胡国东

（洛阳瑞铭石化技术有限公司）

催化裂化再生烟气O2/CO/CO2分析中激光气体分析仪的应用

胡国东

（洛阳瑞铭石化技术有限公司）

石油化工炼油厂重油流化催化裂化（FCC）再生烟气的在线测量分析可以有效控制反应-再生器的热量平衡和烧焦强度，有助于催化剂最大程度的发挥其活性和选择性。有效控制催化剂的使用，也是优化再生工艺系统的重要手段。激光气体分析仪基于半导体激光吸收光谱技术（DLAS），克服了氧化锆测氧仪和红外线气体分析仪的缺点，能够适应催化裂化恶劣的工况，采用无需采样、原位测量方式，直接安装在装置再生烟气管道上，维护量小，响应速度快，准确性高，应用效果良好。

烟气分析仪；激光吸收光谱；再生烟气；激光气体分析

石油化工炼油厂中重油流化催化裂化是生产汽油、柴油、干气和液化石油气的重要二次加工装置。本装置包括反应—再生部分、主风机及烟气能量回收部分、分馏部分、吸收稳定部分、气压机部分、余热锅炉及产汽部分。130℃原料油自常压装置进入本装置原料油缓冲罐，经原料油泵升压与顶循环油、轻柴油、循环油浆换热，换热后温度至200℃左右和回炼油混合，原料油雾化喷嘴进入提升管反应器，在此与高温再生催化剂接触并迅速升温、汽化，在催化剂沿提升管向上流动的同时，原料不断进行反应，生成汽油、轻柴油、液化石油气、干气、等气相产物，同时生成的焦炭覆盖在催化剂表面，使其裂化活性逐渐降低，成为待生催化剂，反应油气与待生催化剂经提升管反应器出口粗旋迅速分离。进入沉降器后，油气经单级旋风分离器分离催化剂后，离开沉降器进入分馏塔。我们选择了聚光科技生产的激光气体分析仪。半导体激光吸收光谱（DLAS）技术通过对再生烟气中O2、CO、CO2的在线直接分析，省去了采样预处理系统，维护量大大降低，有利于再生工艺的优化控制。目前，我们公司设计选用的激光吸收光谱气体分析仪已经在山东寿光鲁清石化有限公司催化裂化再生烟气分析中成功应用。

1 技术原理及特点

1.1 激光气体分析技术原理

半导体激光气体分析系统基于国际领先的半导体激光吸收光谱技术（DLAS）。具体来说，就是通过测量具有某一特定吸收谱线的激光束在穿过被测气体时发生的衰减信息，并根据激光强度衰减与被测气体含量间的正比关系，分析获得被测气体的浓度。DLAS技术也是一种吸收光谱技术，它利用Beer-Lambert关系来定量分析半导体激光能量被被测气体选择吸收产生的衰减来获得气体的浓度。DLAS技术使用谱宽非常小且波长可调谐的半导体激光器作为光源。因此，DLAS技术具有传统非分光红外分析技术无法实现的一些性能优点。

安装时只需将发射单元和接收单元通过标准法兰对准固定在被测烟气管道的两侧，即可实现在线实时烟气分析。发射单元发出的激光束穿过被测烟气，被安装在管道相对方向上的接收单元中的光电探测传感器接收，获得的测量信号经过分析处理，根据激光吸收光谱算法得到气体浓度信息，测量结果通过电信号传入DCS系统。维护时只需将发射和接收两端玻片上的灰尘和污渍擦净即可，维护量很小，周期可以达到四个月以上。

1.2 激光分析仪特点

激光气体分析仪由于采用了独特的激光吸收光谱技术，能够测量FCC烟气中的O2/CO/CO2，并表现出相对于传统气体分析技术的明显优势。

主要表现为：

（1）原位在线测量。无需取样预处理系统，大大提高了系统的可靠性。

（2）响应速度快。直接在线测定可以实现毫秒级响应，相比传统分析技术，响应速度大幅提高，有利于现场控制。

（3）维护量小。由于激光分析仪表无运动部件，系统稳定，故障率低，维护量小。

2 激光气体分析仪在FCC再生烟气分析中的应用

再生烟气的在线分析工艺点通常有三旋入口，三旋出口，烟机入口和烟机出口。经过分析论证，我们选择安装在三旋入口烟道上，因为该安装点离反应器距离近，更能够反映出再生情况，同时，该安装点可进行现场在线除污，不会带来影响烟气风机工作的问题。再生烟气温度都在650℃以上，含有腐蚀性的SO2和NOx气体，而且三旋之前的烟气包含了大量的粉尘，但激光分析仪能够适应恶劣的工况条件。经过现场运行证明，该仪器运行稳定。手工分析数据和仪器测量数据对比结果表明，二者差别很小，说明仪器测量结果准确可靠。

3 应用效果

我们公司设计的山东寿光鲁清石化有限公司FCC烟气激光气体分析系统于2012年10月底投入运行以来，运行良好，仪器采用直接在线安装，响应速度快，测量准确，达到了期望的水平。经考察了解到，中石化金陵分公司、中国石油天然气有限公司玉门油田分公司、中国石化股份有限公司茂名分公司催化裂化再生烟气激光分析仪使用效果都不错。实践说明激光气体分析仪完全适合流化催化裂化工艺中的再生烟气组分测量，为工艺操作提供了有效的指导依据，提高了FCC工艺操作水平。对于提高催化剂使用寿命，提高催化剂活性起到了有效的促进作用，具有较高的推广价值。

[1]陈俊武，主编.催化裂化工艺与工程.北京：中国石化出版社，2005.

[2]梁凤印，主编.硫化催化裂化.北京：中国石化出版社，2006.

[3]刘英聚，张韩，编著.催化裂化装置操作指南.北京：中国石化出版社，2005.

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1004-7344（2016）06-0228-01

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