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Prima PRO プロセス質量分析計 炭化水素処理

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Prima PROとSentinel PRO 次世代の幕開け

Prima PRO プロセス質量分析計(MS)は、複数のガス処理流路を精密に分析できるので、生産量が増加します。また、ガス組成をオンラインで迅速かつ完璧に分析できることも証明済みです。メンテナンスは最低限で済み、操作性にも優れ、信頼性が高いデータを分散制御システム(DCS)にリアルタイムでご提供できるため、確実に投資の採算が取れます。

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ドキュメント名 Prima PRO プロセス質量分析計 炭化水素処理
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E P M プロセス質量分析計 炭化水素処理 ROAの向上に貢献
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質量分析のスピードでプラントを最適化 世界中の設置済みサイトで実証されたテクノロジー 高速かつ正確で包括的なガス分析データにより、モデル予測制御システムをリアルタイムに更新することが可能です。その結果、最適 な生産ユニットと最大の収益性がもたらされます。世界中の炭化水素処理プラントでは、Thermo ScientificTMプロセス質量分析計を用 いて多岐にわたる化学的な生産プロセスを最適化し、逸散排出をモニタリングしています。Thermo Scientific Prima PROおよび Thermo Scientific Sentinel PRO 質量分析計は、今日の近代的な統合化学生産プラントにおけるアプリケーション固有のニーズを満 たすべく設計されており、多くの生産ユニットにおけるオペレーションを確実に改善します。 図1:炭化水素処理の流れ(プロセス質量分析により大きな効果が見込まれる生産ユニットを抽出) MTBEプラント メチル tert‐ブチルエーテル メタノールプラント 酢酸プラント 酢酸 蒸気改質装置 合成ガス メタノール アンモニアプラント アンモニア PBプラント 低硫黄ディーゼル 天然ガス 水素プラント 水素 PVCプラント ポリ塩化ビニール EDCプラント ガス処理プラント 二塩化エチレン 高密度ポリエチレン エチレン PEプラント エタン 直鎖状低密度ポリエチレン エチレンオキシド プロパン EO-EGプラント エチレングリコール プロピレン PPプラント ポリプロピレン オレフィン(アルケン) プラント ブタジエン ABSプラント 合成ゴム ブチレン PBプラント ポリブチレン RPG ベンゼンプラント ベンゼン 2
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Prima PROとSentinel PRO 次世代の幕開け 次世代型Prima PROとSentinel PROは、30年以上にわたる質量 分析での成果を踏まえ、下記のような炭化水素関連の困難なアプ リケーションに対処できるよう設計されています。 • 天 然ガスの処理 • オ レフィンの生産 • 分 解炉の最適化 • エ チレンオキシド/エチレングリコール • ポ リオレフィンの生産 • ア ンモニアの生産 • 毒 性のあるVOCの逸散排出 Prima PRO プロセス質量分析計(MS)は、複数のガス処理流路 を精密に分析できるので、生産量が増加します。また、ガス組成 をオンラインで迅速かつ完璧に分析できることも証明済みです。 メンテナンスは最低限で済み、操作性にも優れ、信頼性が高い データを分散制御システム(DCS)にリアルタイムでご提供できる ため、確実に投資の採算が取れます。Sentinel PRO 環境質量分析 計は、 Prima PRO と同じプラットホームに構築されており、Prima PROと同様の利便性を数多くご提供します。そして、Sentinel PROの設計の主眼は、逸散排出のピンポイントな環境モニタリン グニーズに応えることにあります。60 ~ 120個のサンプルポイン トを半連続的に高い検出能でモニタリングできるため、規制に合 わせるだけでなく、漏れを確実に検出しプラントの安全性を高める ことが可能です。さらに、Sentinel PROとPrima PROは、1台で 複数のガスクロマトグラフ(GC)システムに代替できるため、サン プル処理の時間が短縮し、メンテナンスも容易になり、そして何よ りも全体の資本コストが削減されます。 動作原理 走査式扇形磁場型MSは、Prima PROとSentinel PROの基幹と なる技術であり、安定的で高速なガス分析に最適なテクノロジー です。このテクノロジーを用いて、サンプル調整システムからガス を継続して取り出し、多流路注入口からイオン源に送り、分子のイ オン化とフラグメント化を行います。イオンは高いエネルギーで加 速され電磁質量フィルターに入り、選択イオンが検出器でカウント されます。フラグメント化した分子からは、「指紋」とも言うべき非 常に再現性の高いスペクトルが描出されるので、分子量の似てい 投資収益率(ROI)の向上 るガスを非常に正確に干渉なく測定することができます。ガス濃度 データ、発熱量や炭素収支などの派生値を、搭載されているコン • 高 速(1ポイントにつき1 ~ 20秒)オンラインガス分析により、 トローラーから、業界標準の各種プロトコルを介してプロセス制御 プロセス動態を正確に追跡 システムに直接伝えます。堅牢なフォールトトレラント設計により、 • 包 括的なガス組成分析により、多量のデータを高度プロセス 概して99.7%を超える稼働率を達成する一方で、メンテナンスは 制御(APC)モデルに提供 大幅に減少します。 • 3 0 ~ 90日間隔のキャリブレーション(自動)による安定動作 • 信 頼性が高く、フォールトトレラント設計により99.7%を超え る稼働率を達成 • 狭 い場所に設置可能で広いシェルターは不要 • メ ンテナンス要件が最小限なので稼動コストが低減 3
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1台のPrima PROが10台のクロマトグラフに匹敵 天然ガスの処理 ス除去ユニットで取り除きます。硫黄は硫黄ユニット(またはクラウ スユニット)で回収します。このユニットでは、熱と触媒による二段 注入する生ガスは、近くのガス田が出所だったり、別の種類の処理 階の処理を行い、H2Sを元素硫黄に変換します。残存ガスである で発生した産物( 精製オフガス) だったり、油田から付随ガスとして 排ガスは、残留H2Sとして処理し焼却処分します。 収集したものだったりします。その結果、ガスプラントに注入する 生ガスは、水蒸気および微量の水銀と窒素を取り除いてから、ガ ガス流の組成と量はそれぞれ大きく異なります。一般的に天然ガス スプラントで残留ガス、エタン、プロパン、ブタン、天然ガソリン の構成は、85%がメタン、残りはさまざまな量の天然液状ガス 生産物に分留します。分留トレインのさまざまな段階で、主に沸点 (NGL)です。天然液状ガスには、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)、 の差を利用して個々のパラフィンを分離します。 ノルマルブタン(n-C4H10)、イソブタン(i-C4H10)、ペンタン、高分 子量炭化水素(C5+)、不活性ガス(通常窒素とヘリウムを指す)、お Prima PROの高速で正確なガス組成分析 よび硫化水素(H2S)や二酸化炭素(CO2)などの酸性ガスなどがあり を使用すれば、既述のプロセスガスの特性を非常に正 ます。天然液状ガスは、膜技術や水性アミン溶液を用いて酸性ガ Prima PRO 確に素早くオンラインで分析することができます。これらの特性 は、完全かつ正確な組成分析、および算出される発熱量(総量と 表 1:天然ガス分析での代表的な性能仕様 正味量)、濃度、比重、ウォッベ指数、量論空気量、燃焼に必要な ガス成分 モル濃度(%) 絶対精度(%) 空気量指数(CARI)などです。CARI 値は、ガスを処理プラントで CO2 6.000 0.005 燃やす際の燃焼制御に使用します。またPrima PRO により、さま CH4 84.849 0.010 ざまな製造プロセスの制御に使用する物質バランス方程式へ正確 N2 0.100 0.005 C H 5.500 0.003 なガス組成が入力されます。Prima PROには、さらに下記の利点 2 6 C H 1.000 0.001 があります。 3 8 n-C4H10 0.500 0.001 • エネルギー消費(燃料ガスと電力)の削減 i-C4H10 0.500 0.001 • 液体回収率の向上 n-C5H12 0.200 0.001 • 生産物のエネルギー価の正確な測定 i-C5H12 0.200 0.001 • 環境への排出量の低減 C6H14 0.100 0.001 H2S 0.001 0.00005 注 :精度は分析時間を 15秒と仮定し、24時間にわたり観察して得られる標準偏差   を意味します。 図2:天然ガス処理の流れ ガス井戸 元素硫黄 MMS 硫黄ユニット MMS 排ガス処理 MMS 焼却炉 酸性ガス 酸性ガス除去 MMS 脱水 MMS 水銀除去 窒素排出 MMS 分留トレイン MS NGL回収 MMS 凝縮/水分 の除去 MMS エタン MMS 天然ガスパイプライン MMS プロパン 廃水 MMS ブタン C5+ MS 質量分析計の測定対象となり得るサンプルポイント 4
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オレフィンの生産 適した芳香族炭化水素に富む生産物も生成されます。分解温度つ まりシビアリティが高いほど、エチレンやベンゼンの生成に有利で 一般的にオレフィンプラントは、分解炉と分留トレインという二つ あるのに対し、シビアリティが低いほどプロピレン、C4-炭化水素、 の基本部分に分かれます。エチレンの分解炉や熱分解燃炉では、 液状生産物の量が相対的に増えます。 飽和した炭化水素を、それより小さい不飽和炭化水素に分解しま このプロセスでは、コークスが煙管や分解コイルの壁に徐々に沈 す。エチレン、プロピレン、ブチレンなどの軽いアルケン(オレ 着します。それに伴って、熱の伝達が炭素の層により制限され圧 フィン)を生産する第一の工業手法は蒸気分解です。このプロセス 力が降下するため、反応炉の効率は低下します。反応条件は、 では、ガス状または液状の炭化水素フィード(* ナフサ、LPG、水 コークスの沈着率が最小になるよう設定されます。動力学的モデ 素化分解した真空軽油、単一エタン/プロパンの混合物)を蒸気で ルを用いてコークス層の厚さを予測し、分解炉の温度に対する分 希釈し、分解炉で短時間加熱します。一般的に反応温度は非常に 解シビアリティ効果を予想することができます。通常、蒸気分解炉 高温(最大850°C)であり、反応時間は1秒未満に制限されます。 は数カ月間稼動したらデコーキングを行う必要があります。デコー 近代的な分解炉の滞留時間はミリ秒単位に短縮され、その結果ガ キングでは、分解炉を分留トレインから隔絶する必要があります。 スの速度が超音速となり、目標生産物の生産量が増加します。分 蒸気または蒸気と空気の混合物を分解炉のコイルを通して流し、 解温度に達すると、輸送ラインの熱交換器でガスを速やかに急冷 硬い炭素層を一酸化炭素と二酸化炭素に変換します。この反応が し反応を止めます。反応で生じる生産量は、フィードの組成、炭 完了すれば、分解炉を再稼動させることができます。もう一つの 化水素と蒸気の比率、分解温度、分解炉に滞留する時間により変 方法として、オフラインでの低温の機械的な方法も有効です。こ わります。 の方法では、苛性洗浄液を吹きつけ炭素沈着物をコイルから取り エタン、LPG、軽質ナフサなどの軽い炭化水素のフィードでは、 除きます。どちらの方法でも、分解炉はデコーキング中の最低27 エチレン、プロピレン、ブタジエンなどの軽いアルケンに富む生産 時間は稼動できません。次の項で、Prima PROを用いて分解炉 品目が生成されます。ナフサや精製液のフィードでは前述の軽い を最適化する方法について説明します。 アルケンも一部生成されますが、熱分解ガソリンや燃料オイルに *フィード(FEED):Front End Engineering Design 図3:分解炉 還流サンプル調節器 質量分析計へ 排気筒 急冷 圧縮 酸性ガスの除去 予熱フィードストック フィードストック 再循環 再循環 蒸気 蒸気 ボイラー給水 熱交換器 対流部(+600°C) ウォールバーナー 分解炉(+850°C ~ +900°C) 炉床式バーナー 5
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操作性とメンテナンス性を確保したまま生産量を拡大 分解炉最適化の基本原理 度は高速なので、プロセス質量分析計(MS) 1台で 5台のGCに 匹敵します。サンプルの測定間隔は6分から2分に短縮され、そ 生産量は常に多くの要因に左右されます。たとえば、フィードストッ の結果、収率がさらに2%拡大します。また、非常に動的なプロ クの組成、希釈蒸気の流れ、炭化水素の流れ、コイル温度分布 セスでは速度が重要なため、GCではC1からC3までしか分析でき (バーナー燃焼率、燃料エネルギー成分)、分解炉の通風、分解コ ないことにも注意する必要があります。GCでも実際の分解シビ イルのコークス組成などの要因です。モデル予測制御(MPC)では、 アリティ指標の測定には十分ですが、重炭化水素の凝集および重 コイル出口の温度やフィード流量などの多くの測定パラメーターに 合で生じるコークスの沈着速度を動力学的モデルで正確に予測す 基づき、これらの要因の変動を予測します。続いて温度と滞留時 るためのデータは十分に入手できません。従って通常の施設で 間を最適化し、コークスの沈着速度を最低に抑えるとともに、目的 は、GCを追加してC1からC4までの拡張分析を時間をかけて行い、 とするオレフィンの生産量を最大にすることができます。莫大な数 動力学的モデル向けのデータを入手しています。液体供給分解 のプロセス変数間の関係は複雑ですが、一般的に分解シビアリティ 炉では、動力学的シビアリティ係数(KSF)の計算にC5の分析が必 が低すぎるとエチレンの生産量が少なくなります。その反面、分解 要なため、さらに拡張して分析を行う必要があります。KSFは、 シビアリティが高すぎるとコークスの沈着速度が上がり、生産量の 市況に応じて特定のオレフィン生産を最適化するために利用され 低下は避けられません。 ます(表2)。拡張分析用の追加GCは、1台の GCで4 ~ 5基の分 分解シビアリティテクノロジーの比較 解炉をモニタリングできるよう、通常多重化されます。しかし Prima PROなら、装置を追加せずに分解炉の排出物組成を1台 図5aに、組成に関するフィードバックなしで動態モデルを使用する で完全にモニタリングすることが可能です。 と、実際の分解シビアリティがどのように経時変化するかを示しま Prima PROの拡張分析は、還流サンプル調節システムで通常取 す。フィードバックなしの場合、ガス供給ユニットでのエチレンの り除かれる重炭化水素を追加モニタリングすることも可能です。 典型的な収率はおよそ62%になります。 このデータにより、サンプルコンディショニングシステム(SCS)で 図5bに、ガスクロマトグラフ(GC)をオンラインで使用し、実際の 破過が起きた場合に備えてメンテナンス予測を行うことができる 分解シビアリティ指数(プロピレン/エチレンの比率、プロピレン/ ため、オペレーションの信頼性を高められます。 メタンの比率)を測定した際にもたらされる有益な効果を示しま す。6分間隔で定期的に測定することで緻密な制御が可能になり、 表2 :目標とする動力学的シビアリティ係数 シビアリティの設定ポイントを高くすることができます。これによ KSF 生産量を最大化する生産物 り、ガス供給分解器による収率が概して5%増加します。このよう な理由から、世界中のエチレンユニットのほとんどで、プロセス制 1.7 プロピレン 御にプロセスGCが利用されています。 2.3 ブタジエン 図5c に、GCの代わりにPrima PROを使用すると、どのように一 2.7 結合オレフィン 層緻密に制御が可能になるかを示します。Prima PROの処理速 3.9 エチレン 図4:GCとMSで測定したエチレン濃度 27.8 27.6 27.4 27.2 27.0 26.8 典型的なガスクロマトグラフデータ 質量分析計のデータ 26.6 0 25 50 75 100 125 150 経過時間(分) 6 モル(%)
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分解シビアリティ結果 図5a:オンライン分析なし フィードストックとガス速度の変化により生じる変動 過剰なコークス化 62%の C2H4 収率 低収率 0 25 50 75 100 125 150 175 200 経過時間(分) 図5b:GCを使用した場合 1台のガスクロマトグラフで分解炉一基のC1 ~ C3を6分ごとに測定 過剰なコークス化 67%の C2H4 収率 低収率 0 25 50 75 100 125 150 175 200 経過時間(分) 図5c:MSを使用した場合 1台の質量分析計で分解炉5基のC1 ~ C7を2分ごとに測定 過剰なコークス化 69%の C2H4 収率 低収率 0 25 50 75 100 125 150 175 200 経過時間(分)
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1/3のコストで卓越した分析性能を発揮 分解シビアリティ制御に関する費用対効果分析 Prima PROのソリューション プロセスGCのソリューション 図6は、60個のサンプルポートと24個のキャリブレーションポートを 図7に、分解シビアリティ制御に10台のGCを設置し、動力学的モ 搭載したPrima PROです。同等な構成のMSを2台用いると、図7 デルにデータを送るため拡張分析用GCを5台追加した場合の典型 に示す15台のGCに匹敵します。資本コストに占める割合はおよそ 的な構成例を示します。これらのGCの資本コストは、およそ1億 33%ですが、卓越した分析性能を発揮します。また、2台のPrima 円となります。またこれらのシステムは、どのような天候でも維持 PROは比較的安価なシェルターにも設置可能で、このシェルター 可能である必要があります。一部のGCは全天候型で、広くて高価 の価格はGC用のシェルター価格のおよそ25%です。メンテナンス なシェルターを必要とせず屋外に設置可能ですが、そうでないGC コストもGC使用のソリューションのおよそ20%で済み、大幅に節 もあります。プレハブのシェルターに、配管・配線完備の組み立て 減されます。Prima PROはキャリブレーションガスの消費量が多く システムを据え付け、必要なインフラや通信設備もあらかじめすべ なりますが、GC の初期費用や継続的なメンテナンスコストに比べ て整備されているとします。この想定下の環境はメンテナンス担当 れば、ガスに伴うコストはごくわずかです。さらにPrima PROは液 者にとって完璧ですが、欠点は、広いシェルターには高いコストが 体水素燃料もヘリウムキャリアーガスも不要なので、より経済的な かかることです。維持するGCが多数ある場合、所有コストの総計 ソリューションと言えます。 は莫大です。キャリアーガス、燃料ガス、キャリブレーションガスの ほか、GC1台につき1年でおよそ 70万円かかります。 図6:60個のサンプルポートと   24個のキャリブレーションポートを搭載した質量分析計 図7:10基のエチレン分解炉に対応可能な典型的なGC構成例 8
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エチレンオキシド/エチレングリコール 表 3:EO/EGに関する代表的な性能仕様 エチレンオキシド(EO)は、酸化銀の触媒上でエチレンを直接酸化 ガス成分 モル濃度 絶対精度(%) することで生産します。EO分子は反応性が高いため、運ばれやす CH4 45.50 % 0.03 いエチレングリコールとよく結合します。エチレン、圧縮酸素、循 N2 2.00 % 0.03 環ガスは予熱してから、酸化銀の触媒を入れた管状リアクターの一 C H 25.00 % 0.02 つに注入します。CO2とH2O以外の目標分子の生産における選択 2 4 C H 1.00 % 0 .005 性は、塩素化合物を追加すると向上します。触媒の働きは経時的 2 6 に低下するため、反応温度を徐々に上げる必要があります。リアク O2 5.00 % 0.005 ターの燃焼限界を引き上げるには、メタンを追加します。 Ar 10.00 % 0.01 EO 1.50 % 0 .005 Prima PROの最適なガス分析ソリューション CO2 10.00 % 0.008 塩化メチル 3.00 ppm 0 .20 Prima PROは、選択性を正確に測定し、正確性を担保するため炭 塩化ビニル 3.00 ppm 0.20 素と酸素の分子バランスを測定することにより、ガス分析プロセス 塩化エチル 3.00 ppm 0.20 を最適化することができます。通常、塩化物の追加は収集した 塩化アリル 3.00 ppm 0 .20 データを基に制御されます。Prima PROは、触媒の作用効率を高 注 :精度は分析時間を 15秒と仮定し、24時間にわたり観察して得られる標準 めることを目的とする触媒開発研究に最適なテクノロジーでもあり   偏差を意味します。 ます。 図8:典型的なエチレンオキシドユニットの概略図 循環ガス MMS 軽留分 エチレンを供給 エチレン MMS オキシド リアクター出口 EO吸着器 MMS MMS エチレンオキシド 蒸気 圧縮器出口 CO MMS 2 回収塔 リアクター EO CO2 吸着器 吸着器 循環ガス MMS EO 回収塔 リアクター入口 MMS 蒸気 MMS 質量分析計の測定対象となり得るサンプルポイント 9
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生産物の品質水準の向上 図9:高密度ポリエチレン(HDPE)および直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE) HDPE LLDPE ポリオレフィンの生産 Prima PROの正確で高速な多流路のモニタリング ポリエチレン(PE)は、主に密度と分岐構造に基づき複数の種類に 図10に、ある実験で作成したデータを示します。五つのプロセス 分類されます。PE の機械的性質は、分岐の範囲や種類、結晶構 流路をモニタリングするようPrima PROを設定し、リアクター 造、分子量などの変数により大きく変わります。HDPE の分岐度 フィードのガス組成をモニタリングするために集めたGCデータと比 は低いため、分子間の力が強く引張強度も大きいです。触媒と反 較しました。明らかに、Prima PROはGCよりも正確に水素/エチ 応条件を適切に選ぶと、分岐を確実に無くすことができます。 レン比の変動を追跡しています。また、Prima PROは五つのプロ LLDPEは、多数の短枝を持つ実質的に直鎖状のポリマーであり、 セス流路を測定しているにも関わらす、一つの流路を測定するGC 一般的に、エチレンを短鎖アルファオレフィン(1-ブテン、1-ヘキ よりも9倍速いスピードでDCS(Distributed Control System)を更 セン、1-オクテン)に共重合させて作成します。1台または2台の流 新しています。最初の40個のPMSデータポイントでは、GCデータ 動床気相リアクターを用いるスイングプロセスにより、あらゆる種 を用いて比率を制御するようDCSで試行されています。Prima 類のポリマーを生産することができます。重合リアクターには、エ PROのデータによる制御に切り替えると比率の変動が大幅に改善 チレン、水素、コモノマー、循環ガスを供給します。ポリマーの品 され、下記の利点がもたらされます。 質はガス組成により制御するため、オンラインで正確に分析するこ • 生産品質の一貫性が向上 とが必要です。 • 分子量分布のばらつきが低下 • 不良品の量が減少 • 動力学的安定性が向上 図10:プロセスガスクロマトグラフ制御とプロセス質量分析制御の比較 GCデータを制御に使用 MSデータを制御に使用 0.0040 目標比率:2.0 0.0035 GC制御下の比率:0.00194 MS制御下の比率:0.002004 0.0030 0.0025 0.0020 31.4% 7.2% 0.0015 0.0010 質量分析計のデータ(40秒周期、五つのサンプル流路) 0.0005 ガスクロマトグラフのデータ(6分周期、一つのサンプル流路) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 分析数 10 H2/C2(モル比)
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アンモニアの生産 Prima PROの安定的で信頼性の高いオンラインのガス分析 炭化水素フィードの流れから硫黄を取り除き、水素とCOを生成する •可能な限り正確にフィードガス組成を測定し発熱量を計算、また ため、その後ニッケルベースの触媒上で蒸気と混合します。触媒を 蒸気と炭素の比率を緻密に制御(±0.01%)することでエネルギー 保護するため、蒸気と炭素の比率を3:1より大きく保ち、元素炭素 の消費量を節減 の形成を最小に抑えます。未反応のメタン(スリップ)も、改質装置 • 水素/窒素の比率を緻密に制御(±0.003%)することで生産量を の性能が最大になるよう、低レベルに制御する必要があります。二 最大化 次改質装置では、水素/窒素の比率を3:1にするために、比率を制 • メタン(スリップ)を正確に測定することで生産コストを削減 御したうえで空気を送ります。COのほとんどは空気中の酸素により • サンプルレートが高い(2分以内に10 ~ 12の流れを処理)ため、 酸化されCO2となります。残りのCOは、蒸気を追加してCO2と水 低速なGCや安定性が低いMSによる制御と比べ、生産量が1 ~ 素に変換します。次に吸着器でCO2の大半を取り除き、触媒を介し 2%増加 て微量の炭素をメタンに変換します。転換炉のフィードガスを循環 • 非常に低い所有コスト ガスと混合し、NH3への変換効率を最大にするため、H:Nの比率を • 短期間で投資を回収 転換炉の入口で緻密に制御します。空気フィードに含まれる不活性 ガス(アルゴンとヘリウム)は、前もって取り除かないと強力な希釈剤 となるため、蓄積をモニタリングする必要があります。 図11:アンモニア合成の流れ MS 質量分析計の測定対象となり得るサンプルポイント CO2 吸着器へ 一次 MS MS 改質装置 二次 COシフト 水 改質装置 変換装置 セパレーター 天然ガス MS 蒸気 空気 燃料 MS MS 水 MS パージ 加熱 冷却 CO2 メタン化 NH3 セパレーター 精製装置 吸着器 装置 変換装置 MS CO2 MS MS MS アンモニア 11
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プラントの安全性を確保し生産性を改善 毒性のあるVOCの逸散排出 Sentinel PROの容易で包括的なデータ収集 化学的生産ユニットから毒性のある有機気体が排出される危険性 Sentinel PRO環境質量分析計は、100個以上のサンプルポイント がある場合は必ず、長期にわたり作業者を有害な環境に置くこと を15分以内にモニタリングし、0.01 ~ 1 ppmの範囲で種特異的 を避けるため、規制当局からプラントに対して、環境中の気体濃 に検出することができます。高速で精密な測定が可能なので、短 度の記録を保存することが要求されます。気体を採取するには、 期的な曝露レベルを超えていないか確認するために、重要な領域 真空容器(Summaキャニスター)、有機気体モニター、パージ&ト 全域をモニタリングするほか、8時間分の正確な時間加重平均曝 ラップ装置などさまざまな方法があります。サンプルを採取した 露データをご提供します。多くのサンプルポイントが処理可能な ら、環境ラボに送り分析する必要があります。または電気化学 ので、バルブステムなど漏れの可能性がある場所の近くにサンプ センサーを用いて、目標分子の濃度が事前設定レベルを超えてい ルポイントを置くことができます。そのため、毒物による危険性が るかをその場で知ることもできます。別の定量的な方法として、 発生する前に漏れを検出し、対処することができます。作業員を 開経路のFT-IR分光法を使用して、構内に特定のVOCが存在する 保護し環境規制に合わせることが、この種の装置を設置する第一 かを測定する方法もあります。地域の規制を満たすには、多くの 目的ですが、化学的生産ユニットの漏れ管理や生産効率が結果的 場合、これらの各種技術で得たデータだけで十分です。しかしこ に何倍も向上することもよくあります。 れらの技術からは、実効性のある情報として把握する必要がある 空間的、時間的な分解データは得られません。 図 12:サンプルの選択と濃縮 精密なステップモーター 長期間使用可能な スライドシール ( 1 千万回使用可能) 空気フィルター 選択したサンプルが膜を往復 サンプルフローの測定 サンプル流路セレクター 膜入口 空気ガス 気圧 揮発性有機化合物 0.0001 mbar 多流路入口からのサンプル チューブヒーター接続 イオン源接続 サンプルの排出 プローブヒーター 12
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Sentinel PROの膜注入口システム Sentinel PRO 0.01 ppm ~ 1 ppmの Sentinel PROの成功の秘訣は独自の高速多流路サンプラー(RMS)にあり、32個 範囲で種特異的に検出 または64個のポートが使用可能です。デッドボリュームのない設計を特色とし、ク ロスオーバー効果を排して素早く流すことができます。1台のSentinel PROに2台 のRMSアセンブリーを搭載することができるため、感度が低く未統合の複数の検 アセトン 出器を1台のシステムで置き換えることができます。RMSはサンプルバイパス設計 アセトニトリル アクリロニトリル を採用しており、流路が一つの検出器でも、各流路を順番にモニタリングすること ベンゼン ができます。フィルターが目詰まりしたり、液体がサンプルチューブに滞ったりする ブタジエン と警告音が鳴ります。アナライザーには膜注入口が装備され、空気サンプルの圧 二硫化炭素 四塩化炭素 力を、Sentinel PROの閉じたイオン源の作業圧力(通常10-4 mbar)まで減圧しま クロロホルム す。この膜注入口システムにより、揮発性有機化合物(VOC)に対するシステム感 クロロベンゼン シクロヘキサン 度が大幅に向上する方法でサンプルを導入することが可能です。VOCのほとんど ジクロロメタン でppm以下の検出限界をルーチンで達成するので、今後規制が改正されても ジメチルアセトアミド(DMAC) は対応可能です。膜は、量的に多い空気ガスよりも をよく通す ジメチルホルムアミド(DMF) Sentinel PRO VOC 1,4-ジオキサン ため、濃縮により検出能が桁違いに向上します。たとえば、ベンゼンの検出限界は エピクロロヒドリン 0.01 ppmより低くなります。Sentinel PROの入口プローブアセンブリーを加熱す エチルベンゼン エチレンオキシド ることで、安定的で典型的なサンプルをイオン源に導入します。また、プローブの フレオン 設計は人間工学に基づき、年1回のルーチンメンテナンスで膜を簡単に交換するこ ヘキサメチルジシラザン シアン化水素 とが可能なため、ダウンタイムが最短になり生産性が向上します。 臭化メチル メチルエチルケトン ヨウ化メチル Sentinel PRO メチルイソブチルケトン メタクリル酸メチル N-メチル-2-ピロリドン メチル tert-ブチルエーテル(MTBE) 酸化プロピレン プロパン-2-オール ペルクロロエチレン スチレン テトラヒドロフラン テトラクロロエチレン トルエン トリクロロエチレン 酢酸ビニル 臭化ビニル 塩化ビニル キシレン 13
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プラントの生産性を最適化 GasWorksソフトウェア Thermo Scientific GasWorksソフトウェアにより、Prima PROお 図13:GasWorksソフトウェア画面例 よびSentinel PROは、直感的で情報に富み、柔軟性の高いウィン ドウで操作することができます。GasWorksソフトウェアは ISO 9001の認証を受けた環境下で製造されます。インストールが短時 間で済み、操作を簡単に進められるよう設計されており、プロセス 分析のための安全で安定的なプラットホームとなります。設定、操 作、メンテナンスも簡単で、質量分析の専門知識は不要です。 このソフトウェアは、幅広い機能と特色を備え、お客様のニーズに 的確にお応えします。生産プロセスに不具合が起きた場合に警告 で知らせることや、プロセスを把握し制御するために複雑なデータ を表示することなど、さまざまな目的に対して、GasWorksは効 果的なソリューションをご提供します。定期的に更新することで、 最新のテクノロジーがご利用可能です。 石油業界向けに設計したソリューション 弊社では、炭化水素を扱う業界のアプリケーション固有のニーズ にお応えして設計した装置を各種取り揃えています。装置には下 記のものがあります。 • プロセス質量分析計 • オンラインガス分析計 • 超音波流量計、タービン流量計 • ガス、液体濃度計 • 放射線密度ゲージ、レベルゲージ 弊社のソリューションにより、生産効率が向上することは証明され ています。最高レベルの品質を確保し、生産量を最大限増やし、 継続的に投資を回収することが可能です。 SOLA II Trace全硫黄成分 Sarasotaガス液体濃度計 分析計は、硫黄をppbレ は、インラインで濃度を繰 世界レベルのサービスとサポート ベルで正確に測定し、触 り返し正確に測定できるた 媒被毒を防ぎます。 め、時間のかかるサンプ 弊社のサービスと各種のサポートは、装置を最適化し、ダウンタ リングメソッドを使う必要 イムを減らすことを目的としています。お客様固有のニーズにお がなくなります。 応えするよう、下記をはじめとする各種サービスをご用意していま す。 • サービス契約 • スペア部品 • 技術サポート • 現場での設置やサービス • 製品操作のトレーニング Nitusガンマ後方散乱ゲージは、硫黄タンクや塩酸タンクの 14 界面レベルをリアルタイムに測定します。
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