[发明专利]用于分析尿素设备的排出气体的系统及方法

说明书

一种用于分析尿素设备(1)的排出气体的系统(2)，包括：拉曼光谱仪(22)；采样导管(24)，将所述光谱仪(22)连接到所述尿素设备(1)的主管(20)，以用于将待分析的样品流(25)输送到所述光谱仪(22)；温度调节装置(26)，通过温度控制器(27)操作并作用在所述导管(24)的至少一个热处理部分(28)上，以用于调节在所述导管(24)中循环的所述样品流(25)的温度。

技术领域

本发明涉及一种用于分析尿素设备的排出气体的系统及方法，以及配备有用于分析排出气体的系统的尿素设备。

背景技术

如已知的，尿素是经由基于以下反应的过程以工业规模生产的：在高温和高压条件下二氧化碳与氨之间形成氨基甲酸铵、并且随后分解氨基甲酸铵以提供尿素和水的反应。

这些过程在设备(尿素设备)中进行，所述设备一般包括：合成反应器，在合成反应器中发生二氧化碳与氨之间的反应；纯化和回收区，在纯化和回收区中，反应器中生产的尿素水溶液逐渐浓缩，并且回收和再循环未转化的反应物；完成区，在完成区中，尿素固化(例如，在造粒机或造粒塔中)。

无论尿素设备如何构造，尿素设备产生连续排出气体，所述排出气体包含惰性未转化物质以及少量未反应的氨。根据尿素设备中使用的工艺，该排出气体还可特别地包含引入用于钝化处理的氧气。

例如，采用称为“斯那姆(Snamprogetti)”的技术的尿素设备排放连续排出气流，更具体地，从所谓的中压回收区排放连续排出气流，所述连续排出气流通常包含氮气、氧气、氩气、甲烷、氨气、氢气和水。

需要监控尿素设备的排出气体，尤其是当该排出气体包含氢气和氧气时，特别地，为了满足安全要求以及具体地，用于保持在点火极限之外。

如果检测到风险情况，则对排出气流采取动作，例如，通过添加蒸汽或另一种控制流体(惰性气体、天然气等)对排出气流采取动作，以避免形成爆炸性混合物。

还需要检查风险情况何时已经过去，以在安全条件下停止注入控制流体(蒸汽等)。

已提出使用气相色谱仪来分析来自尿素设备并包含氨的排出气流的设备运行。

气相色谱分析由于其能够识别和量化大量的成分而通常用于监控过程。各个样品成分以不同的速度通过色谱柱，并通过检测器连续记录。在引入样品和通过检测器记录物质之间流逝的时间(滞留时间)是物质的特征并且用于识别物质。检测器信号的大小是所分析的流体中的成分的体积浓度的量度。

然而，使用气相色谱仪在尿素设备排出气体分析的具体应用中存在一些缺点。

首先，在待分析的气流中存在冷凝蒸汽或另一种控制流体(在注入蒸汽或另一种流体以移出点火极限之后发生的情况下)破坏了气体混合物成分的气相色谱测量，尤其是氨的定量分析。

此外，与气相色谱仪中的蒸汽(或任何其他流体)的冷凝-蒸发相关的现象会危害仪器的机械完整性。

此外，气相色谱仪是一种体积大的仪器，这也正是因为其必须进行调节，因此，一般来说，其不能直接放置在待分析的气流循环的主管道上，而是必须放置在处于远程位置的合适的结构中并且通过专门设置的线路连接到主管道，所述线路也会相对长。除了明显地使设备的安装复杂化之外，所有这些还会危害测量精度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于分析尿素设备的排出气体的系统及方法，其能够克服现有技术的上述缺点。

特别地，本发明的一个目的是提供一种用于分析尿素设备的排出气体的系统及方法，即使在例如由于将蒸汽或另一种控制流体注入排出气体中而导致显著变化的情况下，其也能够在尿素设备的所有操作条件下进行快速、准确和可靠的排出气体分析。