冶金、電子、化工等行業(yè)對高純氣體的大量需求,空分設備不僅僅生產工業(yè)氧、工業(yè)氮,同時生產5N級的高純氮、高純氧、高純氬等其它高純氣體,為保證氣體產品的質量,必須嚴格控制中間產品和zui終產品微量雜質的含量,這就對在線、離線氣體分析儀的檢測靈敏度、測量精度、穩(wěn)定性和使用壽命提出了更高的要求,同時由于總體環(huán)境的惡化,空分生產過程中必須加強對大氣、液氧、液空中碳氫化合物、N2O等其它危險物的含量進行在線監(jiān)控,以保證空分的安全長期運行。那么如何選好、使用好氣體分析儀對制氧企業(yè)的安全生產、質量管理具有非常重要的意義。這里我們將西安聚能儀器在國內某鋼鐵行業(yè)空分廠在線分析儀器的選型和使用的經驗和大家一起分享一下,供大家參考。
一.氣體分析儀原理
?、俣趸挤治鰞x及分析原理
CO2分析儀的分析原理為非分散紅外發(fā)光法,是基于不同氣體分子在紅外區(qū)域吸收的波長不同。單元素組成的氣體分子,如H2、N2、O2或單原子分子He、Ar等沒有偶極,是非極性分子,在紅外波段區(qū)對光沒有吸收,由異原子組成的氣體分子（CO2）在中紅外波段區(qū)4.26μ和14.99μ處對光具有很強的吸收,吸收的能量△E與氣體濃度有對應的線性關系,將吸收的能量△E通過電路轉換可得出CO2的濃度。
?、谘醴治鰞x及分析原理
在空分生產過程中,氧含量的檢測通常是一個主要的檢測項目,包括純氧、常量氧、微量氧、痕量氧的檢測。純氧、常量氧分析儀主要有磁氧分析儀和氧化鋯氧分析儀,微量氧分析儀主要有氧化鋯微量氧分析儀、原電池式微量氧分析儀。磁氧分析儀因檢測器的差異又可分為磁壓式氧分析儀、磁力機械式氧分析儀和磁熱式氧分析儀.
?、畚⒘克治鰞x及分析原理
微量水分析儀又叫露點儀,主要用來分析增壓空氣中的水份含量和確定空分開車前各容器加溫是否*。根據其測量原理的不同,微量水分析儀主要有電容式、電解式、冷鏡式微量水分析儀。
?、芪⒘康治鰞x及分析原理
微量氮分析儀多采用等離子激發(fā)原理,以檢測N2分子發(fā)射波長的強度來確定氬中N2的含量,
⑤氬分析儀及分析原理
氬分析儀的分析原理一般為熱導式測量原理,所有的氣體都具有不同的導熱能力，我們通常稱之為氣體的熱導率（或熱導系數）。在一個大的熱導檢測器中裝有兩對匹配的加熱絲，他們被分別置于樣氣流路和參比氣流路中。加熱絲的溫度隨著樣氣濃度的改變而變化。這些檢測器組成了一個惠斯頓電橋，惠斯頓電橋被加載一個恒定的電流源。當樣氣中被測組分濃度變化時，樣氣檢測器監(jiān)測到混合樣氣的熱導率變化，因此引起惠斯頓電橋的不平衡，從而輸出一個與被測組分濃度變化值相對應的電信號。這個電信號經放大處理后在高清晰度的LED顯示器上顯示。
⑥*分析儀及分析原理
近年來隨著工業(yè)化發(fā)展的進程,大氣中的N2O以每年0.2%的速度增長,給空分設備的安全運行帶來了新的挑戰(zhàn),因此在化工廠較多、空氣質量較差的地方應考慮增加液氧中N2O含量分析,N2O分析儀分析原理多為非分散紅外法。
?、咛細浠衔锓治鰞x及分析原理
碳氫化合物分析儀是依據火焰離子化檢測器使用（FID）的原則，準確和的甲烷和非甲烷碳氫化合物測量從0.1到1000ppm,部分取樣,在燃燒過程中，樣品的有機或碳氫化合物的氣體離子化，然后他們檢測儀器，并作為集中計算結果.
二．選用氣體分析儀注意事項
在線分析儀的成套設計、安裝調試需注意的問題氣體分析系統(tǒng)不是單臺分析儀器簡單組合而成的,它包括采樣系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)、分析儀表。而采樣系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)的好壞是整套分析系統(tǒng)能否正常運行的關鍵,因此在考慮單臺分析儀的同時還需考慮:
?、倏紤]好儀表的取樣系統(tǒng)
、可靠的儀表取樣系統(tǒng)是用好儀表的關鍵。一般情況下氧分儀檢測的氣體要經過儀表取樣系統(tǒng)的過濾、干燥、降溫、減壓、穩(wěn)流等環(huán)節(jié)處理符合條件后,才能進入儀表進行檢測。因此在使用中一定要根據不同情況或自己制作或購置一套合適的儀表取樣系統(tǒng)。要說明的是:用于氧氣的干燥劑不宜選用對氧有吸收作用的硅膠、分子塞等,可使用濃硫酸、氯化鈣、五氧化二磷。當微量檢測時,不可用水對樣品氣進行水洗,以免水中溶解氧干擾測量結果。
?、诳紤]背景氣體的干擾問題
已經知道熱磁式氧分儀與磁力機械式氧分儀存在背景氣體的干擾問題。若背景氣體中含有較大量的NO氣體和NO2氣體等磁化率較高的氣體時,不適合選用這兩種儀表。應用氧化鋯氧分析儀時,若被測氣體中含有H2、CO等還原性氣體時,會發(fā)生還原反應消耗氧氣,影響儀表測量值較實際偏低。這些干擾在常量氧檢測時有時不太明顯,但在檢測微量氧含量時,必須注意這些問題。如制氮裝置的高純氮產品中的氧含量要求zui多不應超過1×10-5,用氧化鋯氧分儀檢測,必須考慮除去氮氣中的H2、CO等還原性氣體。如空分裝置曾有一臺氧化鋯式氧分儀,檢測氮氣中的氧含量,工藝過程中氧含量一般大約在4×10-6,儀表經校驗投用之后檢測結果總是負值,后來在樣品氣進表之前加裝了一只還原性氣體濾除器,問題得以解決。再如,對某催化反應器頂部的氧含量進行檢測,選用的氧分儀為熱磁式氧分儀,起初催化劑再生采用富氧再生工藝,氧含量在3%～5%左右,儀表運行正常。后來催化劑再生改為采用貧氧再生工藝,氧含量控制在1%以下,這時背景氣體中含有的反磁性氣體的影響就顯現出來了,氧量過小時,儀表測量結果有時為負。
③考慮接電部分:
在線分析儀器多為貴重儀器,在空分系統(tǒng)電氣設計階段應考慮成套分析儀分析柜的供電電源通過UPS或穩(wěn)壓器穩(wěn)壓,否則儀器的電源模塊易損壞,若選用進口分析儀器應注意國外工業(yè)電源的電壓和頻率和我國的差異,歐美一些國家的工業(yè)電源為AC110V60HZ,而我國為AC220V50HZ。成套分析儀器的系統(tǒng)應可靠接地,接地線與中性線不能共線,接地電阻要小于4歐姆。
三,氣體分析儀使用時注意事項
在線分析儀的使用維護各臺分析儀器的日常維護除嚴格按儀器使用說明書的要求做外,還需注意以下幾點:
①若空分長時間停機、或停機加溫,應將分析儀器的進樣閥置于切斷位置,同時將分析樣品氣管從進分析柜入口脫開,將樣品氣導壓管與空分容器一道加溫吹掃干凈。
?、谠跍y量時,為減小測量的滯后性,在保證分析儀器的測量流量下,盡可能的將儀器的旁通流量開大。
?、畚⒘垦鹾臀⒘慷趸嫉牧泓c校對,目前比較常用的方法是在其零點樣氣處理系統(tǒng)增加一套除微量二氧化碳或微量氧、氮的純化裝置,在成套分析系統(tǒng)剛投運時是可行的,但隨著時間的推移,各臺純化裝置均會跟大氣接觸而失效,這樣校對儀器的零點就不準確。我們的做法是借鑒儀表的遷移原理,用離線分析儀分析一瓶高純氬標準氣,測得高純氬中的O2含量和CO2含量作為校對微量氧和微量二氧化碳分析儀的零點氣,在校儀器零點時,將儀器的零點校對到該測定值,即將儀器的零點遷移至0.1∽0.3ppm左右,再校儀器的量程,實踐證明,采用這一方法是可行的。
?、芪⒘垦醴治鰞x的原電池是易耗品,當樣品氣中氧含量過高時應迅速切斷儀器的進出閥,若儀器長期不使用,應考慮將一純度較高的氬氣通入儀器作保護氣,但要注意保護氣的壓力不應大于10KPa,否則產生的背壓過大易將原電池膜損壞。
