挑戰

美國一家煉油廠計劃改進凝結水監測工藝，以避免被污染的凝結水導致設備故障，從而不得不進行設備維修和預防性維護。按照煉油廠的生產設施布局，大部分凝結水會在系統中相互混合，因此很難建立一套有效的監測計劃。煉油廠的最終方案是確保鍋爐補給水的清潔，并使凝結水回流。

煉油是一項需要使用大量能源和水的工藝。在操作大部分生產設備時，都需要對水進行冷卻和加熱，用產生的蒸汽進行蒸餾、裂解，與對有價值的產品的剝離。如果蒸汽被污染，就會降低傳熱效率，并腐蝕關鍵工藝設備。

快速、有效地監測凝結水中的關鍵污染物，對確保生產時間和提高生產效率來說至關重要。煉油過程中，產品和多種工藝流體都是有機物，因此有機物監測已被證明在確定水的純度和用途時起到重要作用。有機物的濃度以總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）為測量單位，通常用保留個位數的mg/L（毫克/升）單位，有時用保留百位數的??g/L（微克/升）更小單位來避免下游工藝污染。監測系統必須快速提供關鍵點位的檢測結果，并具有很好的靈敏度與穩定性，以幫助操作人員自信地做出有數據依據的決策。

解決方案

煉油廠有多種技術選擇來監測回流凝結水的水質。有些監測技術檢測特定污染物，有些監測技術則檢測總體污染物。煉油廠使用的水會持續暴露于碳氫化合物中，因此煉油廠希望采用一種能夠檢測所有輕質和重質碳氫化合物的強健技術。

如今全球已有無數煉油廠采用TOC分析法來進行可靠、快速的在線檢測，在幾分鐘內即可檢測到全部有機污染物。TOC分析法可以檢測油、碳氫化合物、以及其它來自于廢水處理、生產工藝、產品分解的有機化合物。TOC分析法只要求極少的樣品制備和簡單的儀器維護，這與人們對這種全面性檢測技術的想象相反。TOC分析法還無縫整合了標準功能配置和儀器校準。

不同于其它TOC檢測技術，Sievers M5310 C標準方法所采用的檢測技術甚至能在標準操作模式下檢測溶解的揮發性有機物這樣具挑戰性的基質¹。在分析周期中，Sievers M5310 C分析儀讓樣品通過氣體滲透膜對分析儀內循環的去離子水進行補償，從而檢測出無機碳（IC，Inorganic Carbon）濃度。由于液體界面兩側有濃度梯度，樣品中的CO₂會擴散到去離子水中，使分析儀能夠精確檢測出來由此產生的微小電導率變化，并與初始CO₂濃度相關聯。M5310 C用類似方法同時檢測總碳（TC，Total Carbon）濃度，但先將樣品進行紫外過硫酸鹽氧化，使樣品中的所有有機化合物轉化為CO₂。在確定了TC和IC濃度之后，就可以用減法來簡單地計算出TOC，即TC-IC=TOC。

對于IC濃度較高的樣品，M5310 C分析儀內置的無機碳去除器（ICR，Inorganic Carbon Remover）可以在進行分析之前先降低IC濃度。如果關閉ICR，M5310 C可以高精度地檢測樣品中的IC或溶解的CO₂、CO₃^2-、HCO_3-。電導率檢測是在CO₂選擇性膜后面進行的，因此M5310 C能夠適應樣品pH值和電導率的波動。此款分析儀為用戶提供可靠的監測數據，幫助用戶進行實時工藝決策。

不使用選擇性膜而直接檢測TOC的儀器都會受到pH值和電導率波動的干擾，報告假陽性或假陰性結果，有損于煉油廠的正常生產。用非色散紅外檢測（NDIR，Non-Dispersive Infrared Detection）技術來檢測不可吹除有機碳（NPOC，Non-Purgeable Organic Carbon）的TOC分析儀在“微克每升（μg/L）”級別碳濃度下有分析時間過長和準確度過低的缺點。

結果

Sievers M5310 C TOC分析儀的成功演示使該煉油廠決定購買多臺此款分析儀，安裝在回流凝結水的多個關鍵監測點上。M5310 C有實驗室型、便攜式、在線型三種配置，采用相同的檢測技術，能夠滿足各種不同的應用和安裝現場要求。在該煉油廠，M5310 C便攜式分析儀被證明易于在取樣點之間自由移動，提供連續的檢測數據。M5310 C的檢測結果穩定，靈敏度高，維護要求低，用戶界面直觀，這些優點使得此款分析儀成為煉油廠節約能源和水、保護生產設備的理想工具。