余氯分析仪在石油化工行业循环水中的应用

一、引言

石油化工行业是典型的用水大户，循环冷却水系统在生产中扮演着至关重要的角色。循环水在反复使用过程中，水温适宜、营养丰富，为微生物的大量繁殖提供了理想环境。微生物滋生会引发一系列连锁问题：微生物及其代谢产物形成的生物黏泥附着在换热器表面，不仅大幅降低换热效率，还会在黏泥下方造成垢下腐蚀，严重时甚至导致换热管束穿孔泄漏，影响装置长周期安全稳定运行。

向循环冷却水系统中投加杀微生物剂（尤其是氧化型杀生剂）是目前控制微生物滋生直接、有效的手段。《GB/T 50746-2012石油化工循环水场设计规范》和《SH/T 3099-2021石油化工给水排水水质标准》均对循环水中的余氯控制提出了明确要求。

然而，若只凭经验人工投加杀生剂，往往面临：投加不足，微生物控制效果不达预期；投加过量，不仅增加运行成本，还会加剧管道和设备的腐蚀。

因此，在循环水系统中部署在线余氯分析仪，实现余氯浓度的实时监测与精准控制，已成为石化企业水质精细化管理的必然选择。

二、相关标准对循环水余氯控制的要求

2.1  国家标准的要求

《GB/T 50746-2012石油化工循环水场设计规范》明确规定了石化循环回水总管处余氯值的控制范围。该标准指出，循环冷却水系统应投加杀微生物剂对微生物进行控制，在具体的投加控制方面，次氯酸盐及液氯宜采用连续投加，投加量可按0.5mg/L～1.0mg/L(按循环水量计)计算，余氯控制量宜为0.1mg/L～0.5mg/L；当采用冲击投加时，应为1次/d～3次/d，投加量应为2mg/L～4mg/L，每次投加时间应保持2h～3h，余氯控制量应为0.5mg/L～1mg/L。

2.2  行业标准的要求

《SH/T 3099-2021石油化工给水排水水质标准》在间冷开式循环冷却水的水质指标中，明确规定了游离氯的控制范围，这是余氯分析仪监测与控制的基准依据。该标准明确要求游离氯在连续加氯工况下的允许值为0.1～0.5 mg/L，冲击加氯工况下的允许值为0.5～1 mg/L。

三、余氯分析仪的技术原理

目前工业循环冷却水领域广泛应用的在线余氯分析仪，主要基于两种技术原理：电化学法和DPD比色法。两种原理各有特点，适用于不同的工况需求。

3.1 电化学法

电化学法余氯分析仪采用恒电压原理或极谱法原理进行测量。水样流经流通池时，游离氯在工作电极表面发生氧化还原反应，产生与浓度成正比的电流信号，内置微处理器通过信号处理算法消除环境干扰，结合温度补偿模块功能，确保测量结果准确可靠。Bebur巴倍尔BT6308-CL余氯分析仪即采用电化学原理。

电化学法余氯分析仪的突出优势包括：响应速度快（秒级响应），无需消耗比色试剂，运行成本较低；结构简单，维护方便；可同时输出4-20mA电流信号和RS485通讯信号，便于与DCS系统集成。其主要局限性在于：电解液和膜帽寿命有限，一般需每年更换；在含油、含表面活性剂较多的水质中容易受扰。

3.2 DPD比色法

DPD比色法是另一种主流的余氯在线分析方法。该方法通过在样品中加入缓冲试剂和DPD指示剂，使样品中的余氯与DPD反应生成紫红色化合物，其颜色深浅与余氯浓度成正比。仪器通过光电比色系统测定吸光度，换算得出余氯浓度。Bebur巴倍尔BC350余氯分析仪即采用DPD比色法原理。

DPD比色法的主要优势在于：测量结果准确可靠，符合GB/T 5750及HJ 586等国家标准方法；抗干扰能力强，尤其适用于水质成分复杂的循环水系统；维护周期较长，可降低人工维护频次。其局限性在于：需要定期更换试剂，运营成本高于电化学法；分析周期较电化学法长，不适用于需要秒级响应的场合。

3.3 两种原理的比较与选择

在石油化工循环水的实际应用中，电化学法以响应快速、无试剂消耗见长，适合需要高频率采样和实时控制的场合；DPD比色法则以测量精度高、抗干扰能力强著称，更适合水质波动大、干扰因素多的工况。在具体选型时，应综合考虑循环水水质特性、自动化控制要求、运维成本和仪表安装环境等因素，做出适合现场条件的选择。

四、余氯分析仪的选型与配置

4.1  技术参数要求

针对石油化工循环水余氯监测的具体需求，余氯分析仪的选型应重点关注以下技术参数。量程范围建议选用0～2mg/L或0～5mg/L的型号（BT6308-CL或BC350），以适应低浓度精准控制的要求；测量精度应不低于±5%或±0.03 mg/L（按Cl₂计）；分辨率至少达到0.01 mg/L。

在环境适应性方面，分析仪应具备自动温度补偿功能，仪表防护等级建议达到IP65，以适应化工现场的潮湿和多尘环境；支持4-20mA模拟信号输出和RS485（Modbus RTU协议）数字通讯，便于与PLC、DCS等控制系统集成。

对于电极法余氯分析仪，还需关注电极寿命和维护周期，典型电极寿命要求不少于12个月（BT6308-CL电极寿命可达3年，维护周期6个月左右，视水质情况而定）。对于DPD比色法余氯分析仪，则需关注试剂更换周期和运行稳定性，一套试剂支持一个月连续运行是较为成熟的技术指标。

4.2  安装要点

余氯分析仪在安装需注意以下要点。安装位置应选择在循环回水总管处，符合GB/T 50746-2012关于监测点的规定。应确保水样流量稳定、代表性良好，避免在取样点附近有死角或死水区。

五、结语

余氯分析仪作为石油化工循环水系统微生物控制的关键在线监测设备，其重要性日益凸显。在国家及行业标准的明确指引下，石化企业通过部署在线余氯分析仪，实现了循环水余氯浓度的实时监控与精准调控，既保障了微生物控制效果，又避免了药剂过量投加带来的成本增加和腐蚀风险。