常見實驗室分析儀器及過程分析儀器選型指南

    紅外煤氣成分分析儀主要應用于工業(yè)上對煤氣成分進行分析，通過對測量的氣體參數(shù)變化情況的分析，掌握這些成分的變化規(guī)律，從而對于實現(xiàn)生產(chǎn)全程動態(tài)控制，無論是理論計算還是現(xiàn)場操作，都具有十分重要的指導意義。該儀器適合氮肥廠、鋼鐵公司、煤氣廠等行業(yè)的分析煤氣、半水煤氣、變換氣、原料氣中CO₂，C_nH_m，O₂，CO，CH₄，H₂及NO_x等成分的分析。目前市場上主要有實驗室分析儀和過程分析儀兩大類分析儀器，現(xiàn)就適合于煤氣成分分析的儀器簡單介紹一下。

一、常用實驗室分析儀器

    1.奧氏氣體分析儀

    作為一種經(jīng)典的化學式手動分析器，奧氏氣體分析儀具有價格便宜、操作方便、維修容易等優(yōu)點，該儀器一直在廣泛應用著，常用于煤氣中CO₂、O₂、CO、H₂等的含量測定。其原理是利用吸收法來測定酸性氣體、不飽和烴、氧和一氧化碳，使氫在氧化銅上燃燒，使飽和烴鉑絲上與空氣中的氧燃燒，利用稱重法來測定。該儀器雖然是操作簡單，價格較便宜，但測定時精度不是很高，準確度取決于操作者的熟練程度，且測量數(shù)據(jù)不象LCD那么直觀、清晰。

    奧氏氣體分析儀在應用上存在的不足主要有：

        1）梳形管容積對分析結(jié)果有影響；

    2）不能分析出Ar，不適宜用奧氏儀分析循環(huán)氣，應逐步采用氣相色譜儀；

    3）奧氏儀進行動火分析測定時間長，有時存在一定誤差，還必須注意化學反應的*程度，否則讀數(shù)不準誤導生產(chǎn)。

    2.微量硫分析儀

    隨著常溫精脫硫新工藝的應用，象氮肥廠就很有必要配備微量硫分析儀，以確保聯(lián)醇催化劑、氨合成催化劑的安全，為生產(chǎn)樣氣中各種微量形態(tài)硫的定性和定量檢測提供了方便快捷的檢測手段。

    3.可燃氣體測爆儀

    用奧氏儀進行動火分析測定時間長，有時存在一定誤差，因此建議選用可燃氣體測爆儀。

        4.工業(yè)氣相色譜儀

    工業(yè)氣相色譜在煤氣分析中應用zui多，氣體組分按H₂、N₂、CO和CO₂的順序依次被測定。此外該技術還可用于轉(zhuǎn)爐爐氣和燒結(jié)廢氣中此類組分的分析。近年來色譜分析儀得到推廣，但是色譜分析儀需要對氣體進行分離后再檢測，很難實現(xiàn)實時在線。除了國內(nèi)少數(shù)高爐仍采用該方法之外，工業(yè)氣相色譜儀逐漸被質(zhì)譜儀或紅外分析系統(tǒng)代替。

    5.工業(yè)氣體質(zhì)譜儀

    質(zhì)譜儀以物質(zhì)離子的質(zhì)荷比作為判據(jù)進行定性和定量分析。氣體質(zhì)譜儀通常采用電子轟擊方式離子化，所有物質(zhì)都有特征的解離方式。質(zhì)譜儀的特點是分析速度極快、可同時分析的組分多，而且分析的精度很高。但質(zhì)譜儀多成分和高速度的分析性能在高爐、燒結(jié)等工段應用的優(yōu)勢并不明顯，也需要對氣體進行分離后再檢測，很難實現(xiàn)實時在線分析，儀器成本又很高。目前高精度的質(zhì)譜儀主要還是依靠進口，其維修零備件也都要從國外進口，國內(nèi)代理商響應大多緩慢，這對系統(tǒng)的投用率影響很大。還有，國內(nèi)運行環(huán)境與國外有差異，儀器故障率也很高，維護相當頻繁，維護費用也大。

        6.其它

    其它常用的還有電導儀、酸度計、分光光度計、含水測定儀等。

二、常用過程分析儀器

    1.微量氣體分析儀

    精煉氣中微量(CO+ CO₂)的測定是氮肥廠比較重要的分析項目，由于含量低(CO+CO₂≤25×10^-6)，有些場合氣體含量甚至是ppb級的低含量，用手工方法難以測出其組分。

    2.熱導式分析儀

    熱導式分析儀是出現(xiàn)zui早、種類較多且應用較廣的一類在線分析儀，常用來自動測定混合氣中H₂、Ar、SO₂等多種氣體的體積分數(shù)。

    3.氧分析儀

    煤氣中氧含量的在線分析常采用電化學式或者熱磁式氧分析儀，其靈敏度高，還可設置報警裝置，維修更換方便。

        4.常量紅外線氣體分析儀

    常量紅外線煤氣分析儀常用來連續(xù)測定各種混合氣體中的CO、CO₂、NH₃、CH、H₂、O₂等含量，是在線分析儀中比較重要的一類。非分光紅外（NDIR）氣體分析儀作為一種快速、準確的氣體分析技術，特別在連續(xù)污染物監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）以及機動車尾氣檢測應用中十分普遍。國內(nèi)NDIR氣體分析儀的主要廠家大都采用上八十年代初的紅外氣體分析方法，如采用鎳锘絲作為紅外光源、采用電機機械調(diào)制紅外光、采用薄膜電容微音器或InSb等作為傳感器等。由于采用電機機械調(diào)制，儀器功耗大，且穩(wěn)定性差，儀器造價也很高。同時采用薄膜電容微音器作為傳感使得儀器對震動十分敏感，因此不適合便攜測量。隨著紅外光源、傳感器及電子技術的發(fā)展，NDIR紅外氣體傳感器在國內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展。主要表現(xiàn)在無機械調(diào)制裝置，采用新型紅外傳感器及電調(diào)制光源，在儀器電路上采用了低功耗嵌入式系統(tǒng)，使得儀器在體積、功耗、性能、價格上具有以往儀器*的優(yōu)勢。

    如現(xiàn)在市面上的煤氣分析儀Gasboard-3100（在線型），采用先進的非分光紅外氣體分析技術，長壽命電化學傳感技術，及基于MEMS的熱導技術，可同時在線測量煤氣、生物燃氣的熱值，以及CO、CO₂、CH₄、H₂、O₂、C_nH_m等氣體的體積濃度。

煤氣分析儀Gasboard-3100（在線型）

    該儀器廣泛應用于煤氣工業(yè)過程氣體中多組分氣體體積濃度的測量，如氮肥廠、鋼鐵公司、煤氣廠等煤氣、半水煤氣、變換氣、原料氣等。通過對測量氣體參數(shù)變化情況的分析，以掌握這些成分的變化規(guī)律，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)全程動態(tài)的監(jiān)測。

    “分析技術儀器化，分析儀器自動化”是主導發(fā)展方向。分析方法和技術是分析儀器的導向，定型的分析測試方法都需要轉(zhuǎn)化為儀器裝置。隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對分析的質(zhì)量和性能要求也在不斷提高，實驗室分析儀已經(jīng)不能適應連續(xù)自動化的生產(chǎn)監(jiān)測和控制。分析儀器自動化除了要利用當前發(fā)展的電子技術和計算技術實現(xiàn)以外，還會要綜合地利用正在熱門化的嵌入式智能化平臺技術、超微精密加工技術。過程分析儀正逐漸在我國中、小型企業(yè)普及，實時為企業(yè)生產(chǎn)提供動態(tài)控制和監(jiān)測。

來源：公眾號@工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術，轉(zhuǎn)載請務必注明來源