挑战

美国一家炼油厂计划改进凝结水监测工艺，以避免被污染的凝结水导致设备故障，从而不得不进行设备维修和预防性维护。按照炼油厂的生产设施布局，大部分凝结水会在系统中相互混合，因此很难建立一套有效的监测计划。炼油厂的最终方案是确保锅炉补给水的清洁，并使凝结水回流。

炼油是一项需要使用大量能源和水的工艺。在操作大部分生产设备时，都需要对水进行冷却和加热，用产生的蒸汽进行蒸馏、裂解，与对有价值的产品的剥离。如果蒸汽被污染，就会降低传热效率，并腐蚀关键工艺设备。

快速、有效地监测凝结水中的关键污染物，对确保生产时间和提高生产效率来说至关重要。炼油过程中，产品和多种工艺流体都是有机物，因此有机物监测已被证明在确定水的纯度和用途时起到重要作用。有机物的浓度以总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）为测量单位，通常用保留个位数的mg/L（毫克/升）单位，有时用保留百位数的𝝻g/L（微克/升）更小单位来避免下游工艺污染。监测系统必须快速提供关键点位的检测结果，并具有很好的灵敏度与稳定性，以帮助操作人员自信地做出有数据依据的决策。

解决方案

炼油厂有多种技术选择来监测回流凝结水的水质。有些监测技术检测特定污染物，有些监测技术则检测总体污染物。炼油厂使用的水会持续暴露于碳氢化合物中，因此炼油厂希望采用一种能够检测所有轻质和重质碳氢化合物的强健技术。

如今全球已有无数炼油厂采用TOC分析法来进行可靠、快速的在线检测，在几分钟内即可检测到全部有机污染物。TOC分析法可以检测油、碳氢化合物、以及其它来自于废水处理、生产工艺、产品分解的有机化合物。TOC分析法只要求极少的样品制备和简单的仪器维护，这与人们对这种全面性检测技术的想象相反。TOC分析法还无缝整合了标准功能配置和仪器校准。

不同于其它TOC检测技术，Sievers M5310 C标准方法所采用的检测技术甚至能在标准操作模式下检测溶解的挥发性有机物这样具挑战性的基质¹。在分析周期中，Sievers M5310 C分析仪让样品通过气体渗透膜对分析仪内循环的去离子水进行补偿，从而检测出无机碳（IC，Inorganic Carbon）浓度。由于液体界面两侧有浓度梯度，样品中的CO₂会扩散到去离子水中，使分析仪能够精确检测出来由此产生的微小电导率变化，并与初始CO₂浓度相关联。M5310 C用类似方法同时检测总碳（TC，Total Carbon）浓度，但先将样品进行紫外过硫酸盐氧化，使样品中的所有有机化合物转化为CO₂。在确定了TC和IC浓度之后，就可以用减法来简单地计算出TOC，即TC-IC=TOC。

对于IC浓度较高的样品，M5310 C分析仪内置的无机碳去除器（ICR，Inorganic Carbon Remover）可以在进行分析之前先降低IC浓度。如果关闭ICR，M5310 C可以高精度地检测样品中的IC或溶解的CO₂、CO₃^2-、HCO_3-。电导率检测是在CO₂选择性膜后面进行的，因此M5310 C能够适应样品pH值和电导率的波动。此款分析仪为用户提供可靠的监测数据，帮助用户进行实时工艺决策。

不使用选择性膜而直接检测TOC的仪器都会受到pH值和电导率波动的干扰，报告假阳性或假阴性结果，有损于炼油厂的正常生产。用非色散红外检测（NDIR，Non-Dispersive Infrared Detection）技术来检测不可吹除有机碳（NPOC，Non-Purgeable Organic Carbon）的TOC分析仪在“微克每升（μg/L）”级别碳浓度下有分析时间过长和准确度过低的缺点。

结果

Sievers M5310 C TOC分析仪的成功演示使该炼油厂决定购买多台此款分析仪，安装在回流凝结水的多个关键监测点上。M5310 C有实验室型、便携式、在线型三种配置，采用相同的检测技术，能够满足各种不同的应用和安装现场要求。在该炼油厂，M5310 C便携式分析仪被证明易于在取样点之间自由移动，提供连续的检测数据。M5310 C的检测结果稳定，灵敏度高，维护要求低，用户界面直观，这些优点使得此款分析仪成为炼油厂节约能源和水、保护生产设备的理想工具。