紅外及色譜分析儀在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

鄧明榮 厲紅曉 吳曉敏

摘要：改革開發(fā)以來，化工行業(yè)蓬勃發(fā)展，給人們的生活帶來了巨大的改變，但是其引發(fā)的矛盾也日益凸顯，環(huán)境遭受污染、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率低下等等問題都影響著化工行業(yè)的進步，化工生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，生活環(huán)節(jié)步驟多，想要提高化工行業(yè)的生產(chǎn)率、減少成本，可以通過提高工藝水平，提升生產(chǎn)自動化水平，加入新型、先進的分析設(shè)備儀器，對生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)進行自動、連續(xù)的監(jiān)測，給操作人員提供依據(jù)，本文主要討論紅外分析儀和色譜分析儀這兩類設(shè)備如何應(yīng)用在化工生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：紅外;色譜分析儀;化工生產(chǎn)

一、紅外分析儀的概念

（一）紅外分析儀工作原理

紅外分析儀是利用紅外線（波長范圍在1-16μm）照射容器內(nèi)的氣體，測定紅外線照射氣體后的輻射強度IO判斷被測氣體的組分的光強度。

I=IOe-kel

公式中：IO——射入被測組分的光強度;

I——經(jīng)被測組分吸收后的光強度;

k——被測組分對光能的吸收系數(shù);

c——被測組分的摩爾百分濃度;

l——光線通過被測組分的長度。

所以紅外線分析儀測量組分濃度大的氣體時，測量氣室較短，相反則測量氣室長。

（二）紅外分析儀類型

當前市面上的紅外分析儀類型多樣，主要分為：

1.色散性和非色散型。非色散型又稱為不分光型，就是將光源發(fā)射出的連續(xù)光譜射在被測氣體上，待測提起將會分出多個吸收帶，因此這種檢驗方法具有積分性質(zhì)，該方法具有高靈敏度、高信噪比、穩(wěn)定性好等特點，但是也正是由于多個吸收峰產(chǎn)生重疊，對測量會有一定的干擾作用。色散型又稱為固定分管型，它不能形成連續(xù)的光譜，智能對一個或者幾個特定波長進行選通，它具有較好的選擇性，但是分管后的光束能量小，容易對分管波長產(chǎn)生影響。

2.雙光路和單光路。雙光路就是兩個相同的光源發(fā)射，單光路就是單束紅外光。

3.單組分和多組分。單組分就是一臺儀器只能測量一種氣體，多組分就是一臺儀器可以分析多個氣體成分。

二、色譜分析儀的概念

（一）色譜分析儀工作原理

色譜分析儀工作原理：混合氣體通過工藝管道，進行減壓降溫處理后，再進入五菱閥，取適量的樣品氣體后關(guān)閉閥門放出其余的氣體，保持內(nèi)部恒溫，在將取樣的氣體進入到色譜柱中，同樣保持恒溫，樣品氣體被色譜柱內(nèi)的填充物吸附后，不同氣體類型則吸附程度不同，通過色譜柱的速度也不同，出了色譜柱后的濃度也不同，出來后再進入檢測器內(nèi)做定性、定量分析，將氣體各組分的濃度轉(zhuǎn)為電信號進行處理，最后主機會后數(shù)據(jù)顯示。

（二）色譜分析儀中常見的檢測器

1.熱導(dǎo)檢測器。主要分析無機物、碳氫化合物，通過氣體各組分間的熱導(dǎo)率的差別測量的。

2.氫火焰離子檢測器。這類檢測器分析更加微量的氣體，通過高溫氫氣燃燒發(fā)生的化學電離產(chǎn)生的電流進行檢測。

3.火焰光度檢測器，可測量下限為0.05ppm的氣體，特別是氣體中的硫、磷含量。

三、紅外分析儀在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）紅外分析儀應(yīng)用在檢測系統(tǒng)中

紅外分析儀對氣體檢測的優(yōu)勢十分明顯，在化工安全生產(chǎn)過程中，要加強對各環(huán)節(jié)的檢測，并且要求檢測點要合理規(guī)范。例如一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)是最近幾年新型的監(jiān)測系統(tǒng)，采用的就是紅外線分析技術(shù)，對化工生產(chǎn)過程、相關(guān)氣體管道運輸周邊的氣體進行監(jiān)測，一旦管道發(fā)生泄漏，一氧化碳氣體含量增加，進入監(jiān)測系統(tǒng)中，紅外線分析儀分析出濃度含量超標就會發(fā)動警報，提醒管理人員進行維修處理，預(yù)防重大安全事故的發(fā)生，排除安全隱患。

（二）監(jiān)測化工生產(chǎn)過程中的天然氣運輸

紅外分析儀能夠?qū)諝鈨?nèi)的氣體成分反應(yīng)靈敏，對于長距離運輸天然氣，保證氣體不泄露具有很好的監(jiān)測作用，特別是對于長距離運輸中的安全巡檢，能夠提高時效性，確保周圍甲烷濃度含量低，如發(fā)生泄漏還可進行定位判斷。

（三）紅外分析儀使用注意事項

紅外分析儀在使用前需要進行通電預(yù)熱和儀表校準，這樣才能保證測量的準確性。要保證紅外分析儀裝置安放的環(huán)境要干燥整潔，定期對其進行檢測，如果發(fā)生故障也需要及時處理，例如儀表零點波動大，標定后現(xiàn)象不見好轉(zhuǎn)，則要檢測測量室是否被污染，對其進行清洗或者是更換，這樣才能確保分析儀的正常使用。

四、色譜分析儀在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）測定脂肪酸類物質(zhì)

目前測量脂肪酸類物質(zhì)的方法存在許多不足，例如使用滴定法或者是比色法，都會出現(xiàn)檢測范圍小的問題。現(xiàn)代化工生產(chǎn)行業(yè)中，利用色譜儀能夠比較完善地完成檢測，能夠提升預(yù)測時間，提高測量效率，并且更具靈活性。

（二）對烷烴氣體進行較好地分離

化工企業(yè)中，特別是煤化工和是由化工，在提煉過程中會有不同有價值的氣體產(chǎn)生，需要利用色譜分析儀進行分析，主要利用的是四閥五柱完全填充雙熱導(dǎo)檢測器，這樣能夠?qū)Χ喾N氣體進行檢測，檢測范圍更廣，并且能夠?qū)崿F(xiàn)分離檢測，目前我國研究院已經(jīng)開始采取色譜技術(shù)分析高丙烯、乙烯等氣體，并且能夠提取出高存度的氣體，取得較好的分離效果。

（三）對化工生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染進行監(jiān)測

化工環(huán)境污染問題一直是我們關(guān)注的重點，如何在保持經(jīng)濟發(fā)展的同時減少環(huán)境污染是我們急需解決的問題。在化工生產(chǎn)過程中，利用色譜儀檢測周邊環(huán)境變化是十分重要的。利用色譜分析法檢測大氣，只要是不會分解的物質(zhì)，色譜分析儀都能夠?qū)ζ溥M行分析，例如對大氣影響較大的，對人體有害的有毒氣體苯系物，通過分析儀能夠確定含量，再采用活性炭進行回收，能夠提高回收效率。

同時還能夠檢測水體物質(zhì)，化工行業(yè)中經(jīng)常使用半揮發(fā)鹵代烴，這個也是自來水氯氣效度的副產(chǎn)物，這類物質(zhì)融入水中，會污染水體，利用色譜分析儀，能夠檢測樣品中的揮發(fā)性鹵代烴含量，保證水質(zhì)的良好。

五、結(jié)語

化工行業(yè)是國家工業(yè)中重點發(fā)展行業(yè)，改革開發(fā)以來，我國化工行業(yè)穩(wěn)步提升，但是近些年化工企業(yè)突發(fā)事故頻繁發(fā)生，化工企業(yè)的安全性也受到了社會的重點關(guān)注，為減少化工企業(yè)事故發(fā)生率，國家加大對化工行業(yè)的檢測，要求排除安全隱患，增加新技術(shù)的引入，增加檢測系統(tǒng)的設(shè)置。響應(yīng)號召引入紅外分析儀和色譜分析儀，其在化工生產(chǎn)行業(yè)中起到十分重要的作用，能夠為行業(yè)發(fā)展提供更多的保障。

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