精確的工藝分析對(duì)于任何化工廠和精煉廠都是至關(guān)重要的。您驗(yàn)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(duì)工藝流體的了解越深入，您就越有能力通過(guò)正確的控制對(duì)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(lèi)型，每種類(lèi)型都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
這就是為什么我們要開(kāi)發(fā)一個(gè)博客系列來(lái)討論不同類(lèi)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(duì)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(jiàn)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(dòng)到虛振態(tài)。
在此過(guò)程中，光會(huì)發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射或稱(chēng)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(chēng)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(zhǎng)較長(zhǎng)。第二種情況發(fā)生在已被激發(fā)至較高振動(dòng)態(tài)的分子在激發(fā)后返回基態(tài)時(shí)。發(fā)射的光子獲得能量，波長(zhǎng)變短。
光散射過(guò)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(dú)一無(wú)二的，并根據(jù)為測(cè)量應(yīng)用生成的數(shù)學(xué)模型分配一個(gè)或多個(gè)值。這些模型可以由用戶(hù)在實(shí)驗(yàn)室中生成，但許多制造商會(huì)生成理論模型以縮短實(shí)施時(shí)間。值得注意的是，仔細(xì)建模和正確應(yīng)用模型對(duì)拉曼測(cè)量的精確性至關(guān)重要。
拉曼分析儀的優(yōu)勢(shì)
拉曼光譜提供了持續(xù)監(jiān)測(cè)工藝健康狀況的有效手段。它可以驗(yàn)證每個(gè)階段的化學(xué)成分，幫助您確保工藝處于優(yōu)良運(yùn)行狀態(tài)。由于精心設(shè)計(jì)的拉曼系統(tǒng)可根據(jù)分析結(jié)果做出近乎即時(shí)的決策，因此可將返工次數(shù)和浪費(fèi)降至較低。拉曼光譜還可以監(jiān)測(cè)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(dòng)和持續(xù)維護(hù)成本。
還具有其他操作優(yōu)勢(shì)，包括：
· 幾乎不需要樣本調(diào)節(jié)，有助于降低啟動(dòng)和持續(xù)維護(hù)成本。
· 幾乎不需要樣本運(yùn)輸時(shí)間，大大減少了時(shí)延，提供近乎實(shí)時(shí)的分析
· 無(wú)需手動(dòng)校準(zhǔn)
· 在其使用壽命期間，維護(hù)需求很低，使您能將勞動(dòng)力集中在其他任務(wù)上
拉曼分析儀的缺點(diǎn)
拉曼分析儀的主要缺點(diǎn)是依賴(lài)模型來(lái)提供測(cè)量結(jié)果。氣體混合物成分在線(xiàn)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(kāi)發(fā)可能需要數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間，這可能會(huì)延誤實(shí)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(cè)量到百萬(wàn)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(cè)量的應(yīng)用。
拉曼分析的常見(jiàn)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(diǎn)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(cè)量。例如，通過(guò)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(shí)盡可能地減少副產(chǎn)品。
天然氣質(zhì)量測(cè)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(huì)降低其能量密度，從而降低其價(jià)值。拉曼光譜是快速精確測(cè)量天然氣的理想選擇，因?yàn)樗恍枰駛鹘y(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(shí)，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(shí)時(shí)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(cè)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(yùn)行成本。
鉆井勘探
在鉆探人員尋找石油和天然氣儲(chǔ)備時(shí)，優(yōu)化鉆探過(guò)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(cè)量響應(yīng)，而傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)（如氣相色譜法）無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。拉曼光譜儀能夠同時(shí)測(cè)量碳?xì)浠衔锖头翘細(xì)浠衔锓肿樱@也減少了對(duì)額外分析儀器的需求。
泥漿錄井
泥漿錄井是指對(duì)鉆探過(guò)程中鉆出地表的巖屑、泥漿和氣體進(jìn)行測(cè)量和編目。監(jiān)測(cè)泥漿的成分和特性對(duì)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(cè)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(cè)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(huì)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(lái)說(shuō)，當(dāng)燃料氣體中的氫含量激增時(shí)，鍋爐會(huì)出現(xiàn)火焰不穩(wěn)定現(xiàn)象。
拉曼分析儀測(cè)量燃料氣體中氫含量的響應(yīng)時(shí)間短，可對(duì)燃料氣體混合物進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測(cè)并快速實(shí)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。
