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挑戰

美國一家煉油廠(chǎng)計劃改進(jìn)凝結水監測工藝，以避免被污染的凝結水導致設備故障，從而不得不進(jìn)行設備維修和預防性維護。按照煉油廠(chǎng)的生產(chǎn)設施布局，大部分凝結水會(huì )在系統中相互混合，因此很難建立一套有效的監測計劃。煉油廠(chǎng)的最終方案是確保鍋爐補給水的清潔，并使凝結水回流。

煉油是一項需要使用大量能源和水的工藝。在操作大部分生產(chǎn)設備時(shí)，都需要對水進(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)鍵工藝設備。

快速、有效地監測凝結水中的關(guān)鍵污染物，對確保生產(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物，因此有機物監測已被證明在確定水的純度和用途時(shí)起到重要作用。有機物的濃度以總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）為測量單位，通常用保留個(gè)位數的mg/L（毫克/升）單位，有時(shí)用保留百位數的??g/L（微克/升）更小單位來(lái)避免下游工藝污染。監測系統必須快速提供關(guān)鍵點(diǎn)位的檢測結果，并具有很好的靈敏度與穩定性，以幫助操作人員自信地做出有數據依據的決策。

解決方案

煉油廠(chǎng)有多種技術(shù)選擇來(lái)監測回流凝結水的水質(zhì)。有些監測技術(shù)檢測特定污染物，有些監測技術(shù)則檢測總體污染物。煉油廠(chǎng)使用的水會(huì )持續暴露于碳氫化合物中，因此煉油廠(chǎng)希望采用一種能夠檢測所有輕質(zhì)和重質(zhì)碳氫化合物的強健技術(shù)。

TOC分析法檢測總體有機物，檢測對象不僅包括碳氫化合物，還包括由碳氫化合物和其它有機工藝流體分解成的有機化合物。

如今全球已有無(wú)數煉油廠(chǎng)采用TOC分析法來(lái)進(jìn)行可靠、快速的在線(xiàn)檢測，在幾分鐘內即可檢測到全部有機污染物。TOC分析法可以檢測油、碳氫化合物、以及其它來(lái)自于廢水處理、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品分解的有機化合物。TOC分析法只要求極少的樣品制備和簡(jiǎn)單的儀器維護，這與人們對這種全面性檢測技術(shù)的想象相反。TOC分析法還無(wú)縫整合了標準功能配置和儀器校準。

對于監測純凝結水，Sievers M5310 C提供靈敏度高且操作簡(jiǎn)單的解決方案。此款分析儀采用紫外過(guò)硫酸鹽氧化和膜電導檢測技術(shù)，只需短短2分鐘即可完成分析，且配備簡(jiǎn)明易用的用戶(hù)界面。此款分析儀的優(yōu)點(diǎn)還包括：無(wú)需載氣、長(cháng)達12個(gè)月的校準穩定期等。

不同于其它TOC檢測技術(shù)，Sievers M5310 C標準方法所采用的檢測技術(shù)甚至能在標準操作模式下檢測溶解的揮發(fā)性有機物這樣具挑戰性的基質(zhì)1。在分析周期中，Sievers M5310 C分析儀讓樣品通過(guò)氣體滲透膜對分析儀內循環(huán)的去離子水進(jìn)行補償，從而檢測出無(wú)機碳（IC，Inorganic Carbon）濃度。由于液體界面兩側有濃度梯度，樣品中的CO2會(huì )擴散到去離子水中，使分析儀能夠精確檢測出來(lái)由此產(chǎn)生的微小電導率變化，并與初始CO2濃度相關(guān)聯(lián)。M5310 C用類(lèi)似方法同時(shí)檢測總碳（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化合物轉化為CO2。在確定了TC和IC濃度之后，就可以用減法來(lái)簡(jiǎn)單地計算出TOC，即TC-IC=TOC。

對于IC濃度較高的樣品，M5310 C分析儀內置的無(wú)機碳去除器（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可以高精度地檢測樣品中的IC或溶解的CO2、CO3 2-、HCO3-。電導率檢測是在CO2選擇性膜后面進(jìn)行的，因此M5310 C能夠適應樣品pH值和電導率的波動(dòng)。此款分析儀為用戶(hù)提供可靠的監測數據，幫助用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)工藝決策。

不使用選擇性膜而直接檢測TOC的儀器都會(huì )受到pH值和電導率波動(dòng)的干擾，報告假陽(yáng)性或假陰性結果，有損于煉油廠(chǎng)的正常生產(chǎn)。用非色散紅外檢測（NDIR，Non-Dispersive Infrared Detection）技術(shù)來(lái)檢測不可吹除有機碳（NPOC，Non-Purgeable Organic Carbon）的TOC分析儀在“微克每升（??g/L）”級別碳濃度下有分析時(shí)間過(guò)長(cháng)和準確度過(guò)低的缺點(diǎn)。

結果

Sievers M5310 C TOC分析儀的成功演示使該煉油廠(chǎng)決定購買(mǎi)多臺此款分析儀，安裝在回流凝結水的多個(gè)關(guān)鍵監測點(diǎn)上。M5310 C有實(shí)驗室型、便攜式、在線(xiàn)型三種配置，采用相同的檢測技術(shù)，能夠滿(mǎn)足各種不同的應用和安裝現場(chǎng)要求。在該煉油廠(chǎng)，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)，提供連續的檢測數據。M5310 C的檢測結果穩定，靈敏度高，維護要求低，用戶(hù)界面直觀(guān)，這些優(yōu)點(diǎn)使得此款分析儀成為煉油廠(chǎng)節約能源和水、保護生產(chǎn)設備的理想工具。