用单分析仪溶液监测炼油厂耀斑发射

随着新的环境法规的出现，许多化学制造商和炼油厂实施了技术，以确定通常会驶向火炬的废气流的组成。2015年11月，美国EPA实施了40 CFR 60 JA小节，该子部分需要分析炼油厂耀斑气体中硫化硫和硫化氢的分析，在全球市场中实现了可比的需求。从那时起，EPA增加了法规，以包含BTU含量的报告。

图1。Max300-Air是一种环境质谱仪，能够对各种化合物进行定量分析，浓度从10 ppt*到100％。该系统经过优化，用于在危险工业环境中进行完全自动化的连续分析。

耀斑流包括来自众多植物工艺的废气组合，它们的组成可以大大改变。样品的动态性质结合了高级排放烃和硫的可能性，使得实时质谱法适合耀斑监测。工业质谱仪Max300-Air是一种适合整个Flare CEMS应用的单分析仪溶液（图1）。它能够确定耀斑气流的完整指定组成，并提供自动化和不断的BTU，总硫和H₂S数据。

这最大300空气质谱仪在所有组件的整个检测范围内是线性的。结果，EPA批准了利用PPM级H的验证技术₂在传统上，S瓶在其耀斑气流中含有高浓度的硫。此外，百分比的硫标准可能对工厂工人危害，并且维持昂贵。与替代方法相比，由Max300-Air光谱仪验证的气体被认为是安全且经济的。

完全指定的耀斑组成和根本原因分析

NSPS JA于2015年11月实施，从那时起，Max300-Air仪器已被用来确定整个美国炼油厂的完整构图耀斑信息。当h的水平时，炼油厂必须报告根本原因分析（RCA）₂S超过162 ppmv，除了H₂S，BTU和总硫值。使用Max300-Air光谱仪的客户具有所需的数据来检测哪个过程单元在指定时间在耀斑流中起主要作用。实时指定的气体分析有助于确保RCA和随后的纠正措施计划快速准确。图2、3和4显示了对炼油厂耀斑流中高硫事件的最大研究。

图2。总硫显示在耀斑事件期间测得的前5个硫化合物。总硫取决于指定的硫分析的总和。硫化氢是最普遍的，达到5.4％，但其他几个硫在PPM水平上存在，有时会显着促进总硫数。

图3。耀斑流BTU和前5个贡献碳氢化合物。丙烷和其他C3+化合物的增加将高加热值推向了1720 BTU/SCF，同时硫化合物达到了最高水平。

图4。痕量组件与H一起显示₂S趋势表明燃烧事件的进展。除了上面的化合物外，MAX300还测量氢，氮，氧，二氧化碳和水。

在这个位置，最大300质谱仪正在进行31个组件的同时测量，其中包括14个碳氢化合物和10种硫化合物。通过这种方法，炼油厂接收了合规性所需的数据，还可以更好地了解运营工厂发泄的材料类型。

当耀斑气体从探针中排出并通过样品处理柜排放时，在Max300系统的真空室内连续一小部分气体流动。在此腔室中，该气体被质量过滤器电离并电扫描。

对于每个组件，分析以0.4秒的速度进行，然后将BTU和总硫进行自动测量并转移到炼油厂的数据系统中。由用户的要求实际测量了由Max300系统确定的化合物的完整列表，并且通常包含许多痕量污染物（图4）。如果需要，可以轻松添加更多组件。

在耀斑气体的应用中，1 ppm至100％是H的测量范围₂在Max300分析仪上。为了显示该测量范围内响应的线性性，将最大300仪器连接到了高纯度CO的样品系统₂和h₂在稀释系统的帮助下将S标准标准混合在一起。单点校准后，对样品的组成进行了修改，Max300分析仪进行了H的精确线性测量₂s处于0％至100％的多个点，如图5所示。

图5。硫化氢的全尺度线性。H的动态范围₂耀斑气体应用中的S为1 ppm至100％。基于单点校准，在整个范围内，Max300的灵敏度和线性性是恒定的。使用<300 ppm的每日验证对于炼油厂人员安全，EPA批准了。

其他硫化合物这样₂， CS₂除H之外₂S.所有基于硫的化合物的浓度总和由Max300分析仪测量和报告总硫对炼油厂控制系统的价值。在许多地方，总是有可能在放电期间耀斑高百分比的总硫。对于正确的报告，可以精确确定预测动态范围内总硫的分析仪非常重要。

Max300仪器用于确定许多复制可能的耀斑条件的气体标准。甲基汞，h₂S，COS，CS₂， 所以₂在使用GCMS技术进行验证之前，将瓶中的包含在瓶中混合在一起。通过单点校准，Max300分析仪在所有五个标准中显示出高的可重复性和精度（图6）。

图6。最大300空气中记录的总硫测量。在包含〜2000 ppm的标准的单点校准后，收集了此数据₂s，cos，所以₂， CS₂和甲基硫醇。该系统记录了对混合物中各个硫成分的指定分析，并实时计算总硫以进行报告。对于所有组件，分析仪的动态范围从<1 ppm到100％。

质谱仪的线性性确保单点校准将能够在PPM硫读数上提供精确的结果，并高达100％。这也意味着PPM级别的H₂S标准可用于验证Max300分析仪的性能，而与炼油厂的最高预测硫值无关。

由于该方法已久经考验的线性，因此获得了EPA的批准，可向Max300用户使用少于300 ppm h的瓶子使用瓶子₂s日常证明。结果，这些站点不必购买或管理危险和昂贵的百分比硫标准，从而提高了安全水平和降低耀斑合规性的成本。

高精度实时BTU计算

将BTU要求纳入火炬气体应用已使跟踪碳氢化合物和其他组件（例如水，氮，氨，BTX，氧气等）成为可能，这对于确保精确报告很重要。Max300-Air具有足够的灵活性，可以实现特定于量化的气体的特定地点自定义，并且在情况调节要求或工厂操作随着时间的流逝而变化，该分析是可以编辑的。由于Max300分析仪的高精度，无论样品的组成而言，报告的BTU值都可以确保高可重复性和准确性（表1）。

表格1。指定的氢和碳氢化合物测量以及计算出的溪流高加热值（HHV）

成分	测量浓度（％）	STD（PPM）
氢	16.36	850
甲烷	78.99	840
氮	0.38	62.7
丙烷	0.811	61.2
乙烷	0.01649	49.5
丙烯	0.1257	19.7
异丁烷	0.276	30.7
二氧化碳	0.751	25.98
1丁烯	0.097	19.9
n丁烷	0.437	37.4
项	0.0179	3.47
戊烷	0.1478	19.5
己烷	0.014	11.1
HHV	936.34 BTU	0.58 BTU

所有化合物的浓度均由耀斑流中的Max300-Air记录，分析仪实时测量HHV向DC报告。高精度气体分析可以实现高度准确的BTU值。以下方程是HHV计算的一个示例，以显示BTU/SCF中的值。可以在最适合用户要求的任何单位中报告HHV。

hhv =（（％h₂×324.35） +（％ch₄×1010.25） +（％c₂H₄×1600.72）
+（％c₂H₆×1769.79） +（％c₃H₆×2335）
+（％c₃H₈×2518.7） +（％c₄H₈×3082.33）
+（％ISOC₄H₁₀×3254.53） +（％NC₄H₁₀×3264）
+（％c₅H₁₂×4011.61） +（％c₆H₁₄×4758.72）
+（％c₇H₁₆×5055.99））/100

关于总硫的测量，将BTU实时测量并报告给用户的数据控制系统，以及所有监测化合物的指定浓度。在放电期间，监视整个动态范围内的所有组件提供了一个重要的资源，以便在法规所需的RCA中使用。

结论

这最大300空气质谱仪是对BTU并发测量H的理想工具H₂S，以及耀斑气中的总硫含量。该系统提供了分析速度，灵活的响应速度和调节符合性所需的动态范围，例如40 CFR 60 JA子部分，并且可以在自动化周期中跟踪许多不同的耀斑流，以满足所需的报告率为15分钟。

RCA的重要数据是通过对所有组件的指定分析获得的，Max300的线性性可确保精度从<1 ppm到100％，从而导致EPA批准低硫验证，从而大大提高了安全性并降低了与耀斑气体合规性相关的成本。

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