作者：北京市自動(dòng)化系統(tǒng)成套工程公司前總工程師 卞正崗
　　導(dǎo)讀：新世紀(jì)的重要新技術(shù)之一的PAT過程分析技術(shù)，在我國(guó)近年來已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。作為PAT技術(shù)的一部分，在線分析儀表由于“節(jié)能、減排、安全、環(huán)保”等需求的增加也取得了發(fā)展。本文將從四個(gè)方面闡述我國(guó)在線分析儀表及PAT技術(shù)的新進(jìn)展。
　　
　　新世紀(jì)的重要新技術(shù)之一的PAT過程分析技術(shù)，在我國(guó)近年來已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。作為PAT技術(shù)的一部分，在線分析儀表由于“節(jié)能、減排、安全、環(huán)保”等需求的增加也取得了發(fā)展。本文將從四個(gè)方面闡述我國(guó)在線分析儀表及PAT技術(shù)的新進(jìn)展。
　　
　　水質(zhì)在線分析儀表及系統(tǒng)
　　
　　由于環(huán)保的要求，水質(zhì)在線分析儀表及系統(tǒng)已經(jīng)成了環(huán)保部門對(duì)轄區(qū)水質(zhì)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要手段，已能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地提供準(zhǔn)確、快速的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。作為水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，還要實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況，預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制、排放達(dá)標(biāo)情況等目的。在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中心站通過衛(wèi)星和電話撥號(hào)兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視，托管站也可以通過電話撥號(hào)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)所托管子站的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其他經(jīng)授權(quán)每個(gè)子站是一個(gè)獨(dú)立的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一般子站有一臺(tái)或多臺(tái)的多參數(shù)水質(zhì)自動(dòng)化分析儀組成，另有固定式子站和流動(dòng)式子站（拖車—監(jiān)測(cè)小屋）共三種。子站分采水單元，配水單元，分析單元，控制單元，子站站房及配套設(shè)置。
　　
　　國(guó)內(nèi)在水質(zhì)氨氮監(jiān)測(cè)等復(fù)雜儀表的深入研究方面也取得很多成果。如北京市化學(xué)工業(yè)研究院研制出自動(dòng)化程度很高的智能分析系統(tǒng)，為環(huán)境管理提供了有力的監(jiān)管工具，目前我國(guó)已有30多家企業(yè)有了認(rèn)證合格的相關(guān)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)在2003年也頒布了“氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求”（HJ/T101-2003）標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了地表水、工業(yè)污水和市政污水的基于電極法和分光光度法的氨氮水質(zhì)自動(dòng)分析儀的技術(shù)性能要求和性能試驗(yàn)方法。
　　
　　氣體在線分析儀表及系統(tǒng)
　　
　　從環(huán)保的角度看，氣體在線分析儀表及系統(tǒng)比水質(zhì)在線分析儀表及系統(tǒng)更為重要，大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等，從法規(guī)上要求安裝連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS。近十余年間，我國(guó)固定污染源安裝了1.8萬套CEMS，具體標(biāo)準(zhǔn)有HJ/T75固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范、HJ/T76固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法以及HJ/T212污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　目前還試點(diǎn)燃煤電廠排放煙氣中汞的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、超聲波流速測(cè)定儀解決低流速（<=3m/s）煙氣測(cè)定、適應(yīng)寬范圍氣體濃度的測(cè)定專項(xiàng)技術(shù)。此外，美國(guó)博純公司提供的一種創(chuàng)新的冷干直抽法CEMS樣氣預(yù)處理技術(shù)是樣氣除濕的好技術(shù)。實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)項(xiàng)目、便攜式儀器檢測(cè)項(xiàng)目等控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)生態(tài)文明的要求。
　　
　　為了環(huán)保的需要，環(huán)保部已修改了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，將PM2.5列入環(huán)境空氣基本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，有條件的城市均開展了大氣顆粒物PM2.5的監(jiān)測(cè)。目前所用監(jiān)測(cè)儀大部分是引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品。為此，國(guó)內(nèi)如青島佳明測(cè)控公司也進(jìn)行了開發(fā)。目前國(guó)際上的監(jiān)測(cè)方法有微量振蕩天平法和β射線法，β射線法按照輸出方式不同，分為實(shí)時(shí)方法和時(shí)均值方式。青島佳明測(cè)控公司就采用β射線法的實(shí)時(shí)顯示方式。該公司解決了計(jì)數(shù)器選擇和數(shù)據(jù)處理、等在煉油、石化、化工行業(yè)的應(yīng)用
　　
　　在煉油、石化行業(yè)、在線分析儀表的選用越來越普遍，投資越來越上升。據(jù)中石化咨詢公司謝懷仁、石彥秋提供的數(shù)據(jù)顯示：某大型乙烯裝置，進(jìn)口自控儀表設(shè)備費(fèi)為2億元，進(jìn)口在線分析儀表設(shè)備費(fèi)為5000萬元，即4:1；某大型聚乙烯裝置，進(jìn)口自控儀表設(shè)備費(fèi)8000萬元，進(jìn)口在線分析儀表設(shè)備費(fèi)1700萬元，其中遠(yuǎn)紅外總碳?xì)浞治鰞x500萬元，在線氣相色譜儀500萬元，氧分析儀400萬元，水分析儀300萬元，即4:0.85；某大型硫磺回收裝置，進(jìn)口自控儀表設(shè)備費(fèi)500萬元，進(jìn)口在線分析儀設(shè)備費(fèi)250萬元，即2:1；某油品長(zhǎng)輸管線分輸站，進(jìn)口自控儀表設(shè)備費(fèi)200萬元，進(jìn)口在線分析儀設(shè)備費(fèi)100萬元，即2:1。而在線分析儀主要集中在如下幾方面：在線質(zhì)量分析儀（工業(yè)色譜、全鎦程分析儀、質(zhì)譜儀等）、在線近紅外分析儀、工業(yè)核磁共振儀、放射性儀表（料位密度測(cè)量）以及環(huán)境監(jiān)測(cè)和水質(zhì)分析儀等。
　　
　　通力分析自控技術(shù)公司羅海濤的“煉油過程應(yīng)用在線分析技術(shù)提高油品品質(zhì)和輕質(zhì)油收率”的報(bào)告中，對(duì)油品質(zhì)量在線分析工作進(jìn)行了總結(jié)，主要產(chǎn)品有汽油鎦程在線分析儀、傾點(diǎn)在線分析儀、飽和蒸汽壓在線分析、粘度在線分析儀以及閃點(diǎn)在線分析儀等油品質(zhì)量分析儀表，以及各類油品預(yù)處理系統(tǒng)、分析小屋及分析儀表成套系統(tǒng)、遠(yuǎn)程工作站，先后在蘭州石化、新疆克拉瑪依、天津大港石化、大連石化、華北石化、湖南長(zhǎng)嶺石化、廣州石化、上海高橋煉油廠、陜西榆林石化、洛陽(yáng)石化、河北滄州石化、山東濟(jì)南石化、西安石化、新疆獨(dú)山子石化、武漢石化、江蘇清江石化、延安煉油廠等30個(gè)煉油企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。如武漢石化焦化柴油項(xiàng)目進(jìn)行卡邊操作，柴油95%點(diǎn)由投用前平均357℃提前到了投用后363℃，平均提高了6℃，按每提高1℃即產(chǎn)生680萬元計(jì)算,柴油95%點(diǎn)提高了6℃，每年增加3500萬元以上的經(jīng)濟(jì)效益。獨(dú)山子石化公司煉油廠加氫裂化車間羅祥生在“全鎦程在線分析儀在加氫裂化裝置中的應(yīng)用探討”一文中指出，該廠60萬加氫裂化裝置采用了IDA系列全鎦程在線分析儀（通力產(chǎn)品）,2011年10月底開始調(diào)試，2012年1月15日正式投用。至今運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)、全塔優(yōu)化控制，年經(jīng)濟(jì)效益為1519.3萬元。
　　
　　在醫(yī)藥、食品行業(yè)的應(yīng)用
　　
　　醫(yī)藥等行業(yè)對(duì)于在線分析儀表及系統(tǒng)的需求，從PAT過程分析技術(shù)來說，與石化等行業(yè)是相似的，特別是塔、釜、罐等工藝設(shè)備的測(cè)控，燃燒、冷卻等控制，節(jié)能環(huán)保的要求等，并無特別之處，但制藥流程后處理部分，如顆粒和藥丸干燥過程的測(cè)量控制，在線分析儀表及系統(tǒng)仍有用武之地。濟(jì)南金宏利實(shí)業(yè)公司董海平等人在“AOTF-NIR光譜技術(shù)在線測(cè)量G/att流化床濕度”一文中，介紹了顆粒和藥丸干燥過程的含水量和濕度的控制。作為現(xiàn)代制藥領(lǐng)域?qū)穸瓤刂浦饕侄危骰矅婌F制粒是一種復(fù)雜的生產(chǎn)過程，物料含水量變動(dòng)較大，藥物顆粒表的濕度和內(nèi)部濕度準(zhǔn)確的檢測(cè)是個(gè)難題。將近紅外（NIR）反射光譜法用于流化床干燥制粒，監(jiān)測(cè)噴霧階段并可以測(cè)定干燥終點(diǎn)。通過在線紅外技術(shù)收集干燥不同階段產(chǎn)品的近紅外光譜圖，結(jié)合其它過程測(cè)量技術(shù)組合建立線性校正模型，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干燥過程。具體采用luminar3075小型AOTF-NIR光譜儀（美國(guó)Brimrose公司），AOTF為聲光可調(diào)濾光器（Acousto-optictunablefilter）,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光學(xué)系統(tǒng)無移動(dòng)性部件，體積小，集光能力強(qiáng)，波長(zhǎng)切換快、重現(xiàn)性好，程序化的波長(zhǎng)控制使得靈活性強(qiáng)，在現(xiàn)場(chǎng)使用廣泛。
　　
　　結(jié)束語
　　
　　在線分析儀表及系統(tǒng)在應(yīng)用中成長(zhǎng)，正逢其時(shí)，特別是CEMS帶動(dòng)了大批民營(yíng)企業(yè)興起，正在形成產(chǎn)業(yè)；在線分析技術(shù)（PAT），應(yīng)該由制造商、設(shè)計(jì)研究院（研究設(shè)計(jì)院）、最終用戶合作，共同努力，讓它產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；以開放的精神，在國(guó)際合作的大背景下，把質(zhì)量、品種及有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新專項(xiàng)工作，踏實(shí)的搞上去。
　　
　　現(xiàn)在比較多的談到傳感器，實(shí)際上在線分析儀器就是傳感器中的一種，取樣方式多了，模塊化了，微型化了，智能化了，就不會(huì)再把在線分析儀表與自動(dòng)化儀表分家了。十二五期間，我們應(yīng)乘傳感器的東風(fēng)，首先在在線物性分析儀表和在線電化學(xué)式分析儀方面追上去。