检测有害氨泄漏在炼油厂和生产工厂

氨(NH3)气体泄漏,无论工业过程,应用程序,或类型的植物,是一种潜在危险,员工,工厂设备,和周围的社区。幸运的是,今天的最新氨固定气体传感器技术,包括红外(IR)、电化学、激光、超声波、提供高效的点和区域监控解决方案,以帮助防止事故发生。

全球生产氨主要依赖天然气(污染较小)作为原料或煤(图1)。此外,石油化工和其他重工业依靠氨氮氧化物(NOx)控制堆栈或管道,防止空气污染。对氨生产的需求预计将继续增长在短期内作为肥料,制冷剂和潜在的氢载体气体减少碳基能源的依赖¹。
作为一个潜在的无碳载气氢气(H2)推动能源、氨生产可能大幅上升,成为世界拥抱它作为解决方案的一部分de-carbonize经济和减少全球变暖²。由于生产的挑战,处理和存储H2, NH3的相对稳定的性质,它可以转化为H2接近或使用权力来源的零排放的燃料电池或发电机,有望获得牵引力。

对氨
氨是一种无色气体,自然是在自然界中发现的跟踪数量。气体比空气轻,这意味着它可以形成云,旅行除了炼油厂或工业厂房周边的风在意外释放。如果有水蒸气的气体混合物,然后云可以形成,通常仍是低到地上,而员工造成巨大风险。
除了是一种有毒气体,氨可能是易燃。虽然不是高度易燃,氨在高温下爆炸容器。NH3的爆炸下限的15%,爆炸上限是28%。炼油厂、NH3生产厂和储存设施今天保护与NH3的传感技术匹配特定的危害提供点,周边和个人保护。

氨接触
无论生产过程或最终用途的应用程序,在低浓度氨气体是有毒和危险和致命的更高的范围。氨是很出名的刺激气味,大多数人可以马上闻到,除非他们已经长期暴露。问题是长时间的曝光,或反复接触,一个人的嗅觉变得免疫NH3和让人容易受到这种气体的毒性作用。
氨、美国职业安全与健康管理局(OSHA)指定一个8小时25 ppm和短期的暴露极限(15分钟)在工作场所暴露极限35 ppm。建议全球法规变化,定期更新是可用的更多信息,所以限制的值应该被证实与各自的国家机构和/或组织在适当的使用。

检测氨泄漏
氨很难探测到,这取决于工厂布局和环境。石油和天然气的炼油厂、NH3生产工厂和存储设施常常挤满了设备的气体可能存在,造成泄漏阀门或肘部和其他生产设备,如泵。由于这些原因,工厂安全团队通常依赖于混合的便携式探测器所穿的员工和固定的气体检测系统。
当评估氨传感器用于职业暴露评估,可以有多个竞争类型可供选择。过程和工厂工程师负责固定的气体检测系统,为工厂的安全最佳实践是遵循一个多传感器与战略NH3探测器定位分层的方法,提供了一个高度安全的覆盖网络防范意外气体释放。

细胞电化学传感器
目标gas-specific电化学(EC)传感器可用于许多最常见的有毒气体,包括氨。这种传感技术功能原则类似发现在电池。氨气进入传感器入口,然后生成一个化学反应的催化剂与电极接触。当目标气体遇到电解质溶液在工作电极上,发生反应(图2)。这个反应会导致释放电子,电子的流动在传感器是测量电流。当前气体浓度成正比,以ppm (ppm)的气体。
大多数传统氨电化学传感器有1 - 2年的生活,但实际寿命可以在几个月或几周时,氨浓度高或在极端温度或湿度。很难预测当一个氨传感器将开始失去敏感性,所以可能需要频繁的校准,以确保准确的阅读。
他们也经常降解速度暴露在污染严重的条件。传统EC传感器的另一个限制是影响气体的交叉敏感,或一道气体,这也将传感器检测到的导致倾斜测量所需的气体。
MSA的专利伊势亚®技术运用同样的原则在传统电化学传感器,但雇佣了许多重要的物理设计进步更好的性能和寿命。而不是一个典型的水性电解液,伊势亚传感器使用一个独特的类的离子液体电解质特性evaporation-resistant概要能承受极端环境的湿度和温度波动大(-40 + 60°C)。
另一个区别是在电极材料催化剂的选择。与传统的电化学传感器,伊势亚催化剂不被气体反应。与氨对传感器的寿命几乎没有影响。他们还可以承受背景气体浓度降低传感器的生活。
此外,传感器的机械设计优化了操作效率。传感器组件的每一个安排和布局的战略定位是发展最有效的电解液间的相互作用,电极催化剂,和目标气体不管环境条件来克服。
这些设计的进步有助于提高传感器的性能和寿命,它可以帮助防止植物安全氨气泄漏,同时降低维护成本的用户。结果是一个相对较低的生命周期成本工具。

基于激光探测器打开路径
激光气体探测器打开路径(图3)使用特定的可见光的吸收氨的影响。这个传感器技术利用增强型激光二极管光谱(古人),可用的Senscient古人从MSA™气体探测器。与其他气体探测器测量气体浓度指向一个特定的(固定)位置,古人气体探测器测量浓度(ppm.m)完整的传感器单元和接收单元之间的距离。
古人开放路径检测器分析信号使用一种叫做傅里叶变换的技术,它可以将信号分成几个组成部分,可以根据预先确定的模式来分析,类似于一个谐波指纹。这意味着没有假警报从干扰气体探测器是不易水汽干扰,与提高性能和更可靠的雨,雪,雾。

超声波气体泄漏检测(UGLD)
UGLD技术检测泄漏加压气体传感系统的机载超声波产生的挥发性气体(图4)。这意味着超声波气体泄漏探测器感声速的气体泄漏检测半径28米(92英尺)根据气体泄漏大小和泄漏率。
与传统的点或开放路径探测器,超声波探测器不需要等待气体积累到一个有潜在危险的气体云和身体接触的探测器。他们瞬间提高警报如果检测到泄漏。超声波声气体检漏仪拿起泄漏没有受到影响等条件改变风的方向,气体稀释,气体的方向leak-conditions相关对于大多数户外燃气设施。

结论
20 - 30年前相比,氨传感器技术已经大大改善,新的设计和引入化学离子液体的电化学传感器。此外,他们可以支持其他氨周长或区域检测等技术增强激光二极管光谱气体探测器和超声波气体泄漏探测器打开路径。

当评估工厂的安全要求,用户应该考虑分层策略设计最全面的气体检测系统设施。没有一个完美的解决方案,因此了解监控环境和具体利益和限制传感器的选择是最重要的保证最优工厂安全从氨气体释放。

脚注
1。美国能源信息署、天然气每周更新,4月1日,2021:https://www.eia.gov/naturalgas/weekly/archivenew_ngwu/2021/04_01/
2。2021年3月8日,化学与工程新闻::
https://cen.acs.org/business/petrochemicals/ammonia-fuel-future/99/i8