1. 轻烯烃产业的重要地位与发展趋势
轻烯烃主要指乙烯、丙烯和丁二烯，是现代工业的重要基础原料。作为单体，轻烯烃可以用来制造各种基本的有机材料，包括聚乙烯、苯乙烯、聚丙烯、环氧丙烷等。乙烯基产品占石化产品的75%以上，轻烯烃产业在国民经济中占有重要地位。
乙烯产能是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。2022年，我国乙烯产能已增长至4675万吨/年，首次超越美国成为全球第一。根据《中国石化》报道，未来我国乙烯产能仍将进一步增长，预计到2030年将增长至8387万吨/年，占全球新增总产能的58%。
2. 蒸汽裂解制备轻烯烃的裂解气在线检测需求与痛点
目前，以石油烃(ting)(ting)类(lei)为原料(liao)的管式炉(lu)蒸汽裂解工艺提(ti)供了(le)全球97%的乙烯(xi)产能。在(zai)裂解炉(lu)装置中，烃(ting)(ting)类(lei)原料(liao)经预热后与稀释蒸汽混合进(jin)入高温辐射段炉(lu)管发生裂解反应(ying)，裂解气(qi)在(zai)750-890℃下离(li)(li)开(kai)辐射段炉(lu)管，并(bing)迅速(su)经过淬(cui)火段冷却以防(fang)止(zhi)发生二(er)次反应(yin🎉g)（如图(tu)1）。裂解气(qi)组成(cheng)较(jiao)为复杂(za)，包含甲烷、乙烷、乙烯(xi)、丙烷、丙烯(xi)、丁(ding)烯(xi)、丁(ding)二(er)烯(xi)和芳烃(ting)(ting)等(deng)烃(ting)(ting)类(lei)组分(fen)及(ji)少量(liang)其它气(qi)体(ti)，对(dui)其进(jin)行分(fen)离(li)(li)提(ti)纯即可得(de)到各种轻烯(xi)烃(ting)(ting)及(ji)副产物。
3. 新一代激光拉曼光谱气体分析仪
拉曼(man)效应(ying)是指入射(she)光(guang)(guang)照射(she)到(dao)物质(zhi)(zhi)上会产生(sheng)一(yi)种发生(sheng)频率(lv)跃迁的(de)(de)(de)拉曼(man)散射(she)光(guang)(guang)，其(qi)跃迁频率(lv)变(bian)化大小具(ju)有物质(zhi)(zhi)成分(fen)的(de)(de)(de)特(te)异性，其(qi)光(guang)(guang)强(qiang)大小与物质(zhi)(zhi)成分(fen)浓度呈正(zheng)相关。因此(ci)，使用(yong)固定频率(lv)入射(she)光(guang)(guang)照射(she)物质(zhi)(zhi)时，通过(guo)探(tan)测(ce)拉曼(man)散射(she)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)频率(lv)变(bian)化及光(guang)(guang)强(qiang)，可以同(tong)时定量分(fen)析多种不同(tong)物质(zhi🤪)(zhi)成分(fen)。拉曼(man)散射(she)光(guang)(guang)光(guang)(guang)强(qiang)较弱而难以检测(ce)，但随着高强(qiang)度激(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)商业(ye)化，激(ji)光(guang)(guang)拉曼(man)光(guang)(guang)谱(pu)法(fa)已逐渐用(yong)于固体(ti)(ti)、液体(ti)(ti)和(he)气体(ti)(ti)物质(zhi)(zhi)成分(fen)定性与定量分(fen)析。激(ji)光(guang)(guang)拉曼(man)光(guang)(guang)谱(pu)法(fa)可同(tong)时分(fen)析除单(dan)原(yuan)子气体(ti)(ti)之外的(de)(de)(de)所(suo)有气体(ti)(ti)，且具(ju)有精度高和(he)响应(ying)快的(de)(de)(de)特(te)点，尤(you)其(qi)适用(yong)于混合气体(ti)(ti)多组分(fen)在(zai)线检测(ce)。
四方仪器(qi)依(yi)托核心气(qi)体(ti)(ti)传感(gan)技术平(ping)台，在国家重(zhong)大科(ke)学仪器(qi)设备开发(fa)(fa)专项“激(ji)光(guang)拉(la)曼光(guang)谱气(qi)体(ti)(ti)分(fen)析(xi)仪的(de)研发(fa)(fa)与(yu)应用(yong)”（2012YQ160007）支持(chi)下，成功开发(fa)(fa)了具有自主知识产权的(de)激(ji)光(guang)拉(la)曼光(guang)谱气(qi)体(ti)(ti)分(fen)析(xi)传感(gan)器(qi)模组，并(bing)于2018年首(shou)次推出(chu)了商业(ye)化产品LRGA-6000激(ji)光(guang)拉(la)曼光(guang)谱气(qi)体(ti)(ti)分(fen)析(xi)仪。近年来，LRGA-6000逐渐(ji𓆉an)获得工(gong)业(ye)领域♎市(shi)场(chang)(chang)认可，已(yi)广泛应用(yong)于蒸汽裂(lie)解制乙烯、废旧轮胎(tai)裂(lie)解制炭黑、天然气(qi)裂(lie)解制乙炔、煤气(qi)化制乙二醇、天然气(qi)开采及锂(li)电池热(re)失控产气(qi)机理等场(chang)(chang)景下的(de)过程气(qi)体(ti)(ti)多组分(fen)在线检测。
为(wei)了更好满(man)足工业过程控制(zhi)多组分(fen)气(qi)体(ti)检测(ce)的实际应用需求，四方(fang)仪器(qi)新开(kai)发了LRGA-3200EX原位激光拉曼光谱(pu)气(qi☂)体(ti)分(fen)析仪（图3）。LRGA-3200EX主要由取(qu)样装置、原位测(ce)量探头、光纤、激光拉曼光谱(pu)分(fen)析仪和系统软件组成，具有测(ce)量气(qi)体(ti)物种多、功能全面、安装方(fang)便、快速、准确等特点。
图4 烯烃(ting)裂解(jie)气(qi)的(de)拉曼光谱图
表1 烯烃(ting)裂(li♏e)解(jie)(jie)气在线检测应用需求(qiu)及(ji)三种(zhong)解(jie)(jie)决(jue)方案的技🌺术对比
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广泛应用意愿 |
气质联用色谱法 |
质谱法 |
激光行业拉曼光谱分析法 （LRGA-3200EX） |
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原位预估 |
吸取冷干法，结构的复杂的，调整有毒气体組成 |
吸取冷干法，设备构造繁琐，转变混合气体根据 |
原位热湿法，节构简略，不转换的气体构成的 |
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适用人群非常复杂过量空气系数挑戰：温度、各类高压、水分含量、高尘、含灼伤性气休 |
含(han)耐强腐蚀性空气(qi)便捷丢失预治理(li) 单元(yuan)式；雾气(qi)过高(gao)时(shi)，预治理(li) 时(shi)未立刻没有响应，色谱(pu)仪“见🦂水就坏” |
含被(bei)强腐蚀性气(qi)(qi)物简易破(po)坏预正确治(zhi)理(li)模块；湿(shi)气(qi)(qi)过高时，预正确治(zhi)理(li)时未迅速积极地响应，质谱仪“一旦碰到ꦰ水就坏” |
原位温度高高压低压高湿測量，不必须 较为复杂的除水控制系统，不受到蒸气应响，抗污性比较强 |
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精确测量几种其他气体成分 |
H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4s |
H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4s、C5+等 |
H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4s |
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在线测量精确度 |
非线性准确无误度＜1%满满量程 相对性准确度＜0.5% |
规则化精准度＜1%满示值 相对于计算精度＜0.1% |
平滑确切度＜1%满测量范围 相对比较计算精度＜0.5% |
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启用稳固 |
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回应快 |
初(chu)始(shi)化失败慢，单流路在线(xian)测量的周期＞10min |
相应快，单流路侧量阶段(duan)约为30s |
回应快，单流路侧量(liang)生长期为5s |
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维保量小 |
维保量大；必须要按时规定 |
系统维护量不小且系统难性好 |
维修保养量不高；不是需要校零 |
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卫生高 |
定量分析小屋都要安装使用在检测的点附近小区，以至于实际操作师有几率使用隐患有毒气体 |
分折小屋所需装设在测量方法点附近小区，而有操作流程人工有可能性交往隐患乙炔气 |
因光纤(xian)传输总(zong)长度高(gao)达15✤0m，探讨仪主机箱可离开侧量点按照💙在健康区，而能(neng)作业(ye)健康性(xing)较(jiao)高(gao) |
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价格低 |
系统多少钱非常非常昂贵，医疗耗材和维修保养制造费较高 |
机器收费非常的高昂，检修制造费较高 |
设配性价此低，保护投资成本较低 |
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