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於工業上對煤氣成分進行分析，通過對測量的氣體參數變化情況的分析，掌握這些成分的變化規律，從而對於實現生產全程動態控制，無論是理論計算還是現場操作，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，現就適合於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、維修容易等優點，該儀器一直在廣泛應用著，常用於煤氣中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，準確度取決於操作者的熟練程度，且測量數據不象LCD那麼直觀、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果有影響；

    2）不能分析出Ar，不適宜用奧氏儀分析循環氣，應逐步採用氣相色譜儀；

    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完全程度，否則讀數不準誤導生產。

    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，以確保聯醇催化劑、氨合成催化劑的安全，為生產樣氣中各種微量形態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.工業氣相色譜儀

    工業氣相色譜在煤氣分析中應用最多，氣體組分按H₂、N₂、CO和CO₂的順序依次被測定。此外該技術還可用於轉爐爐氣和燒結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後再檢測，很難實現實時在線。除了國內少數高爐仍採用該方法之外，工業氣相色譜儀逐漸被質譜儀或紅外分析系統代替。

    5.工業氣體質譜儀

    質譜儀以物質離子的質荷比作為判據進行定性和定量分析。氣體質譜儀通常採用電子轟擊方式離子化，所有物質都有特徵的解離方式。質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。但質譜儀多成分和高速度的分析性能在高爐、燒結等工段應用的優勢並不明顯，也需要對氣體進行分離後再檢測，很難實現實時在線分析，儀器成本又很高。目前高精度的質譜儀主要還是依靠進口，其維修零備件也都要從國外進口，國內代理商響應大多緩慢，這對系統的投用率影響很大。還有，國內運行環境與國外有差異，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

    精鍊氣中微量(CO+ CO₂)的測定是氮肥廠比較重要的分析項目，由於含量低(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最早、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。

    3.氧分析儀

    煤氣中氧含量的在線分析常採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，特別在連續汙染物監測系統（CEMS）以及機動車尾氣檢測應用中十分普遍。國內NDIR氣體分析儀的主要廠家大都採用國際上八十年代初的紅外氣體分析方法，如採用鎳鍩絲作為紅外光源、採用電機機械調製紅外光、採用薄膜電容微音器或InSb等作為傳感器等。由於採用電機機械調製，儀器功耗大，且穩定性差，儀器造價也很高。同時採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展，NDIR紅外氣體傳感器在國內外得到了迅速的發展。主要表現在無機械調製裝置，採用新型紅外傳感器及電調製光源，在儀器電路上採用了低功耗嵌入式系統，使得儀器在體積、功耗、性能、價格上具有以往儀器無法比擬的優勢。

    如現在市面上的煤氣分析儀Gasboard-3100（在線型），採用國際領先的非分光紅外氣體分析技術，長壽命電化學傳感技術，及基於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）

    該儀器廣泛應用於煤氣工業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變化情況的分析，以掌握這些成分的變化規律，從而實現對生產全程動態的監測。

    「分析技術儀器化，分析儀器自動化」是主導發展方向。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化為儀器裝置。隨著生產的不斷發展，對分析的質量和性能要求也在不斷提高，實驗室分析儀已經不能適應連續自動化的生產監測和控制。分析儀器自動化除了要利用當前發展的電子技術和計算技術實現以外，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、小型企業普及，實時為企業生產提供動態控制和監測。

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