光離子化檢測(cè)器在油氣儲(chǔ)運(yùn)泄漏檢測(cè)中的預(yù)警作用分析

              ——光離子化檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

    本文主要和大家探討油氣儲(chǔ)運(yùn)中的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在下文中我們會(huì)有兩個(gè)應(yīng)用案例和大家一起分享。一個(gè)是在成品油倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，另一個(gè)是在重油管道運(yùn)輸環(huán)節(jié)的泄漏監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵字：大分子烴類、光離子化、中毒、罐區(qū)

傳統(tǒng)的檢測(cè)手法-催化燃燒檢測(cè)器

    一個(gè)惠司通電橋LEL傳感器就是一個(gè)由兩個(gè)燃燒元件的簡(jiǎn)單的小電爐，其中一個(gè)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?yàn)?span style="font-family:arial,sans-serif">“燃燒"過(guò)度而損壞失效，從而無(wú)法得到正確的安全提示，而這種失效只能用標(biāo)準(zhǔn)氣體才能測(cè)試出來(lái)。大家都知道油氣成分主要是大分子的烴類、而且混合組分中含有各種S、Cl、Pb等元素.

這種方法用在油氣儲(chǔ)運(yùn)是否合適呢？

“較重的"碳?xì)浠衔锖茈y擴(kuò)散進(jìn)LEL傳感器，從而降低輸出

有些“較重的"（低蒸汽壓/高沸點(diǎn)）的碳?xì)浠衔镎羝茈y通過(guò)LEL傳感器的燒結(jié)金屬隔火柵，而這種隔火柵使每個(gè)LEL傳感器都具有了防止傳感器本身引起待測(cè)易燃易爆氣體燃燒和爆炸的可能，但不會(huì)阻隔像甲烷、乙烷、丙烷等進(jìn)入傳感中的惠司通電橋。然而，低蒸汽壓的碳?xì)浠衔?，比如汽油、煤油、松?jié)油、溶劑等很難通過(guò)隔火柵，這樣到達(dá)惠司通電橋的蒸汽量就很少，傳感器的反應(yīng)也就比較差。

常見(jiàn)化合物會(huì)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(cè)量更多的碳?xì)浠衔?。同時(shí)，常見(jiàn)的工業(yè)化學(xué)品也可能降低甚至損壞LEL檢測(cè)器的性能。有的影響非常迅速（急性中毒），有些又可能相當(dāng)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(guān)。

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(gè)ppm的量就可能降低惠司通電橋傳感器的性能。硅化合物是這些物質(zhì)中zui為常見(jiàn)的，它存在于各類材料之中，比如潤(rùn)滑油、粘合劑、硅橡膠（包括填漏劑和密封劑等），石蠟和打磨劑、滅火劑和滅火泡沫等等。

LEL傳感器的慢性中毒

2     硫化氫

2     鹵代物（氟里昂、三氯乙烯、甲基氯）

2     苯乙烯

這些物質(zhì)是LEL傳感器的“抑制劑"，它們會(huì)使惠司通電橋的反應(yīng)變遲鈍。通常情況下，在空氣中放置一段時(shí)間后，清潔空氣會(huì)使這些物質(zhì)在電橋上“燃燒"*，但當(dāng)將傳感器在含有這些物質(zhì)的環(huán)境中工作時(shí)，惠司通電橋的輸出會(huì)明顯降低，甚至到零。

光離子化檢測(cè)器（PID）是什么樣的檢測(cè)器

PID使用了一個(gè)紫外燈（UV）光源將有機(jī)物打成可被檢測(cè)器檢測(cè)到的正負(fù)離子（離子化）。檢測(cè)器測(cè)量離子化了的氣體的電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，電流被放大并顯示出“PPM"濃度值。在被檢測(cè)后，離子重新復(fù)合成為原來(lái)的氣體和蒸汽。PID是一種非破壞性檢測(cè)器，它不會(huì)“燃燒"或*性改變待測(cè)氣體，這樣一來(lái)，經(jīng)過(guò)PID檢測(cè)的氣體仍可被收集作進(jìn)一步的測(cè)定。PID不依賴于氧氣的存在進(jìn)行檢測(cè)，所以它更適用于檢測(cè)各種情況下碳?xì)浠衔锏臐舛取?/p>

PID檢測(cè)器，對(duì)芳香族碳?xì)浠衔?、鹵族有機(jī)化合物的檢測(cè)靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) FID ，線性范圍滿足定量檢測(cè)的技術(shù)要求。 現(xiàn)在，光離子化技術(shù)已被美國(guó)國(guó)家環(huán)保局 (EPA)、國(guó)土安全部（DHS）、美國(guó)職業(yè)安全與健康局 (NOSHA)和美國(guó)職業(yè)安全與健康研究所 (N IOSHA)定為具有法律仲裁效力的環(huán)境中有毒物質(zhì)的分析檢測(cè)方法。在中國(guó)，PID技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和職業(yè)健康領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，因其高靈敏度的檢測(cè)技術(shù)必將在工業(yè)安全領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用。

應(yīng)用場(chǎng)合：石化庫(kù)區(qū)，涉及汽油，柴油罐，儀表安裝罐的周圍和管道閥門(mén)環(huán)節(jié)。

下面我們來(lái)看兩個(gè)實(shí)際使用案例：

案例1： 國(guó)內(nèi)某成品油倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：

1. 國(guó)標(biāo) 50493-2009標(biāo)準(zhǔn)中5.2的5.2.2苯的檢測(cè)器的選擇，苯氣體選用半導(dǎo)體或光離子化檢測(cè)器。

*，半導(dǎo)體傳感器受濕度和其它氣體的較差干擾非常嚴(yán)重，而且涉及到苯系物的毒性比較強(qiáng)，因此需要一款靈敏度很高且性能穩(wěn)定的檢測(cè)儀表。光離子化檢測(cè)器的靈敏度我們可以這樣打個(gè)比方，如果將有毒氣體和蒸汽看成是一條大江的話，即使你游入大江，半導(dǎo)體檢測(cè)器可能還沒(méi)有反應(yīng)，而則在你剛剛濕腳的時(shí)候就告知你。

1. 《危險(xiǎn)化學(xué)品罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)安全裝備設(shè)置規(guī)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(fā)射的能量時(shí)，優(yōu)先使用PID檢測(cè)器。

RAE一直致力于氣體檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究，為體現(xiàn)社會(huì)公民的責(zé)任，積極投身到各種安全規(guī)范的編制中去，剛才提到的《危險(xiǎn)化學(xué)品罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)安全裝備設(shè)置規(guī)范》就由公司參與起草并修訂的。

倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)使用在線監(jiān)測(cè)儀表的應(yīng)用圖片

案例2：重油管道運(yùn)輸環(huán)節(jié)的泄漏監(jiān)測(cè)

重油中很多VOC 成份確實(shí)是易燃物質(zhì)并且可以被LEL(Lower Explosive Limit) 檢測(cè)器或稱易燃易爆氣體檢測(cè)器所檢測(cè)到。但是，由于LEL 傳感器較低的靈敏度還不足以確認(rèn)泄漏而無(wú)法應(yīng)用于應(yīng)急事故之中。也就是說(shuō)LEL檢測(cè)的是空間的爆炸性而非重油泄漏而產(chǎn)生的低濃度VOC氣體。LEL 傳感器測(cè)量的是爆炸性而不是泄漏。實(shí)際上，重油泄漏后的揮發(fā)氣體即使在其濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LEL傳感器靈敏度時(shí)，泄漏量已經(jīng)對(duì)生產(chǎn)造成危害。

檢測(cè)重油對(duì)安全生產(chǎn)的必要性

三高(凝點(diǎn)高、含蠟高、膠質(zhì)高)原油，揮發(fā)性差，原油泄漏時(shí)所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體達(dá)不到常規(guī)LEL%可燃?xì)怏w檢測(cè)儀顯示zui低下限值，更談不上報(bào)警。國(guó)內(nèi)諸多原油存儲(chǔ)油庫(kù)、輸油站場(chǎng)基本都是安裝的傳統(tǒng)的LEL%可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，并不是說(shuō)LEL%可燃?xì)怏w檢測(cè)儀不報(bào)警就是不準(zhǔn)，而是由于其固有的檢測(cè)原理，決定了其產(chǎn)品的適用性，例如：

2008年9月13日，某單位一中間輸油站輸泵房驅(qū)動(dòng)端發(fā)生泄漏，甩的滿屋子都是原油，裝于泵房?jī)?nèi)的兩路可燃?xì)怏w報(bào)警儀均未報(bào)警。

2009年1月8日，某單位輸油站原油外輸泵房?jī)?nèi)污油罐發(fā)生溢罐，地面流的滿是原油，而裝于泵房?jī)?nèi)的兩路可燃?xì)怏w報(bào)警儀均未報(bào)警。

重油的揮發(fā)特性

重油是多組分碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，主要成分是長(zhǎng)鏈烷基烴、長(zhǎng)鏈環(huán)烷基烴、芳基烴，其中大部分揮發(fā)物的電離電位在10.6eV以下，僅少量的甲烷、氫氣、二氧化碳等電離電位高于10.6eV。PID檢測(cè)器可以檢測(cè)大部分重油揮發(fā)組分，響應(yīng)組份從C4至C12以上，同時(shí)，PID檢測(cè)靈敏度范圍覆蓋重油揮發(fā)擴(kuò)散的整個(gè)區(qū)域。

重油揮發(fā)量與環(huán)境因素有關(guān)，特別是溫度對(duì)揮發(fā)程度的影響很大，正常條件下重油的揮發(fā)量很小，除液面上方50毫米區(qū)域外，其它區(qū)域擴(kuò)散的分子濃度基本都在ppm或ppb數(shù)量級(jí)，這就要求檢測(cè)儀器的靈敏度在這個(gè)范圍。本項(xiàng)目的目的是監(jiān)控泵房輸送設(shè)備的運(yùn)行安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)意外泄漏，及時(shí)搶修運(yùn)行中的設(shè)備，將設(shè)備故障的損失降低到zui小程度。因此，在儀器檢測(cè)范圍的選擇上主要考慮安全檢測(cè)的需要，選擇1000ppm的檢測(cè)量程監(jiān)控泵房間的氣體濃度。

某泵站檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

泵房狀態(tài)數(shù)據(jù)

儀器檢測(cè)數(shù)據(jù)與液面高度對(duì)應(yīng)表：

檢測(cè)技術(shù)在重油管道泵房的應(yīng)用

 結(jié)束語(yǔ)

PID檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的催化燃燒、半導(dǎo)體檢測(cè)技術(shù)相比較,具有以下特點(diǎn)。

1)由于采用的是PID檢測(cè)技術(shù),難以揮發(fā)的大分子有機(jī)化合物的檢測(cè)靈敏度和多組分混合物的廣譜響應(yīng)很好。

2)采用紫外光學(xué)物理檢測(cè)技術(shù)，對(duì)檢測(cè)濃度沒(méi)有嚴(yán)格限制，不會(huì)造成過(guò)載等因素對(duì)傳感器的破壞。

3)光學(xué)檢測(cè)器無(wú)“中毒"現(xiàn)象，適應(yīng)硫化物、鹵化物、硅化物環(huán)境，傳感器壽命長(zhǎng),具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和精度,日常維護(hù)的工作量很小。

4）特別適用于早期的微量泄漏檢測(cè)。

5）不依賴于外界環(huán)境，比如催化燃燒傳感器要求O2的含量不小于10%VOl，而PID技術(shù)不依賴于氧氣的存在。