在全球经济迅速发展的背景下，人们对能源及化工原料的需求不断上升，这些资源虽然显著提升了日常生活水平，却伴随着易燃易爆气体如甲烷、乙烯等泄漏的风险。气体泄漏易引发火灾事故，造成严重的人员伤亡与经济损失。根据2023年的全国化工事故分析报告【1】，中毒、窒息、引起的事故占比达到55%，死亡人数占比达60%，而这些事故大多源于危险气体泄漏。因此，对关键区域实施气体泄漏监测并实现即时预警，对于确保石油化工行业的安全生产具有至关重要的意义。
传统的气体在线监测技术主要依赖于点式传感器，包括电化学、半导体、和光电离子传感器等。这类传感器以其高定量精度（达到ppm级别）和成本效益而受到青睐。然而，由于它们需要与被监测气体直接接触并产生反应，因此容易受到环境因素的干扰，导致监测过程中可能出现漏报或误报的情况。此外，传感器的反应时间可能导致报警延迟，从而难以迅速定位泄漏源。其他监测技术，如声波传感和热成像传感，通过探测气体泄漏所引起的相关物理量变化来实现间接监测。这些方法可能受到高频噪声、热源扰动等环境因素的影响，并且对特定泄漏条件有所依赖。
为了克服现有气体监测技术的局限性，我们开发了一系列基于红外光谱成像技术的气体泄漏监测产品。这些产品能够实现非接触式、大范围、实时且精确的气体泄漏监测，覆盖了烷类、苯类、烯类、醇类、醚类等60种常见化工危险气体，提供定性和定量分析，并具备自动预警功能。此外，系统还能确定泄漏点位置、泄漏气体的扩散方向和状态，为紧急应对提供关键信息。得益于红外光谱技术的分子振动和转动特性具有独特的“指纹”特征【2】，本系统能有效减少环境干扰，确保监测的准确性和可靠性。
图1 工业危险气体红外吸收光谱【3】
图2 气体泄漏红外光谱成像监测效果（客户现场实拍）
基于红外光谱成像技术的气体泄漏实时视频监测系列产品
在工艺生产装置中，储罐常用于储存大量的易燃、易爆及挥发性液体和气体。当储罐内部气体泄漏并达到一定浓度时，遇火源可能引发事故。此外，储罐在超温、超压、超负荷状态下工作，会进一步加剧泄漏风险。为了有效监控这些风险，部署云台式或固定式气体泄漏监测设备可以对罐区及周边设施进行大范围、实时在线、全天候的气体监控。一旦发生泄漏并超过预设阈值，系统将自动发出预警，迅速标识泄漏源和浓度，以便进行紧急处置。
图3 罐区泄漏监测（客户现场实拍）
在危险化学品运输过程中，装卸作业是关键环节，涉及鹤管、泵管、阀门等设备的频繁操作，且作业人员密集。管道砂眼、车辆移动或法兰垫片阀门失效等因素可能导致物料泄漏，进而引发中毒、火灾或事故。为防范这些风险，装卸区宜部署云台式或固定式气体泄漏监测设备，以实现装卸全过程的实时监控。此外，可定制开发与应急系统的联动控制，以便在检测到泄漏时自动切断装卸作业并自动报警。同时，巡检人员可使用手持式气体泄漏监测摄像机对管道、阀门等进行近距离质量检查，以确保安全。
图4 装卸过程监测（客户现场实拍）
化工厂区的工艺设备构成复杂，包括反应塔、分析塔、中间罐以及各类管路等。这些设备通常在震动和高温的环境下运行，内部承受强压和溶液腐蚀，易产生微小泄漏。由于工艺设备体积庞大，仅依靠安全巡检难以迅速发现泄漏点。因此，部署云台式或固定式气体泄漏监测设备，可以对多个工艺设备进行远程在线监测，从而及时识别微小泄漏，确保安全生产【4】。
图5 生产装置运行过程监测（客户现场实拍）
管廊管道系统是炼油化工企业能源或原料输送的关键组成部分，其特点包括广泛的分布、众多的管道数量、长距离布局以及长期的运行服务。由于这些特点，人工巡检工作需要大量的人力资源和时间投入，且巡检周期较长。因此，管廊管道发生泄漏时，通常需要2至4小时才能被发现并报告，这段时间内的气体泄漏可能造成重大的经济损失和人身安全风险。为了提高管廊管道系统的监控效率，部署云台式或固定式监控产品可以实现大范围的实时监控。同时，结合手持或车载智能巡检设备进行细致的现场勘查，正在成为智慧管廊监管的新趋势。这种综合监测手段能够有效缩短泄漏发现时间，降低安全风险，提升管廊管道系统的整体管理水平和应急响应能力。
图6 管廊泄漏监测（客户现场实拍）
目前，该系列产品已全面上市，并已在众多国内油田和石化企业中取得成功应用。该系列产品所采用的技术也荣选中国石油和化学工业联合会颁发的《2021年度智慧化工园区适用技术》名录。
我们期待通过这些产品与解决方案，能够帮助更多企业有效解决危险气体监测的难题，提供高品质的服务。我们免费提供产品借测和园区定制化的解决方案。欢迎各界与我们联系，共同讨论解决您的困扰。
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参考文献：
[1]2023年全国化工事故分析报告.危化监管一司，2024.
[2]袁盼,谭竹嫣,张旭等. 工业气体泄漏红外成像检测及差分光谱滤波检测方法研究[J].红外与激光工程,2022,51(8),20210714-1: 20210714-14.
[3]沈英,邵昆明,吴靖等.气体光学检测技术及其应用研究进展[J].光电工程,2020，47(4), 190280-1: 190280-16.
[4]朱渊,陈国明,刘德旭.复杂地形天然气净化厂脱硫装置泄漏事故模拟及危害评价[J].化工学报,2010，61(10),2758:2764
2021-12-16
2023-06-15
2021-12-07
2021-08-16
2020-09-07
