為深度貫徹落實(shí)2024年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議總體要求以及工信部等七部門印發(fā)的《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)施方案》,推動(dòng)石油和化工企業(yè)設(shè)備更新,、加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，進(jìn)一步向低碳化,、綠色化,、數(shù)字化、智能化以及產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控,、可持續(xù),、高質(zhì)量發(fā)展，中國（略）協(xié)會(huì)與中國化工企業(yè)管理協(xié)會(huì),、中國自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新聯(lián)合體(CAIC)定于2025年4月聯(lián)合召開首屆石油和化工設(shè)備更新及智能運(yùn)維管理推進(jìn)大會(huì),、第九屆中國石油化工智能工廠科技高峰論壇暨第十六屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇（簡稱CPIF2025）,。
中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇（簡稱CPIF)創(chuàng)辦2010年，已經(jīng)連續(xù)舉辦15屆,，累計(jì)參會(huì)人數(shù)近9000人次,、發(fā)表論文近1000多篇、交流技術(shù)內(nèi)容700多項(xiàng),、提出300多個(gè)新的解決方案,、1700多種產(chǎn)品參與展示、直接促進(jìn)了500多個(gè)工程項(xiàng)目的對(duì)接合作,，對(duì)推動(dòng)石油和化工企業(yè)安全,、環(huán)保、節(jié)能,、高效益,、可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn),，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為石油化工自動(dòng)化,、數(shù)智化專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)型品牌活動(dòng)。
時(shí)間:2025年4月23日至25日（4月23日?qǐng)?bào)到,、4月24日至25日會(huì)期）地點(diǎn)：（略）
盛會(huì)期間,，四方光電（武漢）（略）將為客戶現(xiàn)場(chǎng)展示多種精端產(chǎn)品。誠邀廣大用戶,、合作伙伴蒞臨指導(dǎo),、交流洽談！
新一代激光拉曼光譜氣體分析儀引領(lǐng)工業(yè)過程控制多組分氣體檢測(cè)技術(shù)變革（一）蒸汽裂解制備輕烯烴的裂解氣在線檢測(cè)
快速在線多組分氣體檢測(cè)技術(shù)對(duì)各種工業(yè)過程控制至關(guān)重要,。傳統(tǒng)的多組分氣體分析技術(shù)包括氣相色譜法,、質(zhì)譜法和紅外吸收光譜法。氣相色譜儀的檢測(cè)速度太慢,，質(zhì)譜儀過于精密且十分昂貴,，紅外吸收光譜分析儀的可測(cè)量氣體種類非常有限，這三種傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備均存在明顯缺陷,，難以滿足工業(yè)過程控制的實(shí)際應(yīng)用需求,。因此，在工業(yè)過程控制領(lǐng)域,，迫切需要發(fā)展更加適用的多組分氣體檢測(cè)技術(shù),。
四方光電（武漢）（略）（以下簡稱“四方儀器”）自主研發(fā)的新一代產(chǎn)品LRGA-3200EX原位激光拉曼光譜氣體分析儀，具有測(cè)量氣體物種多,、快速,、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，是一種十分適用于工業(yè)過程控制多組分氣體檢測(cè)的新技術(shù)產(chǎn)品。本專題包含多個(gè)系列,，分別介紹了多個(gè)重要工業(yè)過程控制應(yīng)用場(chǎng)景的LRGA-3200EX產(chǎn)品專業(yè)解決方案,。本文為系列（一），聚焦的工業(yè)過程控制應(yīng)用場(chǎng)景為“蒸汽裂解制備輕烯烴的裂解氣在線檢測(cè)”,。
1.輕烯烴產(chǎn)業(yè)的重要地位與發(fā)展趨勢(shì)
輕烯烴主要指乙烯,、丙烯和丁二烯，是現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料,。作為單體,，輕烯烴可以用來制造各種基本的有機(jī)材料，包括聚乙烯,、苯乙烯,、聚丙烯、環(huán)氧丙烷等,。乙烯基產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上,，輕烯烴產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
乙烯產(chǎn)能是衡量一個(gè)國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志,。2022年,，我國乙烯產(chǎn)能已增長至4675萬噸/年，首次超越美國成為全球第一,。根據(jù)《中國石化》報(bào)道,，未來我國乙烯產(chǎn)能仍將進(jìn)一步增長，預(yù)計(jì)到2030年將增長至8387萬噸/年,，占全球新增總產(chǎn)能的58%,。
2.蒸汽裂解制備輕烯烴的裂解氣在線檢測(cè)需求與痛點(diǎn)
目前，以石油烴類為原料的管式爐蒸汽裂解工藝提供了全球97%的乙烯產(chǎn)能,。在裂解爐裝置中,，烴類原料經(jīng)預(yù)熱后與稀釋蒸汽混合進(jìn)入高溫輻射段爐管發(fā)生裂解反應(yīng)，裂解氣在750-890℃下離開輻射段爐管,，并迅速經(jīng)過淬火段冷卻以防止發(fā)生二次反應(yīng)（如圖1）,。裂解氣組成較為復(fù)雜，包含甲烷,、乙烷,、乙烯、丙烷,、丙烯、丁烯,、丁二烯和芳烴等烴類組分及少量其它氣體,，對(duì)其進(jìn)行分離提純即可得到各種輕烯烴及副產(chǎn)物。
圖1（略）結(jié)構(gòu)
由于裂解反應(yīng)進(jìn)程十分復(fù)雜,，具有非線性,、速度快的特點(diǎn),，而關(guān)鍵數(shù)據(jù)檢測(cè)往往存在純滯后，因此,，（略）（MPC）（略）（PID）來實(shí)現(xiàn)對(duì)裂解深度的精準(zhǔn)控制,，以避免過反應(yīng)或欠反應(yīng)，使目標(biāo)產(chǎn)物最優(yōu)化,。裂解深度即裂解反應(yīng)進(jìn)行的程度,，其表征參數(shù)有很多種，如爐管出口溫度（COT）,、甲烷收率,、乙烯/乙烷（E/E）、丙烯/乙烯（P/E）和甲烷/丙烯（M/P）等,。（略）,，通過輸入原料族組成、原料密度,、蒸汽壓及COT,、COP、E/E,、P/E和M/P等,，可以提前預(yù)測(cè)裂解氣氣體組成及裂解深度的動(dòng)態(tài)變化（如圖2），隨后,，可通過調(diào)整總進(jìn)料流量改變裂解爐出口溫度的方式：（略）
圖2（略）絡(luò)預(yù)測(cè)模型（Plehiers等,，2019；該模型需要輸入的在線檢測(cè)變量為COT,、COP,、E/E、P/E和M/P）
（略）中起著至關(guān)重要的作用,，測(cè)定裂解氣中氫氣,、甲烷、乙烷,、乙烯,、丙烷和丙烯等關(guān)鍵組分的含量，有助于提高模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性與裂解深度控制精準(zhǔn)度,。主要的氣體組成檢測(cè)方法有氣相色譜法,、質(zhì)譜法和分子光譜法。分子光譜法具有檢測(cè)速度快的優(yōu)勢(shì),，但常見的NDIR,、TDLAS等吸收光譜分析技術(shù)都難以準(zhǔn)確測(cè)量C3+氣體，無法適用于烯烴裂解氣在線檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景。目前,，在裂解制烯烴工業(yè)生產(chǎn)中,，仍然主要依賴氣相色譜法和質(zhì)譜法兩項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)來開展裂解氣在線氣體檢測(cè)。氣相色譜分析儀可對(duì)8種主要?dú)怏w成分進(jìn)行在線檢測(cè),，最快測(cè)量間隔時(shí)間約為10分鐘,。質(zhì)譜分析儀可在30s內(nèi)測(cè)量20多種氣體，但由于設(shè)備精密且昂貴,，一般采用多個(gè)裂解爐共用一臺(tái)質(zhì)譜分析儀的工作模式,，如一臺(tái)質(zhì)譜分析儀循環(huán)測(cè)量10（略），測(cè)量間隔時(shí)間約為5分鐘,。由于原料在爐管內(nèi)的停留時(shí)間通常小于1s,，無論是氣相色譜法還是質(zhì)譜法，其測(cè)量間隔時(shí)間都顯得太長了,，十分不利于對(duì)裂解深度的精準(zhǔn)控制,。因此，開發(fā)更加先進(jìn)的分子光譜快速檢測(cè)方法,，對(duì)提升裂解工藝生產(chǎn)水平具有重要意義,。3.新一代激光拉曼光譜氣體分析儀
拉曼效應(yīng)是指入射光照射到物質(zhì)上會(huì)產(chǎn)生一種發(fā)生頻率躍遷的拉曼散射光，其躍遷頻率變化大小具有物質(zhì)成分的特異性,，其光強(qiáng)大小與物質(zhì)成分濃度呈正相關(guān),。因此，使用固定頻率入射光照射物質(zhì)時(shí),，通過探測(cè)拉曼散射光的頻率變化及光強(qiáng),，可以同時(shí)定量分析多種不同物質(zhì)成分。拉曼散射光光強(qiáng)較弱而難以檢測(cè),，但隨著高強(qiáng)度激光光源的商業(yè)化,，激光拉曼光譜法已逐漸用于固體、液體和氣體物質(zhì)成分定性與定量分析,。激光拉曼光譜法可同時(shí)分析除單原子氣體之外的所有氣體,，且具有精度高和響應(yīng)快的特點(diǎn)，尤其適用于混合氣體多組分在線檢測(cè),。（略）,，在國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”（2012YQ160007）支持下，成功開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激光拉曼光譜氣體分析傳感器模組,，并于2018年首次推出了商業(yè)化產(chǎn)品LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀,。近年來，LRGA-6000逐漸獲得工業(yè)（略）場(chǎng)認(rèn)可,，已廣泛應(yīng)用于蒸汽裂解制乙烯,、廢舊輪胎裂解制炭黑,、天然氣裂解制乙炔、煤氣化制乙二醇,、天然氣開采及鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣機(jī)理等場(chǎng)景下的過程氣體多組分在線檢測(cè)。為了更好滿足工業(yè)過程控制多組分氣體檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用需求,，四方儀器新開發(fā)了LRGA-3200EX原位激光拉曼光譜氣體分析儀（圖3）,。LRGA-3200EX主要由取樣裝置、原位測(cè)量探頭,、光纖,、（略）軟件組成，具有測(cè)量氣體物種多,、功能全面,、安裝方便、快速,、準(zhǔn)確等特點(diǎn),。圖3LRGA-3200EX（略）結(jié)構(gòu)
LRGA-3200EX對(duì)烯烴裂解氣樣品進(jìn)行拉曼光譜掃描分析得到的拉曼光譜圖（圖4）顯示，H2,、CH4,、C2H4、C2H6,、C3H4,、C3H6、C3H8和C4s等關(guān)鍵組分具（略）分的特征峰,，通過計(jì)量特征峰峰高可同時(shí)測(cè)定各組分氣體的含量,。
圖4烯烴裂解氣的拉曼光譜圖
表1烯烴裂解氣在線檢測(cè)應(yīng)用需求及三種解決方案的技術(shù)對(duì)比
針對(duì)烯烴裂解氣在線檢測(cè)的主要應(yīng)用需求，氣相色譜法,、質(zhì)譜法和激光拉曼光譜法（LRGA-3200EX）三種方案的技術(shù)對(duì)比（表1）顯示：
LRGA-3200EX方案符合測(cè)量多種氣體組分,、測(cè)量準(zhǔn)確和運(yùn)行穩(wěn)定三項(xiàng)基本應(yīng)用需求；
LRGA-3200EX方案采用了“原位熱濕法”設(shè)計(jì),，結(jié)構(gòu)簡單,、不改變氣體組成，符合工業(yè)過程控制應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì),，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的“抽取冷干法”設(shè)計(jì),；
LRGA-3200EX方案的“響應(yīng)快”優(yōu)勢(shì)尤為顯著，其測(cè)量速度比氣相色譜法快100倍以上,，比質(zhì)譜法快5倍以上,；
LRGA-3200EX方案在適用復(fù)雜工況挑戰(zhàn)、維護(hù)量小,、安全性高,、性價(jià)比高等應(yīng)用需求方面,，也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案，更加接近行業(yè)應(yīng)用目標(biāo),。
綜上所述,，LRGA-3200EX原位激光拉曼光譜氣體分析儀產(chǎn)品方案是一套比傳統(tǒng)方法更加適用于烯烴裂解氣在線檢測(cè)的優(yōu)秀方案，該產(chǎn)品投入輕烯烴工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用將有助于提高裂解反應(yīng)控制精準(zhǔn)度,、提高烯烴產(chǎn)率以及提升裂解工藝生產(chǎn)水平,。
在即將到來的高峰論壇上，四方光電（武漢）（略）期待與各位專家,、業(yè)界同仁深入交流,，共創(chuàng)美好未來！
（略）：G-2
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2021年第十二屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在淄博召開2020年第十一屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在南京召開
2019年第十屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在杭州召開
2018年第九屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在泰安召開
2017年第八屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在無錫召開
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2015年第六屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在北京召開
2014年第五屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在重慶召開
2013年第四屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在青島召開
2012年第三屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在北京召開
2011年第二屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在上海召開
2010年第一屆中國石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇在北京召開CPIF組委會(huì)聯(lián)系方式：（略）
劉哲鳴（略）（略）@163.com
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