精確的工藝分析對于任何化工廠和精煉廠都是至關重要的。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行優化。
因此，工藝分析儀是當今工廠的重要工具。但工藝分析儀有多種類型，每種類型都有其獨特的優勢。
這就是為什么我們要開發一個博客系列來討論不同類型的分析儀及其理想應用。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成分的詳細信息。
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，可提供有關液體、固體或氣體樣本化學成分的詳細信息。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。光激發物質的分子，使這些分子從基振態移動到虛振態。
在此過程中，光會發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到虛態，并保留了部分從光中吸收的能量。因此，發射的散射光的光子能量略低于入射光的光子，波長較長。第二種情況發生在已被激發至較高振動態的分子在激發后返回基態時。發射的光子獲得能量，波長變短。
光散射過程產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，并根據為測量應用生成的數學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，仔細建模和正確應用模型對拉曼測量的精確性至關重要。
拉曼分析儀的優勢
拉曼光譜提供了持續監測工藝健康狀況的有效手段。它可以驗證每個階段的化學成分，幫助您確保工藝處于優良運行狀態。由于精心設計的拉曼系統可根據分析結果做出近乎即時的決策，因此可將返工次數和浪費降至較低。拉曼光譜還可以監測成品或接近成品的產品，盡可能地減少不合規格產品的再加工。
拉曼分析儀幾乎不需要樣本調節，有助于降低啟動和持續維護成本。
還具有其他操作優勢，包括：
· 幾乎不需要樣本調節，有助于降低啟動和持續維護成本。
· 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
· 在其使用壽命期間，維護需求很低，使您能將勞動力集中在其他任務上
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果。氣體混合物成分在線性回歸分析中很容易區分，但液體分析則更具挑戰性。液體模型的開發可能需要數月甚至數年的時間，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，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用。
拉曼分析的常見應用
拉曼光譜儀適用于廣泛的工藝應用。
汽油混合
拉曼光譜儀已被證明在汽油混合應用中相當有效。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行有效測量。例如，通過快速響應和精確分析，操作人員可以保持最終產品的適用辛烷值，同時盡可能地減少副產品。
天然氣質量測量
天然氣中的碳氫化合物含量從微量到接近 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中至關重要。當需要進行全成分分析時，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產品流向下游之前適當脫氫。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，優化鉆探過程和支持操作人員的安全至關重要。鉆探速度的提高要求更快的測量響應，而傳統的測量技術（如氣相色譜法）無法實現這一點。拉曼光譜儀能夠同時測量碳氫化合物和非碳氫化合物分子，這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、泥漿和氣體進行測量和編目。監測泥漿的成分和特性對于優化鉆探工藝和檢查是否存在爆炸性混合氣體至關重要。拉曼光譜儀提供的持續性監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性監測精煉廠燃料氣體（通常是天然氣和回收火炬氣的混合物）的化學成分。
燃料氣體的質量會因回收的火炬氣的成分而迅速改變，導致使用燃料氣體混合物的設備效率低下。具體來說，當燃料氣體中的氫含量激增時，鍋爐會出現火焰不穩定現象。
拉曼分析儀測量燃料氣體中氫含量的響應時間短，可對燃料氣體混合物進行持續性監測并快速實施變更，從而盡可能地減少進入工藝設備的富氫燃料氣體并提高工藝效率。
