【科捷仪器】GC5890S硫化氢（总硫）气相色谱分析仪故障分析与排除

    本文介绍GC5890S硫化氢(总硫)在线分析仪的工作原理，分析阿姆河右岸天然气处理厂商品气外输站的硫化氢、总硫数据异常原因，总结了故障处理方法，并提出了有关下一步工作的建议。
    阿姆河右岸130×10⁸m³／a天然气项目于2009年12月投产，所产天然气经A区、B区处理厂净化处理后，输送到距离边境9 km的商品气外输站。来自处理厂的商品气进入该站后，经增压计量，进入中亚管道。站内安装的气质分析单元包括有：色谱分析仪1套、水露点和烃露点。

表1  气质分析单元型号规格表
名称	型号规格
在线色谱仪	PGC9000VC
水露点和烃露点在线分析仪	ConudmaxⅡ
硫化氢(总硫)在线分析仪	GC5890S气相色谱仪

分析仪1套、硫化氧和总硫分析仪1套(见表l)。

    商品气外输站硫化氢和总硫在线分析仪对硫化氢的检测采用醋酸铅反应速率法，对总硫的检测则是将硫化物加氢还原成硫化氢，再采用醋酸铅反应速率法来测量。对硫化氢和总硫的检测是分周期轮流测量的方式，在一个时间段里只能检测硫化氢和总硫的其中一种。硫化氢每4 min测量一个点，连续测4个点，然后切换到总硫测量周期，总硫也是每4 min 测量一个点，连续测4个点，如此循环。硫化氢和总硫在线分析仪在运行中多次出现了硫化氢和总硫数据异常问题，针对该问题，我们对故障进行了认真分析与排除，使分析仪重新恢复了正常运行。
    2011年5月以来，气质分析系统的硫化氢和总硫数据多次出现异常，硫化氢从4.9 mg／m³下降至0.1 mg/m。左右，总硫从25.5 mg／m³下降至0.1 mg／m³左右，醋酸铅反应纸带斑点颜色变浅。数据异常情况如表2所示。

   

    5月20日与5月27同硫化氢和总硫数据出现了间断性异常，然后又自动恢复正常。5月30日硫化氢和总硫数据出现异常后，存短时问内没有自动恢复正常。
    硫化氢和总硫在线分析仪的流程如图l所示。理论上讲，硫化氢和总硫在线分析仪检测硫化氢是将混合气(样气+氢气)加湿后与纸带介质上的低浓度醋酸铅发生化学反应产生褐色斑点，反应速率及由此引起的颜色变化速率与样品气中的硫化氢浓度成正比。分析仪采用纸带变暗的平均速率来计算硫化氧含量。而检测总硫是将样品气与氧气混合加热至900℃，氢气将样品气中的硫化物转化成硫化氢比甲烷重的碳氢化合物被分解成甲烷，反应后的气体从反应炉进入分析仪，硫化氢与醋酸铅的反应结果由比色反应速率计读出。
 
    根据现场出现的故障现象(纸带无斑块)及硫化氢(总硫)分析仪测量原理，初步判断造成硫化氢及总硫数据异常可能有下列五个因素，并采用逐一排除的方法确定真正的原因。
在工艺流程上，商品气外输站上、下游场站均安装有在线气质分析仪，上游阿姆河右岸第一处理厂硫化氢分析仪采用的是紫外光吸收法。下游WKCl站(中亚管线首站)所用的是醋酸铅反应速率法，通常情况下三站的硫化氢及总硫数据趋势基本相同，我站数据出现异常后，经电话询问，上、下游硫化氢及总硫数据正常，48h内没有出现数据异常问题。排除了上游气质本身存在的异常原因。
在设计上，外输站硫化氢及总硫分析仪数据的传输路径为：现场在线分析仪→流量计算机→PLC控制系统→上位机。经检查，现场分析仪LCD屏显示数据与流量计算机和上位机数据一致，且流量计算机无报警显示，排除了该故障由数据处理及传输系统导致的原因。
    根据分析仪原理，长期不清洁样气室，样气室脏后，红外线检测仪无法检测，使检测数据出现异常，但故障现象显示酷酸铅纸带颜色较浅，排除了样气室脏的问题。
    根据分析仪原理，管路出现堵塞，致使混合气无法进入样气室与纸带介质上的低浓度醋酸铅发生化学反应，单光路的光电头会出现硫化氢及总硫数据
异常。
    根据现场情况分析认为，造成故障的原因是仪器超出了最高使用环境温度。在较高的环境温度下，增湿器中的醋酸铅溶液蒸发出来的水蒸汽与混合气一同进入样气室，在该温度下不影响仪器的正常运行。但是，当环境温度降低后，水蒸汽就冷凝成液体附着在管壁上，随着时间的延长，管壁上的液体将聚集成液滴，南于混合气体的连续流动，该液滴无法流同增湿器中。堵塞了增湿器至样气室的管路，致使混合气在进入样气室前硫化氢已受到冷凝水的洗涤，造成了硫化氧与总硫数据偏低现象。
2.5醋酸溶液浓度
    该分析仪使用的醋酸为浓度5％的溶液，如果增湿器厂中的醋酸溶液减少，混合气无法加湿也会出现硫化氢及总硫数据异常。
根据初步分析结果，现场采取了以下整改措施：
(1)更换了样气进口过滤器滤芯，确保该处气路畅通；
    (2)对混合气至增湿器及增湿器至样气室的管路进行了吹扫；
(3)用无水乙醇清洗了孔隙板的孔隙；
(4)更换了增湿器中的醋酸。
    检修完毕后，对硫化氢(总硫)分析仪通气上电，硫化氢、总硫数据恢复正常。
4.1结论
    根据现场检修方法及结果认为，较高的环境温度是造成GC5890S硫化氢(总硫)分析仪故障的主要原因。在夏季炎热、冬季严寒的气候条件下，环境条件应能满足仪器的要求。与此同时，加强仪器的巡检与维护也是及时发现问题，确保仪器正常运行的必要手段。