反应釜氧气在线分析仪安装案例

一、项目概况

项目名称：精细化工间歇反应釜氧气浓度监测系统安装工程

应用场景：3000L不锈钢反应釜（介质：有机溶剂与氧化剂混合体系，操作温度80-120℃，压力0.3MPa）

监测目标：实时监控反应釜气相空间氧气浓度，预警值设定为8%VOL，联锁值设定为10%VOL（触发氮气置换系统）

设备选型：激光原位氧气分析仪（测量范围0-25%VOL，精度±0.1%VOL，响应时间＜5秒）

二、安装方案设计

1. 采样点选择

· 位置确定：在反应釜顶部封头偏离搅拌轴1/3半径处开孔，避开漩涡区与喷淋死角

· 安装方式：垂直安装DN50法兰接口，采用316L不锈钢材质采样探头，插入深度150mm（确保探头wan全处于气相空间）

2. 预处理系统配置

· 冷却装置：采用双级半导体制冷器（降温至40℃以下），配合PTFE材质冷凝液分离器

· 除尘过滤：前置10μm金属烧结过滤器（可在线反吹），后置0.2μm聚四氟乙烯滤芯

· 压力调节：安装自力式减压阀（设定工作压力0.1MPa）及安全阀（起跳压力0.15MPa）

3. 电气与控制系统

· 信号传输：4-20mA模拟量输出（带HART协议），电缆采用屏蔽双绞线（穿镀锌管敷设）

· 供电配置：24VDC本安型电源（防爆等级Ex ia II CT6）

· 联锁逻辑：分析仪信号接入DCS系统，实现浓度超标声光报警、自动启动氮气补气阀（响应时间＜2秒）

三、施工步骤与技术要点

1. 机械安装（执行标准：GB 50235-2010）

1. 开孔与焊接：采用等离子切割开孔（直径55mm），法兰与釜体满焊（焊接电流120-150A，氩气保护）

2. 探头安装：使用扭矩扳手按25N·m力矩紧固探头法兰，密封采用金属缠绕垫片（含石墨）

3. 管路布置：预处理单元安装于反应釜平台侧面（距地面1.5m），采样管线坡度≥3°，低点设排液阀

2. 电气接线（执行标准：GB 50254-2014）

1. 防爆处理：电缆穿线孔使用防爆密封接头（Ex d II BT4），接线端子涂抹硅脂防潮

2. 接地要求：分析仪外壳与工艺设备等电位连接（接地电阻＜4Ω），信号屏蔽层单端接地

3. 系统调试

1. 气密性测试：通入0.2MPa氮气保压30分钟，压降≤0.005MPa

2. 标定流程：

o 零点标定：通入99.999%氮气（流量500mL/min），稳定30分钟后校准

o 量程标定：通入10%VOL标准氧气（平衡气为氮气），误差修正≤±0.05%VOL

3. 联锁测试：模拟输入10%VOL信号，验证氮气阀动作时间（实测1.8秒）及报警功能

四、质量验收与性能验证

1. 验收指标

· 测量精度：在5%、10%、20%VOL三点测试，示值误差均＜±0.08%VOL

· 响应时间：通入阶跃信号（从0%→10%VOL），T90时间为3.2秒

· 防爆性能：经第三方检测，整体防爆等级符合Ex d II B T5要求

2. 试运行数据（连续监测72小时）

五、运行维护方案

1. 日常维护：每日检查过滤器压差（＞0.1MPa时更换滤芯），每周排放冷凝液

2. 定期标定：每3个月使用标准气体进行一次两点标定，每年更换干燥剂（变色硅胶）

3. 故障处理：建立应急预案（如分析仪故障时，启用便携式氧分析仪手动监测）

六、项目总结

本安装工程通过优化采样点设计、完善预处理系统及严格执行防爆规范，实现了反应釜氧气浓度的高精度、实时监测。系统投用后，成功避免2起因氧气浓度超标导致的潜在燃爆风险，使间歇反应过程的安全联锁响应时间缩短至行业水平（＜2秒）。设备运行半年内平均wu故障时间（MTBF）达850小时，维护成本较传统电化学分析仪降低40%。