气体分析仪中重要的预处理系统-化工仪器网-手机版

在化工领域中,在线分析仪表的使用提升了生产的安全性,使生产效率明显改善,生产的产品质量明显提升,分析仪可帮助实现及时反馈工艺控制,达到准确,实时的目的,终使生产效率明显改善。

因为分析仪表是比较精密的仪器，对样品的温度、,压力、流量、含水量等有很高的要求，因此分析仪表测量是否准确主要取决于预处理系统功能是否满足要求。

一般情况下，对于在线分析仪表来说，其运行过程中涉及到预处理主要包括前级、后极预处理两个环节。其中,就前者来说口即对样品实施相应的处理便于样品进行传输防止在样品传输过程中发生滞后现象,终降低后级预处理单元的负担。如降低样品温度从而降低样品露点,去除大量水分,适当调整压力等。对于后级预处理来说,即进一步处理样品,如深入调整压力、温度,有效控制流量,除去其中包含的有害物质等诸多方面,不仅如此,还涉及到流路切换、限流、泄压等诸多内容。将上述两个过程有机结合,确保其工作过程中的样品可以满足要求,方便进行分析,从而实现良好的效果。分析仪表涉及到的样品基本上是没有混合其他对测量组分有干扰的组分、没有腐蚀、清洁的样品样品彼此保持在合适的流量、压力、温度区间之中。

一、样品处理系统

在线过程分析特点就是长期连续,实时监测,所以必然要求连续取样和严格样气的处理技术,要求样气真实快速的传输,样气进入分析仪表时,要求达到接近于标准气的品质。过程分析系统的长期连续运行的可靠性和安全性,以及近于免维护的易维护性,都*依赖样气处理系统的针对性设计,因此样品处理系统是过程分析系统的核心和关键。

样品处理系统是过程分析系统的核心,其主要包含四个环节:样品的提取、样品的传输样品的处理、尾气的排放等

1、取样系统

取样系统的功能:取样系统是确保仪器正常工作*的部分。它的功能是从分析对象中取出具有代表性的样品,经过一定的预处理(如冷却、过滤等)与控制(温度、湿度、压力、流量的控制等),然后把符合分析仪器要求的样品送入仪器的发送器部分进行分析。根据使用条件的不同取样系统是千变万化的。

取样系统设计时需要考虑的因素：

1)尽可能地缩短取样点与分析仪器的距离。

2)在一定条件下,适当减少取样系统传送样品管道的内径及其他部件中的传送空间的容积。

3)在条件许可时,尽量降低取样点的压力。

2、样品的传输

传输时间不宜过长,要求采样管线尽可能短。采样管线尽可能少弯头和转角,减少样品积累控制温度,尽量保持样品物理特性,气态或液态,有时需保温处理、防止取样管线泄漏,减少误差,尤其是负压取样。

3、样品预处理

预处理系统是对样品进一步处理如流量、温度、压力的调节进步冷却除湿除尘限流,流路切换和泄压等。

1)流量调节:包括快速回路和分析回路,常见功能器件和方法有球阀、旋塞阀、单向阀、针阀、稳流阀、限流阀、浮子流量计等。

2)压力调节:包括降压、抽吸和稳压,常见功能器件和方法有压力调节阀、安全泄压阀、压力表、蒸汽或电加热减压阀取样泵等。

3)温度调节:包括降温和保温,常见功能器件和方法有冷凝器、旋风制冷器、冷却水降温等。

4)除尘:常见功能器件和方法有过滤除尘、旋风分离除尘、静电除尘、水洗除尘等。

5)出水除湿和气液分离:常见功能器件和方法有冷却降温、惯性分离、过滤、Nafion 管干燥器、干燥剂吸收吸附等。

6)除右害物质

4、样品的排放

样品的排放分为旁路排放和分析后样品的排放,气体样品一般排入火炬工艺管道,无毒无害的可排入大气;液体返回工艺流程或无污染就地排放。排放的基本要求:不应对环境带来危险或造成污染。

5、样气取样处理系统的基本性能特性

1)滞后时间样品处理系统的滞后时间是指样品从取样点传递到在线分析仪器入口端所经过的时间又称样品传送滞后时间样品传送滞后时间+分析仪器的响应时间=分析系统滞后时间,即指样品从取样点取出到得到分析结果的这段时间。

2)渗透率泄漏率:在规定工作压力范围内,单位时间渗入(如大气或漏出样品处理系统或其部件的流体量，表示样品处理系统的密封性能。

3)综合误差样品处理后的样品流和取样点被测组分浓度之差。其差异可能是有吸附、稀释、渗透或样品流中被测组分的相互作用而引起的。综合误差考察样品经过处理后是否失真及失真的程度。

4)安全指标样品处理系统由各部件按照系统流程设计要求配置,包括系统的供电及控制系统安全指标主要指对系统的绝缘及耐压等强制性安全指标,也包括:系统的接地、防静电、防雷击及抗电磁干扰等安全特性。

二、在线分析仪表预处理系统重要作用

一些被分析的气体样品在工况条件下并不符合在线分析仪表的运行要求而且还存在着高压、高温与腐蚀成分气体。在线分析仪表预处理系统则会对这些气体进行去除与调整,以达到分析仪表所需要的条件。

1、去除腐蚀气体

在以往的化学在线分析仪表样品测试中,监测的很多成分的样品都包含有强腐蚀性的气体,如二氧化硫、硫化氢、氯化氢等这些腐蚀性气体一旦溶于样品中的水,将会形成酸或碱,不但提高了湿度,而且可能会对在线分析仪表造成腐蚀损坏。在线分析表是精密器件,对于分析的气体介质要求较高,一旦出现腐蚀性气体,将会对分析结果造成直接的影响,无法保证结果的准确性。

在线分析仪表成套设备的发展已经可以为企业终端提供全部防腐系统。首先采用探头内外涂覆防腐层,有效避免了腐蚀气体的侵蚀;其次,把过滤器、阀件、冷凝器等重要的与气体直接接触的部件设计制造成防腐型,提高使用寿命第三,分析仪器的防腐也提高了分析仪表适用性范围对于包含有腐蚀性气体的样品,目前已经设计出了具有针对各种腐蚀性质与腐蚀强度气体的个性分析系统,以满足不同的用户需求如果气体样品中包含有微量的腐蚀性组分,可以用水洗或化学方法进行去除。针对腐蚀气体有效的办法就是保持温度在135以上,采用管道保温法,加上有效的脱水措施,就可以有效避免腐蚀气体对分析仪表造成的损坏影响。

2、避免样品组分间相互干扰

随着社会的不断发展,化工领域也是日新月异,生产出的产品越来越复杂,与此同时,其工艺同样越来越繁琐反应过程中涉及到的气体成分十分多,并且非常易于生产副产品基此在线分析仪表运行过程中必须要面对许多类型的气体混杂条件,这样会对结果产生负面作用,导致或多或少的误差。干扰组分能够使得输出信号产生一定的误差,从而对所得到的测量结果产生干扰,使功能不能得到充分发挥而其预处理系统成套技术去可以解决各种组分的负面作用,从而能够获得测量结果。

首先,应当按照样品中存在着各种干扰组分的化学性质,选择科学合理的办法将它们除去。要是其中含有NH3,在这种情况下,则能够通过水洗的技术来将其除掉;要是其中含有SO2,则可通过碱来把它除去。预处理系统还可把样品中混杂的腐蚀性物质加以转变,例如,对SO2和S3两者的转变,通过转换炉加温方法来进行,一直使温度保持在900℃以上;再如,就NO和NO2来说,两者的转变能够通过MC催化的方式来实现该方法需要的设备运行比较稳定,具有相对偏高的效率,同时,其可靠性十分高。不仅如此,伴随科技的日益进步,分析仪器领域同样会设计出更好地仪器,其选择性将日益提升,从而能够有效解决多种组分的干扰,比如,紫、红外分析仪器等,可避免背景组分影响引起的误差。

3在线分析系统的安全性

在线分析系统的安全性主要包括系统电气安全、系统气路密封性、防爆安全及网络信息安全等。系统电气安全包括系统防止触电、着火、防雷击、防电磁干扰等电气安全;系统气路密封性是防止管路泄露造成毒害气体危机人身安全;系统防爆安全是系统在爆炸环境下的防爆设计的级别和能力,包括在线分析仪器及分析小屋的防爆设计要求;系统网络信息安全是系统输出的信息在传输中的安全性,以及分析仪器及系统的专业网络的安全性等。在线分析系统的安全性又可分为硬件和软件的安全性,系统硬件安全性主要指系统各功能部件的安全性和系统对内外部的安全性,软件安全主要指防病毒及通信安全,特别是信息数据的传输安全。

从化学角度上来讲在线分析仪表所测量的气体大多数都具有明显的化学危害譬如腐蚀性毒性等,如果不能妥善处理势必会造成大气污染、人身中毒、甚至是爆炸,危害人身安全所以往往一些在线分析仪表大多具有特殊的防护措施。譬如防爆型的在线分析仪表的基本部件所采用的大多数是具有明显防爆性能,这样会保证其不出现爆炸意外,而特殊预处理系统往往会被安装在通过增压防爆的环境中。

调节气体样品的压力

在线分析仪表的预处理系统还能够对压力和温度进行一定程度上的调节。因为对在线分析仪表来讲，其工作环境是需要具有一定特殊压力和温度的，而其预处理系统能够通过增减压力的方式来使外部环境的压力达到在线分析仪表所需要的范围内,以保证在线分析仪表能够得以正常的工作,一般来说,高压环境下通过一般的减压方式就能够使外部环境达到在线分析仪表所需的压力范围。

5、去除焦油

化工生产过程中,焦油的存在会对在线分析仪表造成不可估量的影响,所以往往都需要采取一定的措施来掉气体样品中渗入的焦油虽然电捕法能够有效的去掉大部分焦油,但是有一些焦油顽固的掺入在气体样品中,影响在线分析仪表测量的数据,所以在预处理系统中仍要对焦油进行二次处理。预处理系统中处理焦油一般是采用降温法或水洗法来处理掺入的焦油。

三、在线分析仪表预处理系统应用实例（以氧含量分析仪为例）

赛弗美在线气体分析SFM-CT-200型氧含量分析仪主要分为预处理单元和O2分析单元组成；具备了可保证样气经过取样、降温、中和、除尘、除水后将干净、干燥、恒定的样气送

至气体分析仪表进行检测。简化了现场安装和维护过程，延长传感器的使用寿命，提高了系统可靠性。