SH T 1549-2020 工业用轻质烯烃中水分的测定 在线分析仪使用导则.pdf

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1、 . 中华人民共和国石油化工行业标准 / 代替/ 工业用轻质烯烃中水分的测定 在线分析仪使用导则 发布实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 前 言 本标准按照/ 给出的规则起草 本标准代替/ 工业用轻质烯烃中水分的测定在线分析仪使用导则与/ 相比主要技术变化如下: 修改了范围(见第章 版的第章) 修改了“规范性引用文件” (见第章 版的第章) 在电容法中增加了氧化硅传感器(见 版的 ) 增加了近红外激光吸收光谱法(见 ) 增加了近红外波长迁移光谱法(见 ) 修改了安全措施(见 版的 ) 修改了分析仪的安装及准备(见 版的 ) 修改了校准(见 版的 ) 修改了测定(见 版的 ) 修改了结果的表

2、示(见第章 版的第章) 本标准由中国石油化工集团有限公司提出 本标准由全国化学标准化技术委员会石油化学分技术委员会(/ / )归口 本标准起草单位:中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院、中国石化扬子石油化工有限 公司、中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司 本标准主要起草人:叶志良、王川、孙海燕、梁小飞、徐春艳 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: / / 工业用轻质烯烃中水分的测定 在线分析仪使用导则 警告 本标准并不是旨在说明与其使用有关的所有安全问题使用者有责任采取适当的安全与 健康措施保证符合国家有关法规的规定 范围 本标准给出了测定轻质烯烃气体中微量水分的在线分析仪的工作原理

3、、一般特征、分析程序和结 果报告等要求的指南 本标准并未涉及轻质烯烃中微量水分在线分析仪的所有技术未予介绍的技术并不意味着其无效 由于强极性的水分子在玻璃或者金属表面具有较强的吸附能力因此在分析工作中气体中微量水 分含量的准确测定较为困难目前解决该问题的较好办法是采用在线分析技术在样品气流中进行连 续测定不宜采用以采样方式进行的非连续测定方法 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文 件凡是不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 / 气体分析微量水分的测定第部分:电解法 / 气体分析微量水分的测定第部分:露点法 /

4、工业用乙烯液态和气态采样法 / 工业用丙烯和丁二烯液态采样法 阻容法露点湿度计校准规范 电解法湿度计检定规程 湿度计量器具 各种在线水分分析仪的工作原理和一般特征 电解法水分仪 将两根细铂丝平行缠绕在涂有五氧化二磷薄层的玻璃棒上然后将棒插入一支玻璃管中并在两 根铂丝间施加直流电压当恒定流速的气体样品通过玻璃管时气体中的水分被五氧化二磷薄层连续 吸收生成磷酸并被完全电解为氢和氧同时五氧化二磷得以再生这时电解电流和气体样品中的水 分含量成正比通过测定电流强度和气体流速即可按库仑定律计算水分含量测试原理和计算方法 可参见/ 测量范围: / / 优点: 耐腐蚀 缺点: / 不适用于 的烯烃因其在强酸条

5、件下易聚合 氨也会产生和水一样的信号 五氧化二磷薄层易受损 冷镜面露点法水分仪 使恒压气体样品通过露点仪测定室中的抛光金属镜面利用干冰或热电制冷法缓慢冷却镜面采 用光电器件检测冷镜面上的结露状态通过自动控制使冷镜面上的露(或霜)与气体中的水蒸气呈相 平衡状态此时测得的镜面温度即为露点温度该露点温度下水的饱和蒸气压与测定池内气体压力之 比即为以体积分数表示的水分含量由露点温度和气体中饱和水蒸气压的对应关系经换算或查表 (详见/ 的附录)即可得到样品气体中的水分含量 测量范围: / / 优点: 属直接测量对校准要求较低可采用单点校准代替全量程校准 耐腐蚀 缺点: 镜面容易污染 除水以外的其他物质也

6、能在镜面结露特别是 的烯烃 镜面达到平衡的时间很长 石英晶体振荡法水分仪 使恒压的气体样品通过表面涂覆吸湿膜的石英晶体振荡器吸湿膜吸收水分后增加了吸湿单元的 质量从而使石英晶体的振荡频率减小通过准确测定在样品气流和参比气流中的频率变化并与内 置在水分仪系统中的标准数据进行对比得到样品气体中的水分含量本方法可通过样品气体和标准 气体周期性地自动切换对分析仪进行校准核查需要设置可长期使用的内部校准装置 测量范围: / / 优点: 较宽的测量范围 适用于各类烯烃 耐腐蚀 内置校准系统增强了结果计量可靠性 缺点: 尘埃颗粒会沾污晶体表面 氨的干扰也较灵敏 多孔金属膜覆盖氧化铝或氧化硅的电容法水分仪 在

7、金属基体上制备氧化铝或氧化硅薄层然后在薄层表面经蒸发制得多孔金属膜以氧化铝或氧 化硅薄层为电解质、金属膜与金属基体为极板组成电容法传感器将恒压气体样品通过传感器样品 气体中的水分扩散进入氧化铝或氧化硅薄层并与气相环境达到动态平衡电容器回路中的介电常数、 振荡频率等特性参数同气相中的水分含量之间存在着特征函数关系准确测量该特性参数即可由内 置的特征函数曲线求得水分含量 测量范围: / / 优点: 较宽的测量范围 / 适用于各类烯烃 传感器小巧安装简单 缺点: 不耐腐蚀 氨有干扰 校准值不稳定易漂移 近红外激光吸收光谱法水分仪 由激光器产生一束和水分子的近红外特征吸收波长一致的激光进入光腔激光光束

8、在腔镜之间来 回反射振荡并从光腔一端射出检测器将恒压气体样品通过光腔样品气体中的水分对特征吸收波 长的近红外激光进行吸收激光的衰减程度与光腔内被测水分的吸收强度成正比并符合朗伯比尔定 律通过准确测量样品对激光的吸光度即可由标准曲线求得样品水分含量 测量范围: / / 优点: 响应快速灵敏 检测限低 可适用于腐蚀性气体氨气无干扰 缺点: 样品中其他杂质易产生背景干扰 近红外波长迁移光谱法水分仪 将恒压气体样品通过表面经热固化技术形成的 微孔结构层的传感器表面样品中外径为 的水分子通过传感器表面进入传感器内腔与气体样品中的气体介质有效分离分析仪控制器 发射出一束 的近红外光通过光纤电缆传送给传感器

9、进入传感器内腔的水分子会引 起光的波长的变化该变化量与样品气中的水分含量成相应的比例关系通过测量光的波长变化量 可计算得到样品的水分含量 测量范围: / / 优点: 耐腐蚀、抗干扰维护方便 既可测量气体中的微量水分也可测量液态样品中的微量水分 可直接安装在工艺主管线测量 缺点: 氨有干扰 测定步骤 安全措施 本标准所涉及的乙烯、丙烯和碳四烯烃均为易燃、易爆物质在现场所使用的电源、风机等电 气设备均应为防爆型结构并符合国家的有关规定 本标准所涉及的各种在线分析仪或传感器均需安装在有样品气体流动的密闭管道中进行工作若 为确保样品气体的压力、温度和流量满足分析需要可设置采样回路与在线分析仪或传感器连

10、接因 此在取自物料输送管道的气体样品流经在线分析仪或传感器并完成分析后应安装回收管线将样品返 / 回管道中否则应将样品气体通过合适的处理装置排入到低压火炬管线中 / 和 / 的附录中给出了剩余样品排放系统的图示说明 分析仪的安装及准备 本标准所涉及的各种在线分析仪和传感器应按照制造商推荐的条件进行安装样品气体的压力、 温度和流量对在线分析仪或传感器的正常运行和测定结果的准确性有直接影响应进行严格控制 必要时还要采取防护措施防止异常情况发生由于空气中的水含量远高于样品中的水含量因此在安 装时必须保证测量系统的气密性使用过程中还应定期检查 轻质烯烃气体样品中的水分测量特别在含水量较低时是一个疑难的

11、问题这是因为强极性的 水分子在测量系统的极性表面比如金属管道、阀门的表面产生较强的吸附现象低温条件下这种 吸附现象更为明显因此安装时应尽可能缩短连接在线分析仪或传感器的进样管道长度如果可行 可适当加热该管道同时设计快速采样回路增大采样管道的气体流量只有当管壁材料与样品气流之 间的吸附平衡到达在线分析仪或传感器测量室的出口时才能得到稳定准确的测量信号 由于本标准所涉及的各种在线分析仪主要是对气体样品中的水含量进行分析因此针对加压或低 温条件下呈液态的轻质烯烃样品应按各在线分析仪传感器的适用条件对样品进行汽化汽化装置及 汽化条件应确保液态样品完全汽化且样品的代表性不发生变化 校准 本标准所提及的分

12、析仪出厂时虽然经过厂商校准但这些分析仪都是根据特定的物理化学原理进 行检测而且在使用过程中轻质烯烃样品气流中的粉尘颗粒以及烯烃聚合物都会污染在线分析仪的传 感器表面致使传感器对水分的响应能力发生变化与原校准时状态产生偏离因此定期检查仪器的 校准状况或者重新校准都非常必要 由于 中提及的水的吸附现象应采用已知水分含量的恒定气流对在线分析仪进行校准为此 所有校准气体的静态制备方法都不能采用而应采用动态制备方法发生校准气体当在线分析仪和传 感器均无法拆卸时校准工作应在线进行推荐采用下列方法制备校准气体 饱和法: 将一股干燥气通入饱和法湿度发生装置根据饱和水蒸气压与温度的精确函数关系通过调节控 制温度

13、和气体流量来产生已知水分含量的校准气体需要时还可用经过水分检测的干燥气流对上述 饱和气流进行稀释以制备低含水量的校准气体 渗透法: 根据膜渗透原理应用渗透式湿度发生器(见 )通过调节干气流量和选用不同渗 透率的渗透管(或膜)即可制备水分含量为 / / 的校准气体 如果在线分析仪及其传感器可拆卸可将其送至具备资质的校准机构进行校准电容法水分仪可 参照 电解法水分仪可参照 测定 在进行测定之前应熟悉在线分析仪的仪器性能和操作要求充分了解被测气体的工艺状况开 启采样阀门调整样品气流的压力、温度和流量充分吹扫置换采样管路 按说明书规定开启在线分析仪缓慢导入样品气流控制气体流速充分冲洗管道和测量室监 控

14、并记录检测结果 / 结果的表示 可采用体积分数、质量分数、露点温度或其他方式来表示轻质烯烃中的水分含量其中体积分数 是在线水分仪最直观的结果表示方式 若分析仪读取的是露点温度可按照/ 的附录换算得到体积分数 若需要将体积分数换算为质量分数可按式()进行计算 () 式中: 样品中以质量分数表示的水分含量单位为毫克每千克(/ ) 样品中以体积分数表示的水分含量单位为毫升每立方米(/ ) 水的相对分子质量 对应的轻质烯烃的相对分子质量(乙烯为 丙烯为 丁二烯为 ) 报告 报告应包括下列内容: )样品名称、采样地点、分析日期等 )参照的方法和所用的仪器 )测定结果必要时应注明露点示值和水分含量的计算方

15、法 )操作条件的详细情况(环境温度、气体流速、压力等) )测定中观察到的任何异常现象的细节及其说明 / g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g3 g1117g3g2430g3g1258g3g8769g3g1953g3g2748g3g3373g3 g11811g3g8937g3g2374g3g5141g3g15996g3g1098g3g7735g3g2038g3 g5147g1104g11102g17841g17246g10021g9977g

16、1123g8810g2108g11450g9089g4560g3 g3422g13557g2108g7622g1312g1461g11102g4658g2127g3 SH/T g20g24g23g28g252g21g19g21g19g3 g13g3 g1123g3379g11817g2380g2096g10366g12148g2096g10366g2567g16002g3 g3424g3440g726g2375g1244g5170g1100g3582g2410g4537g4554g19480g3910g3927g16007g24g27g2599g3 g18142g13638g726g20g19

17、g19g19g20g20g3g3g11109g16909g726g708g19g20g19g709g24g26g24g20g21g24g19g19g3 g11811g2374g7735g2038g13638g17857g18200g11109g16909g726g708g19g20g19g709g24g26g24g20g21g23g24g22g3 g2561g15996g18200g11109g16909g726g708g19g20g19g709g24g26g24g20g21g24g26g24g3 httpg29/ E g2375g1244g14510g7326g9127g5607g2464g

18、2151g7481g19584g1948g2600g2464g2151g3 g10366g7545g1097g7487g3g3g1091g5581g13873g2470g3 g13g3 g5424g7516g27g27g19g104g20g21g22g19g3g3g20g18g20g25g3g3g19g17g26g24g2464g5456g3g3g20g22g2419g4487g3 g21g19g21g20g5284g22g7480g12636g20g10360g3g3g21g19g21g20g5284g22g7480g12636g20g8529g2464g2151g3 g13g3 g1174g2599g726g20g24g24g20g20g23g103g20g26g24g21g3g3g4554g1319g726g22g19g17g19g19g1907g3 SH /T 15 49 20 20