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过程分析技术:机遇与挑战并存

行业聚焦点中国仪表网2014年11月29日 09:43人气:5774

    【中国仪表网  行业聚焦点】资料显示,过程分析技术(PAT)起源于2001年7月的ACPS(theAdvisoryCommitteeforPharmaceuticalScience,制药科学顾问委员会)讨论。2004年,美国FDA发表了关于PAT的工业指南——《PAT——创新药物的研发,生产和质量保证的框架》,明确了PAT的地位与作用,FDA认为PAT是通过对有关原料、生产中物料及工艺的关键参数和性能指标进行实时(即在工艺过程中)检测的一个集设计、分析和生产控制为一体的系统,和传统质量保证手段相比,在确保最终产品的质量方面,具有非常明确的优势。


 
    而在今天下午的“第七届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会(简称CIOAE2014)”大会报告中,笔者注意到过程分析技术在石油化工和环境监测两个领域也已得到了广泛地应用,并且未来还应该有着广阔的市场空间。

    在高分子化工行业,例如在聚合生产过程中,若能通过在线熔融指数仪和工艺操作控制指标建立对应的聚合反应测量模型,就可以更好地指导实际生产过程,使工艺操作在牌号切换时尽可能地减少过渡时间和过渡料的生产,从而减少能耗和提高企业生产效益。不过在我国,由于价格原因,目前许多挤压机上还未安装这一在线检测设备。

    而在大气监测领域,作为PM2.5和臭氧的重要前体,也是光化学烟雾的主要组成部分,VOCs已越来越引起人们的重视,国家在VOCs排放方面的政策也是一步步收紧。城市中VOCs主要来源于固定污染源废气排放,包括石油化工、电子、喷涂、皮革、印刷等工业源。VOCs排放控制的前提,就是要对VOCs排放量进行有效监测。从会上了解到的信息看,VOCs治理是我国大气污染治理中的薄弱环节,监测仪器和监测方法很少,相关标准缺乏。污染源VOCs监测的难点主要包括:VOC种类众多,排放差异大,排放工况复杂以及排口多。目前VOCs在线监测常用的方法有三种:分别是傅立叶变换红外、色谱和质谱技术。那么这三种技术最后谁能进入GB呢,让我们拭目以待。

    我国现有的过程分析/监测设备多数依赖进口,由于进口设备价格昂贵且服务难以及时保证,很多在国内难以大批量推广。所以国产仪器只要产品质量过硬,服务及时、到位,再加上价格上的优势,还是能够得到用户的信赖的。像中石化扬子石化的乙二醇生产装置上就采用了国产的在线质谱仪。

    随着监督监察能力的不断提升,我国已开始进入污染源低浓度排放(如:SO2、NOx和烟尘等)的时代。而随着排放浓度的不断降低,环保治理设施的不断完善,CEMS面临需要能检测出更加低浓度的问题,且需要检测浓度更加精确。据了解,可用于“超低排放”的CEMS取样技术主要有稀释取样法(代表公司:赛默飞等)、热湿法(代表公司:Sick,Gasmet,聚光等)和冷干直抽法(代表公司:Siemens,ABB,Sick,美国博纯等)。三种方法各有利弊,各有各的市场。

    随着我国高参数、大容量火力发电机组的不断建设和投运,对锅炉中的水汽品质也提出了更高的要求,其中对TOC的控制成为一个重要的指标。国外火电机组的水汽标准中有着严格的规定,例如在欧洲,TOC已作为通用要求的监测参数被广泛施行。在我国颁布的《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T12145-2008中也增加了对补给水中TOC含量的控制标准。这既可以算是对TOC检测的一次深刻挖掘,也可以弥补COD单一指标的缺陷。

    如果说在线近红外技术已在石化行业得到了较为广泛的应用的话,那么对于同样可以利用通信光纤实现远距离信号采集和传输的拉曼光谱而言,它在我国过程分析方面的应用则还处于初期阶段。不过笔者从会上了解到,这种技术特别适合于组成相对简单的石化产品,尤其是透明性较好的均相液体。再加上在线拉曼仪又具有分析速度快、分析精度、效率高,对于简单体系混合物而言,模型维护简单等优点,因此只要能克服荧光背景的干扰,降低硬件成本,同时找到一个合适的应用行业,它的市场前景还是很广阔的。

    尽管过程分析仪器还面临着诸多困难,譬如:现场环境恶劣(噪声/信号不稳定)、维护难度大、探头昂贵且种类繁杂等,但这项技术未来的发展前景还是很被与会专家看好的。有专家指出,其未来的发展趋势主要包括:预处理装置小型化,运行更加智能(即对诸如流量、压力等参数可实现远程控制,无需再人工巡逻、抄表),实现科研单位(前沿研究)、厂家(工程化)和用户(需求)的结合,过程分析和过程控制的结合(即把数据和工业装置的运行结合起来,真正提高企业的经济效益),和通过开发基于新原理的在线仪器和产品标准化以进一步提高检测的准确度和精确度。
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