光離子(zi)化檢(jian)測器在油氣儲運泄漏檢(jian)測中(zhong)的預(yu)警作用分析(xi)

              ——光離子化檢測技術(shu)的應(ying)用

    本文(wen)主要和大家探討油(you)氣儲(chu)運中(zhong)的(de)(de)監測(ce)技術，在下(xia)文(wen)中(zhong)我們會(hui)有兩個應(ying)用(yong)案例和大家一起分享(xiang)。一個是在成品油(you)倉(cang)儲(chu)現場的(de)(de)應(ying)用(yong)，另(ling)一個是在重油(you)管道運輸環節(jie)的(de)(de)泄漏監測(ce)。

關(guan)鍵字：大分子(zi)烴類、光離子(zi)化、中毒、罐區

傳統(tong)的(de)檢(jian)測手法-催化燃燒檢測器

    一個惠司通電橋LEL傳感器就是一個由兩個燃燒元件的簡單的小電爐，其中一個元件上涂覆有催化劑（如鉑），但不幸的是，惠司通電橋也可能因為“燃燒"過度(du)而損(sun)壞失(shi)效，從而無法得到正(zheng)確的安全提(ti)示，而這(zhe)種失(shi)效只能用標準氣體(ti)才能測(ce)試出來。大家都知道油(you)氣成分(fen)主要(yao)是(shi)大分(fen)子的烴類(lei)、而且混(hun)合組分(fen)中(zhong)含(han)有各種S、Cl、Pb等(deng)元(yuan)素(su).

這種方(fang)法用在油(you)氣(qi)儲(chu)運是否合適呢(ni)？

“較重的"碳氫化合物很難擴散(san)進LEL傳感器，從而降低輸出

有些“較重的"（低蒸汽壓/高沸點）的碳氫化合物蒸汽很難通過LEL傳感器的燒結金屬隔火柵，而這種隔火柵使每個LEL傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)都具(ju)有了防止傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)本身引起待測易(yi)燃易(yi)爆氣(qi)體燃燒和爆炸的可能，但不會阻隔像甲烷(wan)(wan)、乙烷(wan)(wan)、丙烷(wan)(wan)等進入傳(chuan)(chuan)感(gan)中的惠(hui)司通電橋。然而，低蒸汽壓的碳氫化合物，比如(ru)汽油(you)(you)、煤油(you)(you)、松節油(you)(you)、溶劑等很難通過隔火柵，這樣到(dao)達惠(hui)司通電橋的蒸汽量(liang)就很少，傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的反應也就比較差。

常(chang)見化合物會使LEL傳感器中毒

既使在的情形下，惠司通電橋型的LEL傳感器也很難測量更多的碳氫化合物。同時，常見的工業化學品也可能降低甚至損壞LEL檢測器的性能。有的影響非常迅速（急性中毒），有些又可能相當緩慢（慢性中毒）。就同人中毒一樣，傳感器的中毒也同“毒劑"的劑量有關。

LEL傳感器的急性中毒:

2     含硅化合物

2     含鉛化合物

2     含硫化合物

2     含磷化合物

2     六甲基二硅氮烷(HMDS)

這些化合物僅要幾個ppm的量(liang)就可(ke)能降低(di)惠司通(tong)電橋傳感器的性能。硅化合物是(shi)這些物質(zhi)中zui為常見(jian)的，它存在于各類材料(liao)之中，比如潤(run)滑(hua)油、粘(zhan)合劑(ji)、硅橡膠（包括填漏劑(ji)和密(mi)封劑(ji)等），石蠟和打磨劑(ji)、滅火劑(ji)和滅火泡(pao)沫(mo)等等。

LEL傳(chuan)感器的慢性中毒

2     硫化氫

2     鹵代物（氟里昂、三氯(lv)乙(yi)烯、甲基氯(lv)）

2     苯乙烯

這些物質是LEL傳感器的“抑制劑"，它們會使惠司通電橋的反應變遲鈍。通常情況下，在空氣中放置一段時間后，清潔空氣會使這些物質在電橋上“燃燒"*，但當將傳感器(qi)在含有這些物(wu)質的(de)環(huan)境中工作(zuo)時(shi)，惠司通(tong)電(dian)橋(qiao)的(de)輸出會明顯降低，甚至到零。

光離子化(hua)檢測(ce)器（PID）是(shi)什么樣的(de)檢測(ce)器

PID使用了一個紫外燈（UV）光源將有機物打成可被檢測器檢測到的正負離子（離子化）。檢測器測量離子化了的氣體的電荷并將其轉化為電流信號，電流被放大并顯示出“PPM"濃度值。在被檢測后，離子重新復合成為原來的氣體和蒸汽。PID是一種非破壞性檢測器，它不會“燃燒"或*性改變待測氣體，這樣一來，經過PID檢測的氣體仍可被收集作進一步的測定。PID不(bu)依賴于氧氣的存在進行檢測，所以它更(geng)適用于檢測各種(zhong)情況下碳氫(qing)化合物的濃(nong)度(du)。

PID檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)器，對(dui)芳香族碳氫化合物、鹵族有(you)機化合物的(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)靈敏(min)度遠(yuan)遠(yuan)超過 FID ，線性范(fan)圍(wei)滿足定(ding)量檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)技(ji)術(shu)(shu)要求。 現(xian)在，光離子化技(ji)術(shu)(shu)已被美國(guo)國(guo)家環保局 (EPA)、國(guo)土安(an)全部(bu)（DHS）、美國(guo)職業(ye)安(an)全與健康局 (NOSHA)和美國(guo)職業(ye)安(an)全與健康研(yan)究所 (N IOSHA)定(ding)為具有(you)法(fa)律仲裁效力的(de)環境中(zhong)有(you)毒(du)物質的(de)分析檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)方法(fa)。在中(zhong)國(guo)，PID技(ji)術(shu)(shu)在環境保護和職業(ye)健康領域得到廣泛應用，因其高靈敏(min)度的(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技(ji)術(shu)(shu)必(bi)將在工業(ye)安(an)全領域得到更好(hao)的(de)應用。

應用場合：石化庫區，涉(she)及汽油(you)，柴油(you)罐(guan)，儀(yi)表(biao)安裝罐(guan)的周圍和管道閥門環節。

下面我們來看兩個實(shi)際使用案例(li)：

案例1： 國內(nei)某(mou)成品油倉(cang)儲現場應用

標準依據：

1. 國標 50493-2009標準中5.2的5.2.2苯的檢測器的選擇，苯氣體選用半導體或光離子化檢測器。

*，半導體(ti)(ti)傳感器受濕度(du)和(he)其(qi)它(ta)氣體(ti)(ti)的(de)(de)較(jiao)差干(gan)擾(rao)非(fei)常嚴重，而(er)且涉及到苯系(xi)物的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)比較(jiao)強，因此需要(yao)一款靈(ling)敏(min)度(du)很(hen)高且性(xing)能(neng)穩定的(de)(de)檢(jian)測(ce)儀(yi)表。光離子化檢(jian)測(ce)器的(de)(de)靈(ling)敏(min)度(du)我們可(ke)(ke)以這樣打(da)個比方，如果將有(you)毒(du)(du)氣體(ti)(ti)和(he)蒸汽看(kan)成是一條大江的(de)(de)話，即使你游(you)入大江，半導體(ti)(ti)檢(jian)測(ce)器可(ke)(ke)能(neng)還(huan)沒有(you)反(fan)應(ying)，而(er)則在(zai)你剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)濕腳(jiao)的(de)(de)時候就(jiu)告知你。

1. 《危險化學品罐區現場安全裝備設置規范》AQ-3036-2010中7.4.7明確提到了，化合物的電離能小于紫外燈發射的能量時，優先使用PID檢測器。

RAE一直致力于氣(qi)體檢測技術的開發和研究，為體現社會(hui)公(gong)民的責(ze)任(ren)，積(ji)極(ji)投身到各種安全(quan)規(gui)范的編制中去，剛(gang)才提到的《危險(xian)化學(xue)品罐區現場安全(quan)裝備設置(zhi)規(gui)范》就由公(gong)司參與起草并修(xiu)訂的。

倉儲現場使(shi)用在線監測儀(yi)表的應用圖(tu)片(pian)

案例2：重油管(guan)道(dao)運輸環節的(de)泄(xie)漏(lou)監測

重油(you)中很多VOC 成份(fen)確實是易(yi)燃(ran)物質并且可以被LEL(Lower Explosive Limit) 檢測器或(huo)稱易燃易爆氣體檢測器所檢測到。但是，由于LEL 傳感器較低(di)的(de)靈敏度還不足以確認泄漏而無法應用于(yu)應急事故(gu)之中。也(ye)就是(shi)說LEL檢測的是空(kong)間的爆炸(zha)性而(er)(er)非重油泄(xie)漏而(er)(er)產生(sheng)的低(di)濃度VOC氣體(ti)。LEL 傳感(gan)器測(ce)量的是爆炸性而不是泄漏(lou)。實際上(shang)，重油泄漏(lou)后(hou)的揮發氣體(ti)即使在其濃度遠遠低(di)于LEL傳感(gan)器靈敏度時，泄漏量已經對生產造成危害。

檢測重油(you)對安(an)全生產的必要性

三高(gao)(凝(ning)點高(gao)、含蠟高(gao)、膠(jiao)質高(gao))原(yuan)(yuan)油，揮(hui)發(fa)性差，原(yuan)(yuan)油泄漏時(shi)所產生的(de)揮(hui)發(fa)性氣(qi)體(ti)達不到常規LEL%可(ke)燃(ran)氣(qi)體(ti)檢測儀顯示zui低下限值，更談(tan)不上(shang)報(bao)(bao)警(jing)。國內(nei)諸多(duo)原(yuan)(yuan)油存儲(chu)油庫、輸油站場基(ji)本都是安裝的(de)傳統的(de)LEL%可(ke)燃(ran)氣(qi)體(ti)檢測儀，并不是說(shuo)LEL%可(ke)燃(ran)氣(qi)體(ti)檢測儀不報(bao)(bao)警(jing)就是不準，而(er)是由(you)于其(qi)固有(you)的(de)檢測原(yuan)(yuan)理，決(jue)定了其(qi)產品的(de)適用性，例如(ru)：

2008年9月13日，某單位一中間(jian)輸油站輸泵房驅動端發生(sheng)泄漏，甩的滿屋子都(dou)是原油，裝(zhuang)于泵房內的兩路可(ke)燃(ran)氣體報(bao)警(jing)儀均未報(bao)警(jing)。

2009年1月(yue)8日，某單位輸(shu)油站原(yuan)油外輸(shu)泵房內(nei)污油罐(guan)發生溢罐(guan)，地(di)面(mian)流的滿是原(yuan)油，而裝(zhuang)于泵房內(nei)的兩路可(ke)燃氣體報警儀均未(wei)報警。

重油(you)的揮發(fa)特性

重油(you)是多組(zu)分碳氫化合物的(de)混合物，主要(yao)成(cheng)分是長鏈烷基烴(jing)、長鏈環(huan)烷基烴(jing)、芳基烴(jing)，其中大(da)部分揮(hui)發物的(de)電(dian)(dian)離電(dian)(dian)位在10.6eV以下(xia)，僅少量的(de)甲烷、氫氣、二(er)氧化碳等電(dian)(dian)離電(dian)(dian)位高于10.6eV。PID檢(jian)測(ce)(ce)器可以檢(jian)測(ce)(ce)大(da)部分重油(you)揮(hui)發組(zu)分，響應組(zu)份從C4至C12以上，同時，PID檢(jian)測(ce)(ce)靈敏度范(fan)圍(wei)覆蓋(gai)重油(you)揮(hui)發擴散的(de)整個區(qu)域。

重(zhong)油(you)揮發(fa)量與環境(jing)因素有關(guan)，特別是溫度(du)對(dui)揮發(fa)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影響很大，正常條件下重(zhong)油(you)的(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)量很小，除(chu)液(ye)面上方50毫米(mi)區域(yu)外，其(qi)它區域(yu)擴散的(de)(de)(de)(de)(de)分子濃(nong)度(du)基(ji)本(ben)都在ppm或ppb數量級，這就要(yao)求檢(jian)(jian)測儀器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)靈敏度(du)在這個(ge)范圍。本(ben)項目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是監控泵(beng)房(fang)輸送設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)運行安全，及(ji)時發(fa)現意外泄漏，及(ji)時搶修(xiu)運行中的(de)(de)(de)(de)(de)設備(bei)(bei)，將(jiang)設備(bei)(bei)故障的(de)(de)(de)(de)(de)損失降低到(dao)zui小程(cheng)度(du)。因此，在儀器(qi)檢(jian)(jian)測范圍的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇上主要(yao)考慮安全檢(jian)(jian)測的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)要(yao)，選(xuan)擇1000ppm的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測量程(cheng)監控泵(beng)房(fang)間的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體濃(nong)度(du)。

某泵站檢測數據分(fen)析

泵(beng)房狀態(tai)數據

儀(yi)器檢測(ce)數據(ju)與(yu)液面高度(du)對應表：

檢(jian)測技術在(zai)重油(you)管道泵房的應用(yong)

 結束語(yu)

PID檢測技術與傳(chuan)統的催化燃燒(shao)、半導體檢測技術相比較,具有以下特點。

1)由于采用的是PID檢測技術,難(nan)以揮發的大分子有機(ji)化合(he)物(wu)的檢測靈敏度(du)和(he)多組分混合(he)物(wu)的廣譜響(xiang)應很好。

2)采(cai)用紫外光學(xue)物理檢(jian)測技術，對(dui)檢(jian)測濃度沒有嚴(yan)格(ge)限制(zhi)，不會造(zao)成過載等因素對(dui)傳感器的(de)破壞。

3)光學檢測器(qi)無(wu)“中毒"現(xian)象，適應硫化(hua)物、鹵(lu)化(hua)物、硅化(hua)物環境，傳感器(qi)壽(shou)命長(chang),具有(you)長(chang)期(qi)的(de)穩定(ding)性(xing)和精度,日(ri)常維(wei)護的(de)工作量(liang)很小。

4）特(te)別(bie)適用于早期的微量泄漏檢測。

5）不依賴于外界環(huan)境，比如催化燃燒傳感器要(yao)求O2的(de)含量不小于10%VOl，而(er)PID技術不依賴于氧氣的(de)存在。