我國在線分析儀表及PAT技術的新進展

由于環保的要求，水質在線分析儀表及系統已經成了環保部門對轄區水質狀況進行實時監測的主要手段，已能夠實時、連續、穩定、可靠地提供準確、快速的監測數據。作為水質自動監測，還要實行遠程監控，達到掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況，預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制、排放達標情況等目的。在水質自動監控系統網絡中，中心站通過衛星和電話撥號兩種通訊方式實現對子站的實時監視，托管站也可以通過電話撥號方式實現對所托管子站的實時監控。其他經授權每個子站是一個獨立的水質自動監測系統，一般子站有一臺或多臺的多參數水質自動化分析儀組成，另有固定式子站和流動式子站（拖車—監測小屋）共三種。子站分采水單元，配水單元，分析單元，控制單元，子站站房及配套設置。

國內在水質氨氮監測等復雜儀表的深入研究方面也取得很多成果。如北京市化學工業研究院研制出自動化程度很高的智能分析系統，為環境管理提供了有力的監管工具，目前我國已有30多家企業有了認證合格的相關產品，國內在2003年也頒布了“氨氮水質自動分析儀技術要求”（HJ/T101-2003）標準，規定了地表水、工業污水和市政污水的基于電極法和分光光度法的氨氮水質自動分析儀的技術性能要求和性能試驗方法。

氣體在線分析儀表及系統

從環保的角度看，氣體在線分析儀表及系統比水質在線分析儀表及系統更為重要，大氣污染物排放標準等，從法規上要求安裝連續排放監測系統CEMS。近十余年間，我國固定污染源安裝了1.8萬套CEMS，具體標準有HJ/T75固定污染源煙氣排放連續監測技術規范、HJ/T76固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法以及HJ/T212污染源在線自動監控（監測）系統傳輸標準。


       目前還試點燃煤電廠排放煙氣中汞的連續自動監測、超聲波流速測定儀解決低流速（<=3m/s）煙氣測定、適應寬范圍氣體濃度的測定專項技術。此外，美國博純公司提供的一種創新的冷干直抽法CEMS樣氣預處理技術是樣氣除濕的好技術。實現由“點末端監控”向“全過程監控”的轉變，協調實驗室檢測項目、便攜式儀器檢測項目等控制工程網版權所有，適應新形勢下對生態文明的要求。

為了環保的需要，環保部已修改了《環境空氣質量標準》，將PM2.5列入環境空氣基本監測項目，有條件的城市均開展了大氣顆粒物PM2.5的監測。目前所用監測儀大部分是引進國外產品。為此，國內如青島佳明測控公司也進行了開發。目前國際上的監測方法有微量振蕩天平法和β射線法，β射線法按照輸出方式不同，分為實時方法和時均值方式。青島佳明測控公司就采用β射線法的實時顯示方式。該公司解決了計數器選擇和數據處理、等在煉油、石化、化工行業的應用在煉油、石化行業、在線分析儀表的選用越來越普遍，投資越來越上升。據中石化咨詢公司謝懷仁、石彥秋提供的數據顯示：某大型乙烯裝置，進口自控儀表設備費為2億元，進口在線分析儀表設備費為5000萬元，即4:1；某大型聚乙烯裝置，進口自控儀表設備費8000萬元，進口在線分析儀表設備費1700萬元，其中遠紅外總碳氫分析儀500萬元，在線氣相色譜儀500萬元，氧分析儀400萬元，水分析儀300萬元，即4:0.85；某大型硫磺回收裝置，進口自控儀表設備費500萬元，進口在線分析儀設備費250萬元，即2:1；某油品長輸管線分輸站，進口自控儀表設備費200萬元，進口在線分析儀設備費100萬元，即2:1。而在線分析儀主要集中在如下幾方面：在線質量分析儀（工業色譜、全鎦程分析儀、質譜儀等）、在線近紅外分析儀、工業核磁共振儀、放射性儀表（料位密度測量）以及環境監測和水質分析儀等。

通力分析自控技術公司羅海濤的“煉油過程應用在線分析技術提高油品品質和輕質油收率”的報告中，對油品質量在線分析工作進行了總結，主要產品有汽油鎦程在線分析儀、傾點在線分析儀、飽和蒸汽壓在線分析、粘度在線分析儀以及閃點在線分析儀等油品質量分析儀表，以及各類油品預處理系統、分析小屋及分析儀表成套系統、遠程工作站，先后在蘭州石化、新疆克拉瑪依、天津大港石化、大連石化、華北石化、湖南長嶺石化、廣州石化、上海高橋煉油廠、陜西榆林石化、洛陽石化、河北滄州石化、山東濟南石化、西安石化、新疆獨山子石化、武漢石化、江蘇清江石化、延安煉油廠等30個煉油企業得到了很好的應用。如武漢石化焦化柴油項目進行卡邊操作，柴油95%點由投用前平均357℃提前到了投用后363℃，平均提高了6℃，按每提高1℃即產生680萬元計算，柴油95%點提高了6℃，每年增加3500萬元以上的經濟效益。獨山子石化公司煉油廠加氫裂化車間羅祥生在“全鎦程在線分析儀在加氫裂化裝置中的應用探討”一文中指出，該廠60萬加氫裂化裝置采用了IDA系列全鎦程在線分析儀（通力產品），2011年10月底開始調試，2012年1月15日正式投用。至今運行平穩，實現生產過程在線質量監測、全塔優化控制，年經濟效益為1519.3萬元。

在醫藥、食品行業的應用

醫藥等行業對于在線分析儀表及系統的需求，從PAT過程分析技術來說，與石化等行業是相似的，特別是塔、釜、罐等工藝設備的測控，燃燒、冷卻等控制，節能環保的要求等，并無特別之處，但制藥流程后處理部分，如顆粒和藥丸干燥過程的測量控制，在線分析儀表及系統仍有用武之地。濟南金宏利實業公司董海平等人在“AOTF-NIR光譜技術在線測量G/att流化床濕度”一文中，介紹了顆粒和藥丸干燥過程的含水量和濕度的控制。作為現代制藥領域對濕度控制主要手段，流化床噴霧制粒是一種復雜的生產過程，物料含水量變動較大，藥物顆粒表的濕度和內部濕度準確的檢測是個難題。將近紅外（NIR）反射光譜法用于流化床干燥制粒，監測噴霧階段并可以測定干燥終點。通過在線紅外技術收集干燥不同階段產品的近紅外光譜圖，結合其它過程測量技術組合建立線性校正模型，可以實時監測干燥過程。具體采用luminar3075小型AOTF-NIR光譜儀（美國Brimrose公司），AOTF為聲光可調濾光器（Acousto-optictunablefilter），結構簡單，光學系統無移動性部件，體積小，集光能力強，波長切換快、重現性好，程序化的波長控制使得靈活性強，在現場使用廣泛。

結束語

在線分析儀表及系統在應用中成長，正逢其時，特別是CEMS帶動了大批民營企業興起，正在形成產業；在線分析技術（PAT），應該由制造商、設計研究院（研究設計院）、最終用戶合作，共同努力，讓它產生巨大的經濟效益和社會效益；以開放的精神，在國際合作的大背景下，把質量、品種及有自主知識產權的創新專項工作，踏實的搞上去。

現在比較多的談到傳感器，實際上在線分析儀器就是傳感器中的一種，取樣方式多了，模塊化了，微型化了，智能化了，就不會再把在線分析儀表與自動化儀表分家了。十二五期間，我們應乘傳感器的東風，首先在在線物性分析儀表和在線電化學式分析儀方面追上去。