精確的工藝分析對于任何化工廠和精煉廠都是至關(guān)重要的。您驗證工藝條件和流體成分的能力是保持高水平效率和盈利的關(guān)鍵。您對工藝流體的了解越深入，您就越有能力通過正確的控制對其進(jìn)行優(yōu)化。
因此，工藝分析儀是當(dāng)今工廠的重要工具。但工藝分析儀有多種類型，每種類型都有其獨特的優(yōu)勢。
這就是為什么我們要開發(fā)一個博客系列來討論不同類型的分析儀及其理想應(yīng)用。首先，我們將探討拉曼工藝分析儀，這是一種相對較新的工藝分析儀，它使用拉曼光譜提供流體化學(xué)成分的詳細(xì)信息。
什么是拉曼分析儀，它的工作原理如何？
拉曼分析是一種非破壞性工藝，可提供有關(guān)液體、固體或氣體樣本化學(xué)成分的詳細(xì)信息。使用可見光、近紅外或近紫外的單色激光照射未知成分的樣本。光激發(fā)物質(zhì)的分子，使這些分子從基振態(tài)移動到虛振態(tài)。
在此過程中，光會發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射或稱瑞利散射，是指釋放的光子與入射光子具有相同的能量。非彈性散射或稱拉曼散射指兩種情況： 第一種情況是分子被激發(fā)到虛態(tài)，并保留了部分從光中吸收的能量。因此，發(fā)射的散射光的光子能量略低于入射光的光子，波長較長。第二種情況發(fā)生在已被激發(fā)至較高振動態(tài)的分子在激發(fā)后返回基態(tài)時。發(fā)射的光子獲得能量，波長變短。
光散射過程產(chǎn)生的拉曼光譜通常被描述為樣本的拉曼特征。就像我們的指紋一樣，每種拉曼特征都是獨一無二的，并根據(jù)為測量應(yīng)用生成的數(shù)學(xué)模型分配一個或多個值。這些模型可以由用戶在實驗室中生成，但許多制造商會生成理論模型以縮短實施時間。值得注意的是，仔細(xì)建模和正確應(yīng)用模型對拉曼測量的精確性至關(guān)重要。
拉曼分析儀的優(yōu)勢
拉曼光譜提供了持續(xù)監(jiān)測工藝健康狀況的有效手段。它可以驗證每個階段的化學(xué)成分，幫助您確保工藝處于優(yōu)良運行狀態(tài)。由于精心設(shè)計的拉曼系統(tǒng)可根據(jù)分析結(jié)果做出近乎即時的決策，因此可將返工次數(shù)和浪費降至較低。拉曼光譜還可以監(jiān)測成品或接近成品的產(chǎn)品，盡可能地減少不合規(guī)格產(chǎn)品的再加工。
拉曼分析儀幾乎不需要樣本調(diào)節(jié)，有助于降低啟動和持續(xù)維護(hù)成本。
還具有其他操作優(yōu)勢，包括：
· 幾乎不需要樣本調(diào)節(jié)，有助于降低啟動和持續(xù)維護(hù)成本。
· 幾乎不需要樣本運輸時間，大大減少了時延，提供近乎實時的分析
· 無需手動校準(zhǔn)
· 在其使用壽命期間，維護(hù)需求很低，使您能將勞動力集中在其他任務(wù)上
拉曼分析儀的缺點
拉曼分析儀的主要缺點是依賴模型來提供測量結(jié)果。氣體混合物成分在線性回歸分析中很容易區(qū)分，但液體分析則更具挑戰(zhàn)性。液體模型的開發(fā)可能需要數(shù)月甚至數(shù)年的時間，這可能會延誤實施并增加前期成本。
此外，拉曼光譜儀的靈敏度低于其他技術(shù)，通常只能測量到百萬分之幾。這意味著拉曼分析可能缺乏精確性，使其不太適合某些需要精確測量的應(yīng)用。
拉曼分析的常見應(yīng)用
拉曼光譜儀適用于廣泛的工藝應(yīng)用。
汽油混合
拉曼光譜儀已被證明在汽油混合應(yīng)用中相當(dāng)有效。辛烷值、沸點和瑞德蒸汽壓 (RVP) 都可以在汽油混合中使用拉曼光譜進(jìn)行有效測量。例如，通過快速響應(yīng)和精確分析，操作人員可以保持最終產(chǎn)品的適用辛烷值，同時盡可能地減少副產(chǎn)品。
天然氣質(zhì)量測量
天然氣中的碳?xì)浠衔锖繌奈⒘康浇咏?100% 不等。天然氣混合物中的惰性氣體會降低其能量密度，從而降低其價值。拉曼光譜是快速精確測量天然氣的理想選擇，因為它不需要像傳統(tǒng)氣相色譜法那樣分離天然氣成分。
加氫處理和加氫裂化
氫氣在這些精煉作業(yè)中至關(guān)重要。當(dāng)需要進(jìn)行全成分分析時，拉曼光譜是一種很好的解決方案。在使用變壓吸附裝置之后，實時拉曼分析可幫助操作人員確保在次優(yōu)產(chǎn)品流向下游之前適當(dāng)脫氫。此外，拉曼光譜儀通常可以在比其他方法更高的壓力下進(jìn)行測量。這提高了將流體返回工藝而非火炬的可能性，有助于降低運行成本。
鉆井勘探
在鉆探人員尋找石油和天然氣儲備時，優(yōu)化鉆探過程和支持操作人員的安全至關(guān)重要。鉆探速度的提高要求更快的測量響應(yīng)，而傳統(tǒng)的測量技術(shù)（如氣相色譜法）無法實現(xiàn)這一點。拉曼光譜儀能夠同時測量碳?xì)浠衔锖头翘細(xì)浠衔锓肿樱@也減少了對額外分析儀器的需求。
泥漿錄井
泥漿錄井是指對鉆探過程中鉆出地表的巖屑、泥漿和氣體進(jìn)行測量和編目。監(jiān)測泥漿的成分和特性對于優(yōu)化鉆探工藝和檢查是否存在爆炸性混合氣體至關(guān)重要。拉曼光譜儀提供的持續(xù)性監(jiān)測可幫助操作人員做出明智的決策，從而提高效率，并有助于維護(hù)操作人員的安全。
使用案例：精煉廠燃料氣體
考慮使用拉曼光譜儀持續(xù)性監(jiān)測精煉廠燃料氣體（通常是天然氣和回收火炬氣的混合物）的化學(xué)成分。
燃料氣體的質(zhì)量會因回收的火炬氣的成分而迅速改變，導(dǎo)致使用燃料氣體混合物的設(shè)備效率低下。具體來說，當(dāng)燃料氣體中的氫含量激增時，鍋爐會出現(xiàn)火焰不穩(wěn)定現(xiàn)象。
拉曼分析儀測量燃料氣體中氫含量的響應(yīng)時間短，可對燃料氣體混合物進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測并快速實施變更，從而盡可能地減少進(jìn)入工藝設(shè)備的富氫燃料氣體并提高工藝效率。
