳、乙烷在六通閥的氣阻上出，其它氣體通過十通閥反吹出去。C3開始的物質(zhì)采用FID檢測器分析，六通閥進樣，氮氣做載氣，HP-PONA柱分析。采用FID檢測器，氮氣做載氣，十通閥進樣，Q柱預分離，TDX-01柱+轉(zhuǎn)化爐分析微量的二氧化碳，其余組分通過十通閥反吹出去。

 小結(jié)：

色譜配置除與分析項目、控制指標、分析頻次有關外，由于每個企業(yè)都有自身的特點，自動化程度的高低和實驗室人員配置及企業(yè)資金情況也會影響色譜的配置，這就需要設計人員前期一定要與業(yè)主溝通交流，在滿足生產(chǎn)的前提下，盡量滿足業(yè)主需求。