了解您的工艺分析仪：拉曼分析仪
了解您的分析仪类型：拉曼分析仪
世伟洛克业务发展经理 Mike Strobel
了解您的分析仪
- 拉曼分析仪
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精确的工艺分析对于任何化工厂和精炼厂都是至关重要的。您验证工艺条件和流体成分的能力是保持高水平效率和盈利的关键。您对工艺流体的了解越深入，您就越有能力通过正确的控制对其进行优化。
因此，工艺分析仪是当今工厂的重要工具。但工艺分析仪有多种类型，每种类型都有其独特的优势。
这就是为什么我们要开发一个博客系列来讨论不同类型的分析仪及其理想应用。首先，我们将探讨拉曼工艺分析仪，这是一种相对较新的工艺分析仪，它使用拉曼光谱提供流体化学成分的详细信息。
什么是拉曼分析仪，它的工作原理如何？
拉曼样本分析的可视化。
- 激光照射样本
- 拉曼分析仪过滤瑞利散射光
- 拉曼散射光进入探测器进行测量
- 拉曼特征被赋值
拉曼分析是一种非破坏性工艺，可提供有关液体、固体或气体样本化学成分的详细信息。使用可见光、近红外或近紫外的单色激光照射未知成分的样本。光激发物质的分子，使这些分子从基振态移动到虚振态。
在此过程中，光会发生弹性散射和非弹性散射。弹性散射或称瑞利散射，是指释放的光子与入射光子具有相同的能量。非弹性散射或称拉曼散射指两种情况： 第一种情况是分子被激发到虚态，并保留了部分从光中吸收的能量。因此，发射的散射光的光子能量略低于入射光的光子，波长较长。第二种情况发生在已被激发至较高振动态的分子在激发后返回基态时。发射的光子获得能量，波长变短。
光散射过程产生的拉曼光谱通常被描述为样本的拉曼特征。就像我们的指纹一样，每种拉曼特征都是独一无二的，并根据为测量应用生成的数学模型分配一个或多个值。这些模型可以由用户在实验室中生成，但许多制造商会生成理论模型以缩短实施时间。值得注意的是，仔细建模和正确应用模型对拉曼测量的精确性至关重要。
拉曼分析仪的优势
拉曼光谱提供了持续监测工艺健康状况的有效手段。它可以验证每个阶段的化学成分，帮助您确保工艺处于优良运行状态。由于精心设计的拉曼系统可根据分析结果做出近乎即时的决策，因此可将返工次数和浪费降至较低。拉曼光谱还可以监测成品或接近成品的产品，尽可能地减少不合规格产品的再加工。
拉曼分析仪几乎不需要样本调节，有助于降低启动和持续维护成本。
还具有其他操作优势，包括：
- 几乎不需要样本调节，有助于降低启动和持续维护成本。
- 几乎不需要样本运输时间，大大减少了时延，提供近乎实时的分析
- 无需手动校准
- 在其使用寿命期间，维护需求很低，使您能够将劳动力集中在其他任务上
拉曼分析仪的缺点
拉曼分析仪的主要缺点是依赖模型来提供测量结果。气体混合物成分在线性回归分析中很容易区分，但液体分析则更具挑战性。液体模型的开发可能需要数月甚至数年的时间，这可能会延误实施并增加前期成本。
此外，拉曼光谱仪的灵敏度低于其他技术，通常只能测量到百万分之几。这意味着拉曼分析可能缺乏精确性，使其不太适合某些需要精确测量的应用。
拉曼分析的常见应用
拉曼光谱仪适用于广泛的工艺应用。
汽油混合。
拉曼光谱仪已被证明在汽油混合应用中相当有效。辛烷值、沸点和瑞德蒸汽压 (RVP) 都可以在汽油混合中使用拉曼光谱进行有效测量。例如，通过快速响应和精确分析，操作人员可以保持最终产品的适用辛烷值，同时尽可能地减少副产品。
天然气质量测量。
天然气中的碳氢化合物含量从微量到接近 100% 不等。天然气混合物中的惰性气体会降低其能量密度，从而降低其价值。拉曼光谱是快速精确测量天然气的理想选择，因为它不需要像传统气相色谱法那样分离天然气成分。
加氢处理和加氢裂化。
氢气在这些精炼作业中至关重要。当需要进行全成分分析时，拉曼光谱是一种很好的解决方案。在使用变压吸附装置之后，实时拉曼分析可帮助操作人员确保在次优产品流向下游之前适当脱氢。此外，拉曼光谱仪通常可以在比其他方法更高的压力下进行测量。这提高了将流体返回工艺而非火炬的可能性，有助于降低运行成本。
钻井勘探。
在钻探人员寻找石油和天然气储备时，优化钻探过程和支持操作人员的安全至关重要。钻探速度的提高要求更快的测量响应，而传统的测量技术（如气相色谱法）无法实现这一点。拉曼光谱仪能够同时测量碳氢化合物和非碳氢化合物分子，这也减少了对额外分析仪器的需求。
泥浆录井。
泥浆录井是指对钻探过程中钻出地表的岩屑、泥浆和气体进行测量和编目。监测泥浆的成分和特性对于优化钻探工艺和检查是否存在爆炸性混合气体至关重要。拉曼光谱仪提供的持续性监测可帮助操作人员做出明智的决策，从而提高效率，并有助于维护操作人员的安全。
考虑使用拉曼光谱仪持续性监测精炼厂燃料气体（通常是天然气和回收火炬气的混合物）的化学成分。
燃料气体的质量会因回收的火炬气的成分而迅速改变，导致使用燃料气体混合物的设备效率低下。具体来说，当燃料气体中的氢含量激增时，锅炉会出现火焰不稳定现象。
拉曼分析仪测量燃料气体中氢含量的响应时间短，可对燃料气体混合物进行持续性监测并快速实施变更，从而尽可能地减少进入工艺设备的富氢燃料气体并提高工艺效率。
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您的工艺分析需求与您的运营息息相关，拉曼工艺分析仪可以帮助您满足这些需求。如果您不确定这种类型的系统是否适合您，或者您想深入了解，我们的专家可以为您提供进一步的讨论。他们可以帮助评估您的需求，确定有影响力的工艺分析位置，并指导您选择有效的流体分析技术。
请浏览世伟洛克博客，揭示有关如何改进您工厂各部分取样实践的见解，并敬请关注我们工艺分析仪系列的下一篇文章。
