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50 多年的培训总结出的 5 个常见的工艺分析仪系统启示

 过程分析器取样系统

50 多年的培训总结出的 5 个常见的工艺分析仪系统启示

2018 年 9 月 12 日 | Tony Waters,取样系统专家、讲师

工艺分析仪取样系统是您工厂中很具挑战性的系统之一。不仅设计具有挑战性,而且准确地操作也具有挑战性。如果您对该系统作出微小调整,则之后可能不得不对其他系统作出重大调整。难怪世伟洛克在我们的  工艺分析仪取样系统 (PASS) 培训课程.中有如此之多不易回答的问题和专心致志的受训者。在过去 50 年间,我始终从事教学工作,并观察到学生经历过多次顿悟。以下是这些年来我的工艺分析仪系统学员的五大“顿悟”时刻:

“时延通常比我预期的要长”

大多数受训者并未考虑到处理分析仪器系统中的时延的重要性,并且常常对延迟接收到一些分析仪测量结果感到吃惊。从取样到获取读数的响应时间,行业标准大约为一分钟。这一短暂的时间范围提供了近乎实时的工艺条件读数,使您可以立即进行调整并尽可能地减少废品。

然而,在某些情况下,获取读数的时间可能很长,即使分析仪安装在距离工艺取样口几英尺的地方依然如此。当时延超过系统设计师的预期时就会成为问题。时延的估算不准或假设错误可能导致工艺控制不当。 

减少时延的唯一方法是调整系统设计。我们在 工艺分析仪系统培训课程 中进行实践练习,大家计算一个典型取样系统的时延。在本练习中,我们的初始设计是一个超过五小时的超长延迟。但在对系统作出一些快速修改后,我们将延迟降低至一分钟的行业标准。受训者对这一过程感到惊讶,并回到他们自己的设施进行实践。

“我的样品可能无法代表工艺条件”

由于时延会影响样品读数的“代表性”,因此是一个需要纠正的关键问题。换言之,时延反映了当您获取分析仪读数时样品在工艺管路中的流体代表性。例如,一个具有 5 小时或更长延迟的工艺分析仪系统。如果出现负读值,系统操作员将纠正质量问题并认为已经顺利解决问题。但是,操作员可能不会意识到读数延迟超出五小时。在此期间,大量残次品通过该系统,并可能已经运送给客户。

即使您采集适当的样品并限制时延,但由于您的取样系统在设计上存在缺陷,样品仍然可能不具备代表性。例如,工艺分析仪系统中的死角或死区可能捕获或许渗入新样品的旧样品,从而产生不忠实于实时工艺条件的混合样品。



您的样品也可能因泄漏而被污染 - 不是取样系统本身泄漏,而是从周围的环境空气泄漏到系统中。例如,由于系统外部的氧气分压大于系统内部的分压,氧气可能会泄漏到含 100 psia 的 100% 氮气的系统中。可以通过提高取样系统的分压来解决这种泄漏问题,以避免无意识的环境空气污染。

“我需要更加注意我的凝聚器”

在样品调整培训中,大多数参与者认为凝聚器是用于分离和去除气体样品中的液体的装置。尽管这在一定程度上是正确的,但这种想法仅适用于以气溶胶形式悬浮的液体。由于诸如旋风分离器或重力分离器的加速装置无法分离液滴,因此许多气体样品中存在气溶胶。安装在取样系统中的凝聚器可使小液滴聚集在一起并组合成大液滴,从而通过重力作用更容易分离。



受训者们惊讶地发现,两种情况通常会使凝聚器失效。第一种情况,由于液滴的尺寸较大,无固相液体(即非气溶胶式液体)几乎没有任何分离即直接流过凝聚器。第二种情况,当通过凝聚器的流速过高时,细小的气溶胶液滴将被推过凝聚器元件并且不会从流道中除去。这两种情况都会提高气溶胶液滴到达分析仪的可能性并降低读数的可靠性,从而导致凝聚器无效。

“汽化液体可能是有问题的”

许多受训者认为汽化液体样品很容易 - 但很多情况下可能会出错。目标是通过迅速降低液体压力立即将液体转化为蒸汽状态。然而,不是将全部样品瞬时转化为蒸气,而是无意间通过汽化和蒸发的结合产生分馏样品。一旦样品分馏,就不再适合用于分析。

在这种情况下,较轻的气体分子首先蒸发并向下流入分析仪,而较重的分子仍保持液相状态。因此,到达分析仪的样品不再准确代表从工艺管路所取的产品。通过了解汽化过程中发生的现象并了解更多关于 管理分析系统中的汽化现象 的信息,您可以防止将来发生这种情况。

“冷凝可能具有挑战性 - 但解决起来很简单”

冷凝也许是气体样品中常见的问题。受训者们惊讶地发现,气体冷却速度有多快(以及液体冷却速度有多慢)。然而,他们也很高兴地了解到,很容易预测何时发生冷凝,以及需要多高温度来阻止发生冷凝。

考虑一种可降低现场工作站中气体样品压力的系统,该工作站应尽可能靠近取样口。请记住,几乎所有气体在压力下降期间都会损失热量(这种现象被称为焦耳 - 汤姆逊效应)。如果您的压降微乎其微,则可能使用简单的减压型调压阀即可而无需担心产生冷凝。然而,由于显著的热损失,显著的气相压降将导致冷凝。当气体接近其露点温度时,甚至更可能发生冷凝。

工艺分析仪取样系统设计是终生的发现之旅。总有一些新东西需要弄清楚。即使拥有 50 年的取样系统经验,我仍在不断学习,甚至不时地获得我自己的“顿悟”时刻。培训是提高自身技能和发现您还有什么需要学习的关键。即使您不在现场工作,也可能体验一些自己的顿悟,从而可能为所有人提供更准确可靠的工艺分析仪系统读数。

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tony waters

 

关于作者

Tony Waters 是世伟洛克的行业专家和顾问。他在工艺分析仪及其取样系统方面拥有 50 多年的丰富经验,曾在分析仪制造公司、终端用户和系统集成公司从事工程和市场营销工作。他成立了三家公司来为流程工业提供专业分析仪服务,是炼油厂、化工厂工艺分析仪应用专家。