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气体分析器

发布时间:2019-07-12 23:01 来源:未知 编辑:admin

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  气体分析器,又称气体分析仪,是用于分析气体组成成分的仪表,属于流程分析仪表中的一种。气体分析仪是化学参数测量仪表,在很多工业生产过程中,气体分析仪表的地位与压力仪表、流量仪表等物理参数测量仪表是不相上下的,能起到控制生产环境、减少安全事故等重要作用。

  气体分析器,又称气体分析仪,是用于分析气体组成成分的仪表,属于流程分析仪表中的一种。其基本原理是利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类

  (1)DLAS(DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)半导体激光吸收光谱技术

  DLAS技术本质上是一种光谱吸收技术,通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于,半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此,DLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术,半导体激光穿过被测气体的光强衰减可用朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律表述式得出,关系式表明气体浓度越高,对光的衰减也越大。因此,可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。

  拉曼激光气体分析仪RLGA的核心部分是一个激光检测装置,其中的氦氖激光器可以发射一种安全的低功率单波激光到一个气体测试腔内。由于激光能量微弱,装置内部通过检测腔两端的反射镜不断进行反射,将能量放大1000倍左右。光子与气体分子发生碰撞后发生散射,产生一种不同于激光频谱的光谱,而且不同分子散射出来的光谱是特定不相同的,这就是我们所称的“拉曼散射光谱”。检测腔内壁装有8个光学滤波器和光电传感器,用来吸收和检测不同分子的特定光谱频率,从而得到8种不同待测气体成分含量。根据这种原理,每种待测气体的含量都是通过直接测量得到的,不需要任何的导算;RLGA的检测精度更高;反应速度更快

  (1)氧化钴,一般用于烟道排放或燃烧控制,取样探头可耐高温及耐腐蚀,安装方式为直接插入式或抽取式。

  (2)顺磁式,该类型分析仪响应速度快,测量精度高,常用于精确过程控制。顺磁性氧分析仪利用氧分子具有顺磁性,被测气体引至内置磁场,氧分子在磁场内顺应磁场运动,在悬挂的哑铃球上产生推力,通过测量哑铃球的偏移而得出被测气体中的氧含量。

  红外分析仪根据Lambert-Beer定律,并采用NDIR(非色散红外)原理,可选择性在波长2-9um范围内测量多种组分,例如:一氧化碳,二氧化碳,二氧化硫,甲烷,一氧化氮以及一些简单碳氢化合物。

  (1)双光路:从两个相同光源或一个精确分配的单光源,发出两路彼此平行的光束,分别通过分析气室后和参比气室后进入检测器。

  (2)单光路:从光源发出单束红外光,利用切光装置将红外光调制成不同波长的光束,轮流通过分析气室进入检测器。

  (1)载气:将样品传输至色谱分离柱,之后至测量组件,载气特性为惰性气体,不应与样品和溶剂反应。一般可选用且常用的载气有氢气,氮气,氦气。氦气有最好的分离柱效果,氦气用于热导式测量组件,氢气用于当氦气不能使用的场合,另一为氦气和氢气的混合气可得到较快的响应。

  (3)分离色谱柱,将样品分离为单个成分,分离色谱柱种类有成套分离柱和毛细管分离柱。

  质谱分析法是利用不同离子在电场或者磁场中运动轨迹的不同,把离子按质荷比分离而得到质量图谱,可以得到样品的定性定量结果。质谱仪按照常用的质量分离器不同可分为扫描磁扇式磁场质谱仪和四极质谱仪,飞行时间质谱仪等几种类型。目前工业应用上通常采用的是扫描磁扇式质谱仪。四极质谱仪的灵敏度高,适合实验室或科学研究。扫描磁扇式的稳定性和重复性较高,适合工业应用。

  工业质谱仪主要由进样系统、离子源、质量分析器和离子检测器、真空系统、和与之配套的监测与控制系统和数据通讯系统七个部分组成

  气体分析仪多应用于存在化学反应的生产过程,例如氨气合成流程中,在使用温度仪表和压力仪表控制反应环境以外,还需要使用气体分析仪表来分析进气的化学成分,控制氢气和氨气之间的合理比例,这样才能最大限度的提高氨气合成率,而获得较高的生产效率。

  气体分析仪在锅炉燃烧控制中也起到了非常重要的作用。气体分析仪多应用于锅炉燃烧时的燃料供给控制,帮助操作人员调节燃料与助燃剂之间的比例成分。气体分析仪在锅炉燃烧中还起到了烟道化学成分分析的作用,据此操作人员可以恰当调整助燃空气的供给量。

  气体分析仪在工厂废气排放方面,特别是有毒有害气体排放上,也起到了非常重要的作用。气体分析仪的作用是对有毒有害气体进行连续的监控,防止有毒有害气体的浓度过高,威胁到工作人员的安全,或引起爆炸等恶性事故

  一台气体分析仪或一套气体分析系统相当于一套完整的化工工艺设备,因此,气体分析仪器系统工作过程就是在实现一系列的化工过程。若想通过气体分析得到准确数据,就必须了解这一系列化工过程中各阶段的情况及变化,认真研究并掌握其中的规律,只有这样才能达到准确测定的目的。应当指出,不仅在一台气体分析仪器内部具备一套化工工艺过程的同样情况和条件,而且,有时在仪器前级的样气预处理部分(含取样系统)也同样是一套化工工艺过程。如遇到较复杂、较特殊的工艺技术条件的话,那么样气预处理系统所体现的化工过程还是非常复杂的,相当于一个小化工厂的净化处理工艺过程。由此可见,气体分析的过程就是在了解并掌握整个化工过程系统条件的前提下,严格控制各种影响测定条件的因素,从而得到工艺及管理人员所需要的准确数据。

  在仪器应用的过程中,影响因素种类较多且变化较复杂,而要想有效地控制这些影响因素及排除干扰测定的因素则困难比较大。例如微量氧的测定,不但要严格控制系统材质和密封,而且系统的洁净等诸多因素也必须逐一解决好,否则,氧成分分析不会得到准确的测定结果。而对于气体中微量水含量的测定,除了考虑以上提到的各种影响因素外,还必须考虑到样气中的水在管道内的吸附平衡问题,而这一问题的妥善处理必须依靠反复试验,了解其变化情况和规律,掌握其中的操作技术,以便得到准确无误的结果。当然,使用气相色谱仪测定高纯气体中ppm—ppb级杂质成分含量要考虑和控制的影响因素就更加复杂了。

  气体成分在管道及设备中流动时发生的微观变化是复杂的、多变的。在常量气体成分分析时可以忽略的诸多影响因素,在微量气体成分分析时不仅不能忽略,反而必须认真对待,此时,这些因素已经成为影响微量气体成分分析正确结果的主要矛盾,必须逐一排除和解决才能使微量气体分析仪器工作顺利完成。这些影响因素主要包括以下几个方面:①取样管路内气体多次的反复混合;②管壁与气体成分的物理化学作用;③管路材质;④管路连接方式;⑤管路洁净程度。

  仪器作为一种计量检测工具,在正常运行情况下,给出的数据绝大多数都是相对量值,测定数据是否准确及准确的程度(精度),仪器本身是无法提供的,也是无法证实的。必须依靠外围技术工作完成,这就是分析数据的验证工作。

  (1)仪器线性关系的验证。首先,为确保仪器的正常运行,分析仪器作为计量仪器的一种,必须每年经过权威计量部门按照国家制订的规程进行检测,方能许可使用。同时,每年还需要用系列标准气体检查仪器在整个线性范围内的线性关系是否保持正常的状态。否则盲目相信分析仪器(即使是进口仪器)的完好程度肯定会使错误的数据导致生产管理及质量管理上的失误。

  (2)误差分析。在分析仪器的应用过程中,对于每一次测定结果的数据,必须作出误差分析,以确定数据分析的真实性、可靠性和可信程度。一个合格的分析工作者是不会也不应该随随便便地把每次分析测定的结果上报或公布的。一般是在测定结果得出后,经过误差分析,在确定分析数据的误差总和小于规定的允许误差时,才将这一个(或一组)数据视为正确测定结果上报或公布。否则,不准确的数据会给生产管理者带来严重的不良后果。

  (3)定量分析常用的仪器校正。气体分析仪作为一种定量分析仪器,在做定量分析前必须使用标准气进行校正(或标定)。标准气一般是从国家计量部门或合法工厂购买的,在特殊情况下,也可以自行配置(但要具有配置标准气的资格和能力以及相关的设备)。标准气保质期为一年,在使用标准气校正分析仪器时,还必须深入了解正常手续和使用规律。如果购买和使用不合乎要求的标准气,会导致分析数据的极大偏差。如果对标准气的使用要求不甚了解,也会因得不到准确数据结果,给空分生产带来麻烦

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