我國在線分析儀表及PAT技術(shù)的新進展

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)保部門對轄區(qū)水質(zhì)狀況進行實時監(jiān)測的主要手段，已能夠?qū)崟r、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地提供準確、快速的監(jiān)測數(shù)據(jù)。作為水質(zhì)自動監(jiān)測，還要實行遠程監(jiān)控，達到掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況，預警預報重大或流域性水質(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、排放達標情況等目的。在水質(zhì)自動監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡中，中心站通過衛(wèi)星和電話撥號兩種通訊方式實現(xiàn)對子站的實時監(jiān)視，托管站也可以通過電話撥號方式實現(xiàn)對所托管子站的實時監(jiān)控。其他經(jīng)授權(quán)每個子站是一個獨立的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，一般子站有一臺或多臺的多參數(shù)水質(zhì)自動化分析儀組成，另有固定式子站和流動式子站（拖車—監(jiān)測小屋）共三種。子站分采水單元，配水單元，分析單元，控制單元，子站站房及配套設置。

國內(nèi)在水質(zhì)氨氮監(jiān)測等復雜儀表的深入研究方面也取得很多成果。如北京市化學工業(yè)研究院研制出自動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，目前我國已有30多家企業(yè)有了認證合格的相關(guān)產(chǎn)品，國內(nèi)在2003年也頒布了“氨氮水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求”（HJ/T101-2003）標準，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)自動分析儀的技術(shù)性能要求和性能試驗方法。

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，大氣污染物排放標準等，從法規(guī)上要求安裝連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)CEMS。近十余年間，我國固定污染源安裝了1.8萬套CEMS，具體標準有HJ/T75固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、HJ/T76固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法以及HJ/T212污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)傳輸標準。


       目前還試點燃煤電廠排放煙氣中汞的連續(xù)自動監(jiān)測、超聲波流速測定儀解決低流速（<=3m/s）煙氣測定、適應寬范圍氣體濃度的測定專項技術(shù)。此外，美國博純公司提供的一種創(chuàng)新的冷干直抽法CEMS樣氣預處理技術(shù)是樣氣除濕的好技術(shù)。實現(xiàn)由“點末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，協(xié)調(diào)實驗室檢測項目、便攜式儀器檢測項目等控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，適應新形勢下對生態(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)量標準》，將PM2.5列入環(huán)境空氣基本監(jiān)測項目，有條件的城市均開展了大氣顆粒物PM2.5的監(jiān)測。目前所用監(jiān)測儀大部分是引進國外產(chǎn)品。為此，國內(nèi)如青島佳明測控公司也進行了開發(fā)。目前國際上的監(jiān)測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，分為實時方法和時均值方式。青島佳明測控公司就采用β射線法的實時顯示方式。該公司解決了計數(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，進口自控儀表設備費為2億元，進口在線分析儀表設備費為5000萬元，即4:1；某大型聚乙烯裝置，進口自控儀表設備費8000萬元，進口在線分析儀表設備費1700萬元，其中遠紅外總碳氫分析儀500萬元，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，進口自控儀表設備費500萬元，進口在線分析儀設備費250萬元，即2:1；某油品長輸管線分輸站，進口自控儀表設備費200萬元，進口在線分析儀設備費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（料位密度測量）以及環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)分析儀等。

通力分析自控技術(shù)公司羅海濤的“煉油過程應用在線分析技術(shù)提高油品品質(zhì)和輕質(zhì)油收率”的報告中，對油品質(zhì)量在線分析工作進行了總結(jié)，主要產(chǎn)品有汽油鎦程在線分析儀、傾點在線分析儀、飽和蒸汽壓在線分析、粘度在線分析儀以及閃點在線分析儀等油品質(zhì)量分析儀表，以及各類油品預處理系統(tǒng)、分析小屋及分析儀表成套系統(tǒng)、遠程工作站，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、湖南長嶺石化、廣州石化、上海高橋煉油廠、陜西榆林石化、洛陽石化、河北滄州石化、山東濟南石化、西安石化、新疆獨山子石化、武漢石化、江蘇清江石化、延安煉油廠等30個煉油企業(yè)得到了很好的應用。如武漢石化焦化柴油項目進行卡邊操作，柴油95%點由投用前平均357℃提前到了投用后363℃，平均提高了6℃，按每提高1℃即產(chǎn)生680萬元計算，柴油95%點提高了6℃，每年增加3500萬元以上的經(jīng)濟效益。獨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。至今運行平穩(wěn)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程在線質(zhì)量監(jiān)測、全塔優(yōu)化控制，年經(jīng)濟效益為1519.3萬元。

在醫(yī)藥、食品行業(yè)的應用

醫(yī)藥等行業(yè)對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、罐等工藝設備的測控，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量控制，在線分析儀表及系統(tǒng)仍有用武之地。濟南金宏利實業(yè)公司董海平等人在“AOTF-NIR光譜技術(shù)在線測量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)代制藥領域?qū)穸瓤刂浦饕侄?，流化床噴霧制粒是一種復雜的生產(chǎn)過程，物料含水量變動較大，藥物顆粒表的濕度和內(nèi)部濕度準確的檢測是個難題。將近紅外（NIR）反射光譜法用于流化床干燥制粒，監(jiān)測噴霧階段并可以測定干燥終點。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)合其它過程測量技術(shù)組合建立線性校正模型，可以實時監(jiān)測干燥過程。具體采用luminar3075小型AOTF-NIR光譜儀（美國Brimrose公司），AOTF為聲光可調(diào)濾光器（Acousto-optictunablefilter），結(jié)構(gòu)簡單，光學系統(tǒng)無移動性部件，體積小，集光能力強，波長切換快、重現(xiàn)性好，程序化的波長控制使得靈活性強，在現(xiàn)場使用廣泛。

結(jié)束語

在線分析儀表及系統(tǒng)在應用中成長，正逢其時，特別是CEMS帶動了大批民營企業(yè)興起，正在形成產(chǎn)業(yè)；在線分析技術(shù)（PAT），應該由制造商、設計研究院（研究設計院）、最終用戶合作，共同努力，讓它產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益；以開放的精神，在國際合作的大背景下，把質(zhì)量、品種及有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新專項工作，踏實的搞上去。

現(xiàn)在比較多的談到傳感器，實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，就不會再把在線分析儀表與自動化儀表分家了。十二五期間，我們應乘傳感器的東風，首先在在線物性分析儀表和在線電化學式分析儀方面追上去。