过程质谱仪国内市场现状及在石油化工行业中的应用
发布日期:2020-06-29        



在现代工业生产过程中,各项数据的监测与调控尤为重要。通过分析检测仪等设备手段,对过程变化进行在线实时监控,检测特定化学物质或者物理状态,得到反应状态、均匀性、浓度等过程信息,可以有效优化生产环节,提高产品质量与数量,从而达到降低能耗、节省材料等目的。

 

传统的工业色谱等传统在线分析技术,存在分析速度慢、准确度差、系统自动化程度低等缺陷,不能及时地反映过程的快速变化等问题。而过程质谱仪能够进行实时、多组检测,具有灵敏度高,样品用量少,自动化程度高,分析速度快,仪器稳定、可靠等优点,在石油化工行业中越来越受到重视。现如今,从原油及生油岩中生物标志物的分析,到原油和石油产品化学组成的分析,都离不开质谱技术。

 

过程质谱的原理及应用

 

质谱仪一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。质谱仪通过将样品离子化,利用不同离子在磁场中运动轨迹的不同,测定样品离子的质量与电荷之比而得到质谱图,以此对样品进行分析。过程质谱仪又称在线分析仪,可以安装在现场,直接对生产环境中的气体进行定性定量分析。

 

在石油化工行业中,在线质谱仪主要用于乙二醇装置、采用水煤浆加压气化法的合成氨和甲醇装置、乙酸装置、丙烯腈、催化剂活性评价等一些反应剧烈,需要进行快速在线分析的场合。此外还有环氧乙烷和聚乙烯、乙烯裂解、丙烯等。

 

以乙烯裂解炉来举例,乙烯是工业产品生产常用的原材料,其本身也是重要的石化产品,由碳氢化合物在高温低压下裂解生成。乙烯裂解的原料为轻质油,裂解产生的裂解气成分为氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳等不凝气体以及C1~C6组成的烃类等。裂解气组分分析对工艺的参数控制和调节有着重要意义,其中乙烯收率是衡量裂解深度、能力、效率的重要标志,在对其进行准确测量时尤为重要。

 

过程质谱仪的国内市场现状

 

上世纪八十年代,由于国外资本的大量涌入,多数质谱人才选择进入外企,国内的质谱仪产品研发团队基本灭绝。我国质谱产品的研发工作在很长一段时间里保持真空状态,过程质谱仪技术一直由国外企业垄断,国内仪器依赖进口,因此导致本已掌握的部分技术失传,人才断档严重。二十一世纪初,随着质谱市场的迅速增长,国内各高校、科研机构及老一辈质谱研究人员承担起了研发国产质谱仪的重任。直到2009年,上海舜宇恒平科学仪器有限公司推出了自主研发的过程气体质谱分析仪,填补了我国的技术空白,成功打破了市场垄断局面,受到各方面的广泛关注。

 

近些年,国家在质谱仪器研发方面加大了一些投入。“十五”国家科技攻关项目《科学仪器研制与开发 》和“十一五”国家科技支撑计划项目《科学仪器设备研制与开发》中均涉及质谱技术及部件的子项立项,这些项目多由高等院校及研究院所承担。

 

相较于进口仪器,国产质谱仪在性价比方面显然更具优势。若是国内厂商能够把握时机,充分利用国家给予的资金支持,积极参与交流合作,将科研成果转化为商品化产品,定将推动我国质谱领域快速发展,提高国产质谱仪器的市场占有率。

 

总结

 

过程质谱仪依靠质谱定性定量的原理,对工业过程进行进行在线监测,除石油化工外,在生物发酵、水质分析、钢铁工业、大气监测、材料研究、燃料电池以及高校科研等领域都有着良好的应用前景。在石化行业中,过程质谱仪的应用能够帮助企业节省原料及能源,提升生产效率和经济效益。推动过程质谱仪的国产化,提升其性能与稳定性,不仅是我国质谱领域的进步,同时也对我国石化行业的发展有着十分重要的意义。相信随着新一代质谱人才的成长以及市场需求的推动,我国质谱能够顺利攻克难关,真正掌握核心技术,实现关键部件的产业化。


来源:中国仪表网
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