作为每个中国人都感受到了中国经济的高速发展，特别是近几年,冶金、石化、石油、化肥等行业更是风起云涌，国内对空分设备的需求持续加大，这给大型空分设备产业带来了前所未有的机会。据有关专家预测,在未来几年内，我国大型空分设备的需求量将持续看涨，国内形成数百亿元的市场需求。目前，中国石化、化工、钢铁、电力等行业正在运行的5000Nm3/h以上空分设备约有6000余套，小型设备更是不计其数，受钢铁、电力、石化、化工等行业投资力度加大拉动，中国气体分离设备行业出现了前所未有的好局面。庞大的□ 市场需求，使国内对大型空分设备的需求必将迎来新一轮高峰。英国希仕代SYSTECH仪器作为世界微量氧和微量水等气体检测技术的领导者正是在这样的背景下决定给力中国空分市场.
冶金、电子、化工等行业对高纯气体的大量需求,空分设备不仅仅生产工业氧、工业氮,同时生产5N级的高纯氮、高纯氧、高纯氩等其它高纯气体,为保证气体产品的质量,必◆须严格控制中间产品和最终产品微量杂质的含量,这就对在线、离线气体分析仪的检测灵敏度、测量精度、稳定性和使用寿命提出了更高的要求,同时由于总体环境的恶化,空分生产过程中必须加强对大气、液氧、液空中碳氢化合物、N2O等其它危险物的含量进行在线监控,以保证空分的安全长期运行。那么如何选好、使用好气体分析仪对制氧企业的安全生产、质量管理具有非常重要的意义。这里我们将英国希仕代SYSTECH在国内某钢铁行业空分厂在线分析仪器的选型和使用的经验和大家一起分享一¤下,供大家参考。
一.SYSTECH希仕代仪表选型
钢铁制氧厂需要在线分析仪一览表及英国希仕代SYSTECH的型号举例.
序号分析位置量程范围仪表选型工作原理
1出分子筛空气中CO2含量分析0-5ppmSYSTECH3700红外法
2O2纯度分析98%-100%SYSTECHPM700机械顺磁
3粗氩塔Ⅰ顶部粗氩含氧量分析0%-5%SYSTECH542热导型
4污氮含氧量分析0%-5%SYSTECH542热导型
5液空含氧量分析0%-50%SYSTECHZR810氧化锆
6粗氩Ⅱ塔出口氩气中微量氧分析0-5ppmSYSTECHEC911燃料电池
7精氩塔氩气中微卐量氧分析0-5ppmSYSTECHEC911燃料电池
8纯氮中微量氧含量分析0-5ppmSYSTECHEC911燃料电池
9增压空气微量水含量分析0-10ppmSYSTECHMM510电解法
10氩馏份中氩含量分析0%-15%SYSTECH542热导型
11粗氩塔Ⅱ顶部粗氩氩含量分析80%-100%SYSTECH542热导型
12纯氩中微量氮含々量分析0-50ppmSYSTECHN210等▲离子激发
13主冷液氧中N2O含量分析0-5ppmSYSTECHN220非分散红外发光
14液氧中碳氢化合物含量分析0-100ppmSYSTECHT110FID
15液空中碳氢化合物含量分析0-100ppmSYSTECHT110FID
1二氧化碳分析仪及分析原理
希仕代CO2分析仪的分析原理为非分散红外发光法,是基于不同气体分子在红外区域吸收的波长不同。单元素组成的气体分子,如H2、N2、O2或单原◥子分子He、Ar等没有偶极,是非极性分子,在红外波段区对光没有吸收,由异原子组成的气体分子(CO2)在中红外波段区4.26μ和14.99μ处对光具有很强的吸收,吸收的能量△E与气体浓度有对应的线性关系,将吸收的能量△E通过电路转换可得出CO2的浓度。型号:SYSTECH3700百分比含量型号为SYSTECH3725
2氧分析仪及分析原理
在空分生产过程中,氧含量的检测通常是一个主要的检测项目,包括纯氧、常量氧、微量氧、痕量氧的检测。纯氧、常量氧分析仪主要有磁氧分析仪和氧化锆氧分析仪,微量氧分析仪主要有氧化锆微量氧分析仪、原电池式微量氧分析仪。磁氧分析仪因检测器的差异又可分为磁压式氧分析仪、磁力机械式氧分析仪和磁热式氧分析仪.
SYSTECHPM700顺磁氧分析仪是磁力机械式氧分析仪,利用氧的顺磁特性,当样品气中有氧气时,磁场中氧分子由于其顺磁特性推动哑铃在磁场中发生偏转,使打到哑铃镜面的光束不均匀的◥反射到二个光敏元件上,产生一个电压信号,转换后可读出氧的浓度,该类型仪器不需要参比气.
SYSTECHZR810氧化锆氧分析仪的氧传感器是一种高纯度，高密度，稳定的氧化锆陶瓷,在650℃以上加热时,传感器会产生一个和样气中氧浓度相关的电压信号。传感器的对数输出被】一个高速微处理器进行转换和线性化以便在分析仪的LED显示上提供一个直接的数字,这就是氧的浓度,该型仪器的特点是量程范围宽,可满足从0.1ppm到100%氧含量测量的要求№、响应速度快、测量精度高。由于原电池式微量氧分析仪克服了原电池使用寿命短、易消耗的弱点,目前在空分微量氧分》析中广泛使用。
SYSTECHEC911是原电池式氧分析仪,但采用专利”微毛细管”技术使的SYSTECHEC911产品的寿命高于普通原电池式氧分析仪,在国内口碑很好SYSTECH900系列氧分仪以多种电化学燃料电池检测氧气，当氧气扩散到电池的阴极时，就产生一股电流，它正比于样气中氧气的浓度。SYSTECH仪器的传感器可以使用在0.01ppm-100%氧含量的测量，除此以外，SYSTECH传感器还可以用在含氢气、腐蚀性气体、酸性气体、可燃气体、碳氢化合物和惰性气体的氧气检测.
3微量水分析仪及分析原理
微量水分析仪又叫露点仪,主要用来√分析增压空气中的水份含量和确定空分开车前各容器加温是否彻底。根据其测量原理的不同,微量水分析仪主要有电容式、电解式、冷镜式微量水分析仪。其中SYSTECH具有电容式和电解式两
种,MM510系列电解式微量水分析仪测试原理:五氧化二磷(P2O5)微量水探头由一个环绕在约8cm长石英管的双镍线圈组成。线圈的两端用一种树脂涂层密封，基底镍电极涂上一薄层P2O5。在探头的每一端提供ξ有PTFE导杆通过电连接到线圈前突上。在线圈上加上一个恒定的电压，并监测合成电流。当气流通过探头时，气流中的微量水被P2O5涂层吸收，由于微量水点解到氢气和氧气中使镍线圈电阻发生变化。电阻的变化导致测量电流的变化，按照法拉第定律它直接和气流中微量水含量成正比。因此，通过探头的气流流速♂和CELL内的电流给出了取样气体中微量水含量的绝对测量,电解法微水仪测试精度高、反应快、传感器可再生在空分行业久赋盛誉。
SYSTECH400系列微水仪采用阻容法,在一个阳极氧化的小铝条上涂上一层非常薄的金层。铝层和金层形成氧化铝电容的两个电极。水蒸气渗透穿过金层，依附在氧化层的细孔上。氧化层吸收的分子数决定了氧化物的导电率。层面细孔的电阻值提供了一个和水蒸气含量直接对应的阻抗值。
4微量氮分析仪及分析原理
微量氮分析仪多采用等离子激发原理,以检测N2分子发射波长的强『度来确定氩中N2的含量,SYSTECHSYSTECHN210就是典型的代表。
5氩分析仪及分析原理
氩分析仪的分析原理一般为热导式测量原理,所有的气体都具有不同的导热能力，我们通常称之为气体的热导率(或热导系数)。在一个大的热导检测器中装有两对匹配的加热丝，他们被分别置于样气流路和参比气流路中。加热丝的温度随着样气浓度的改变而变化。这些检测器组成了一个惠斯顿电桥，惠斯顿电桥被加载一个恒定的电流源。当样气中被测组分浓度变化时，样气检测器监测到混合样气的热导率变化，因此引起惠斯顿电桥的不平衡，从而输出一个与〇被测组分浓度变化值相对应的电信号。这个电信号经放大处理后在高清晰度的LED显示器上显示.SYSTECH542被誉为世界上最好的热导仪,缺点价格较贵.
6氧化亚氮分析仪及分析原理
近年∑来随着工业化发展的进程,大气中的N2O以每年0.2%的速度增长,给空分设备的安全运行带来了新的挑战,因此在化工厂较多、空气质量较差的地方应考虑增加液氧中N2O含量分析,N2O分析仪分析原理多为非分散红外法,SYSTECHN220应运而生.
7碳氢化合物分析仪及分析原理
SYSTECH碳氢化合物分析仪是依据火焰离子化检测器使用(FID)的原则，准确和精确的甲烷和非甲烷碳氢化合物测●量从0.1到1000ppm,部分取样,在燃烧过程中，样品的有机或碳氢化合物的气体离子化，然后他们检测仪器，并作为集中计算结果.
二,选用分析仪表注意事项
在线分析仪的成套设计、安装调试需注意的问题气体←分析系统不是单台分析仪器简单组合而成的,它包括采样系统、预处理系统、分析仪表。而采样系统、预处理系统的好坏是整套分析系统能否正常运行的关键,因此在考虑单台分析仪的同时还需考虑:
1考虑好仪表的取样系统
高效、可靠的仪表取样系统是用好仪表的关键。一般情〒况下氧分仪检测的气体要经过仪表取样系统的过滤、干燥、降温、减压、稳流等环节处理符合条件后,才能进入仪表进行检测。因此在使用中一定要根据不同情况或自己制作或购置一套合适的仪表取样系统。要说明的╲是:用于氧气的干燥剂不宜选用对氧有吸收作用的硅胶、分子塞等,可使用浓硫酸、氯化钙、五氧化二磷。当微量检测时,不可用水对样品气进行水洗,以免水中溶解氧干扰测量结果。
2考虑背景气体的干扰问题
已经知道热磁式氧分仪与磁力机械式氧分仪存在背景气体的干扰问题。若背景气体中〒含有较大量的NO气体和NO2气体等磁化率较高的气体时,不适合选用这两种仪表。应用氧化锆氧分析仪时,若被测气体中含有H2、CO等还原性气体时,会发生还原反应消耗氧气,影响仪表测量值较实际偏低。这些干扰在常量氧检测时有时不太明显,但在检测微量氧含量时,必须注意这些问题。如制氮装置的☆高纯氮产品中的氧含量要求最多不应超过1×10-5,用氧化锆氧分仪检测,必须考虑除去氮气中的H2、CO等还原性气体。如空分装置曾有一台氧化锆式氧分仪,检测氮气』中的氧含量,工艺过程中氧含量一般大约在4×10-6,仪表经校验投用之后检测结果总是负值,后来在样品气进表之前加装了一只还原性气体滤除器,问题得以解决。再如,对某催化反应器顶部的氧含量进行检测,选用的氧分仪为热磁式氧分仪,起初催化剂再生采用富氧再生工艺,氧含量在3%～5%左右,仪表运行正常。后来催化剂再生改为采用贫氧再生工艺,氧※含量控制在1%以下,这时背景气体中含有的反磁性气体的影响就显现出来了,氧量过小时,仪表测量结果有时为负。
3考虑接电部分:
在线分析仪器多为贵重仪器,在空分系统电气设计阶段应考虑成套分析仪分析柜的供电电源通过UPS或稳压器稳压,否则仪器的电源模块易损坏,若选用进口分析仪器应注意国外工业电源的电压和频率和我国的差异,欧美一些国家的工业电源为AC110V60HZ,而我国为AC220V50HZ。成套分析仪器的系统应可靠接地,接地线与中性线不能共线,接地电阻要小于4欧姆。
三,在线分析仪表使用时的注意事项:
在线分析仪的使用维护各台分析仪器的日常维护除严格按仪器使用说明书的要求做外,还需注意以下几点:
3.1若空分长时间停机、或停机加温,应将分析仪器的进样阀置于切断位置,同时将分析样品气管从进分析柜入口脱开,将样品气导压管与空分容器一道加温吹扫干净。
3.2在测量时,为减小测量的滞后性,在保证分析仪器的测量流量下,尽可能的将仪器的旁通流量开大。
3.3微量氧和微量二氧化碳╱的零点校对,目前比较常用的方法是在其零点样气处理系统增加一套除微量二氧化碳或微量氧、氮的纯化装置,在成套分析系统刚投运时是可行的∞,但随着★时间的推移,各台纯化装置均会跟大气接触而失效,这样校对仪器的零点就不准确。我们的做法是借鉴仪表的迁移原理,用离线分析仪分析一瓶高纯氩标准气,测得高纯氩中的O2含量和CO2含量作为校对微量氧和微量二氧化碳分析仪的零点气,在校仪器零点时,将仪器的零点校对到该测定值,即将仪器的零点迁移至0.1∽0.3ppm左右,再校仪器的量程,实践证明,采用这一方法是可行的。
3.4微量氧分析仪的原电池是易耗品,当样品气中氧含量过高时应迅速切断仪器的进出阀,若仪器长期不使用,应考虑将一纯度较高的氩气通入仪器作保护气,但要注意保护气的压力不应大于10KPa,否则产生的背压过大易将原电池膜
损坏。
关于希仕代仪器：
希仕代仪器公司是气体分析检测解决方案的全球领先供应商，总部设在英国牛津，其产品可以让用户实时发现工艺气体中的Ψ问题。公司产品包括针对能源生产、冶炼、化工、及其他工业的过程氧分析ζ 仪、露点仪、机械顺磁氧分析仪、二氧化碳气体分析仪、热导氢分析仪及成套气体分析系统，同时也为大学院校和政府的药品检验所,食品监督局等提供氧气透过率分析仪,水蒸气透过率分析仪,顶空气体分析仪等产品。
文章链接：中国︽化工仪器网 http://www.chem17.com/Tech_news/Detail/412990.html
