环氧乙烷装置简称EO装置，EO是生产先进合成材料的工业产品。通常EO经过水解之后生成乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等产品。通常工业环氧乙烷生产工艺采用乙烯氧化法，流程短，使用高效催化剂，化学反应剧烈，控制要求高。反应过程是在银催化剂作用下，由乙烯和氧气混合直接在反应器中发生氧化反应生成环氧乙烷，产品在精馏塔中分离采出。环氧反应工艺过程必须依靠在线质谱仪进行对反应过程的快速分析，及多参数操作和闭环控制，以确保反应过程安全、高效。

采用质谱仪可以保障催化剂在设定的生产周期内的高效活性和高效的选择性;可以确保延长催化剂的使用寿命，防止催化剂出现中毒、尾烧等恶历事件。操作上必须及时严格监测反应过程，并充分的抑制衍生物的产生，多生产经济效益好的产品。由于环氧反应是化工生产过程中最剧烈的化学反应之一，分析周期过长的色谱分析仪等仪器都无法使用，必须选用快速、高效、精确、多组份可同时测量多组份的高效分析仪器。而在线质谱能满足环氧反应过程的检测要求，就目前的技术水平来看，在环氧乙烷的生产过程中应用在线质谱仪是最合适的方案。

国产工业过程质谱仪在线监测扬子石化烯烃厂EO反应器的工程化研究项目合作宗旨：为了响应中石化总公司的号召，支持大型石化装置配套在线分析仪国产化，降低EO/EG装置的投资和运营成本;为了打破国外过程质谱产品在EO/EG装置上应用的垄断地位，有效支持中国民族自动化仪表产业升级换代，支持中国自己的工业在线质谱系统的发展。

国产工业过程质谱仪在线监测扬子石化烯烃厂EO反应器的合作项目于2013.11立项。聚光科技(杭州)股份有限公司承担研发取样预处理系统以及成套在线质谱仪系统，并负责现场的安装及调试工作;扬子石化烯烃厂提供EO反应器检测所需要的取样点以及仪器安装所需要的分析小屋。整套Mars-550在线质谱分析系统于2014.3月开始在扬子石化烯烃厂EO反应器装置中投入使用。

检测点：质谱仪主要检测3个测点，分别是反应器入口，和两个反应器出口。

预处理系统：主要作用是去除被测气体中的液态物质和其它杂质。

质谱仪：采用聚光科技Mars-550过程质谱仪，分析不同气体组分的相对浓度。

远程DCS：采集质谱仪的分析数据，并显示在操作台，便于工艺控制。

图2 质谱仪现场分析小屋

图3 DCS中质谱仪测量数据显示界面

国产Mars-550在线质谱分析系统不仅仅在EO装置上成功使用，在煤化工焦炉煤气制甲醇、煤气化合成氨等装置上都取得了成功应用。

同时，在以下装置中都可以采用Mars-550在线质谱仪进行在线检测。

(1)煤化工

煤气化合成氨、煤气化制甲醇、焦炉煤气制甲醇、天然气合成氨，以及天然气热值分析等。

(2)石油化工

乙烯裂解、聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷等装置过程监测和排放控制;

乙烯制环氧乙烷工艺控制。

(3)冶金行业

高炉、焦炉过程监测和工艺优化;

转炉、精炼炉、电弧炉等工艺监测和动态控制。

(3)食品/生物制药

微生物发酵尾气监测。