紅外及色譜分析儀在化工生產(chǎn)中的應用

王建玲，馬志偉，王川川，劉志景

（河南牧業(yè)經(jīng)濟學院，河南鄭州 450000）

化工生產(chǎn)屬于高風險行業(yè)，在實際生產(chǎn)工作開展過程中，會面對各種成分復雜的氣體、混合物以及其他物質。由于化工生產(chǎn)風險系數(shù)頗高，所以需進行定量分析及定性分析，尤其是針對氣體的成分分析，需合理利用相關現(xiàn)代化儀器設備完成氣體各項成分的分析，通過分析，判斷氣體成分的安全性，為化工生產(chǎn)安全監(jiān)控提供有效支持。值得注意的是，結合多年的實踐工作顯示，在化工生產(chǎn)中紅外分析儀與色譜分析儀應用廣泛。因此，從化工生產(chǎn)工作效率及質量提升角度考慮，本文對紅外及色譜分析儀在化工生產(chǎn)中的應用進行分析研究具備一定的價值意義。

1 紅外分析儀的應用分析

紅外分析儀，即紅外線氣體分析儀的簡稱，指的是通過對紅外線的利用，完成對氣體的分析。紅外分析儀能夠根據(jù)待分析組分濃度的差異，吸收輻射能的差異，剩下輻射能使檢測器中的溫度升高的差異，動片薄膜兩邊承受壓力的差異，進一步使一個電容檢測器的電信號產(chǎn)生；如此，便能夠間接測量待分析組分的濃度。下面便從紅外分析儀的運行機制、投運準備工作、校正、相關問題及解決對策進行分析，確保紅外分析儀在化工生產(chǎn)中應用的可靠性及高效性。

1.1 運行機制

紅外分析儀主要運行機制為：通過對紅外線的利用，然后經(jīng)裝在一定長度容器內，比如測量室的被測氣體，因參比室內充的為高純氮氣，而測量室裝的為被測氣體，因此所產(chǎn)生的光強存在差異；在被測氣體使?jié)舛炔町a(chǎn)生的情況下，通過吸收之后，剩下的光可以進入檢測器當中，通過檢測，使電容產(chǎn)生變化，然后通過轉化形成電壓信號，進一步通過放大輸送至儀表當中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示及記錄。此外，值得注意的是，化工生產(chǎn)過程中，通常會使用到三類檢測器，即薄膜電容檢測器、半導體檢測器、微流量檢測器。

這三類檢測器在化工生產(chǎn)中均具備廣泛的應用價值，需根據(jù)化工生產(chǎn)實際需求，做到合理選擇應用。

1.2 儀表投運準備工作

儀表投運之前，需對接線進行仔細檢查，明確信號的正確性，中控量程和現(xiàn)場有無維持一致性；保證預處理正確，并保證取樣管線的清潔、干燥，進一步做好通電預熱處理。上述操作達標之后，再進行投運工作。

1.3 儀表校準

1.3.1 零點校準

零點校驗過程中，通常將高純氮當作零點氣。以將艾默生儀表為例，在校準過程中，具體步驟為：將任意鍵按下，進入主菜單后，選取“Control”鍵，然后進入“zero”；在穩(wěn)定之后，將“Star cal”鍵按下，然后完成相對應的零點校準操作。

1.3.2 量程校準

基于量程校準過程中，將量程標氣接通，然后按下任意鍵，進入主菜單之后，選取“steup”，對其中的“cal gas”點擊，對修改表氣量程值進行查看并修改；需注意，如果標氣量程值和標氣量程氣瓶上值保持一致，則無須修改；返回主菜單之后，選取“control”，然后進入“span”，完成最終的量程標定作業(yè)。

1.4 相關問題及解決對策

基于化工生產(chǎn)過程中，紅外分析儀的應用易出現(xiàn)一些問題，因此針對相關問題有必要采取及時有效的解決對策，從而確保紅外分析儀在化工生產(chǎn)中應用的有效性及安全性?？偨Y起來，具體問題及解決對策如下：

（1）紅外分析儀的顯示值突然發(fā)生下降的情況，通標氣之后無變化。針對此類問題，有必要對屏幕進行仔細檢查，明確是否存在“souse”報警字樣；如果存在，則代表光源損壞，進一步對光源及時更換。

（2）儀表零點出現(xiàn)持續(xù)正漂現(xiàn)象，且出現(xiàn)波動幅度大、不準的現(xiàn)象；在標定之后，此類問題仍存在。針對此類問題，需對測量室及濾波氣室進行嚴格檢查，通過檢查觀察是否受到污染，是否有水分進入，然后做好清洗或者更換處理。

（3）輸出維持不變，輸出值不準確。針對此類問題，需對模擬輸出板進行嚴格檢查，通過檢查明確有無損壞，若損壞則及時更換模擬輸出板。

（4）現(xiàn)場顯示和中控存在差異，需對量程進行查看，然后對比中控，判斷兩者有無維持一致性。

（5）溫度傳感器出現(xiàn)持續(xù)發(fā)生報警的情況，且沒有辦法進行正常的測量作業(yè)，在通標氣之后仍未解決。因此，需對溫度傳感器進行仔細檢查，判斷有無損壞；若損壞，則需及時更換處理。

（6）儀表指示呈現(xiàn)回零現(xiàn)象，通標氣之后沒有變化。針對此類問題，需對監(jiān)測器電容進行嚴格檢查，判斷有無短路或者損壞；若損壞，及時更換。此外，還可能出現(xiàn)儀表指示滿度的問題，或者出現(xiàn)中控無顯示值的問題，此類問題在雙通道紅外分析儀中常發(fā)生；針對這些問題，需判斷有無超量程，并對雙光源進行仔細檢查，判斷有無損壞光源，若存在則需及時更換光源。

2 色譜分析儀的應用分析

色譜分析儀，為一類分離分析儀器，主要針對復雜、多組分混合物進行分離及分析。在化工生產(chǎn)領域，通過色譜分析儀的使用，可以完成對物質的定性分析及定量分析。

2.1 運行機制

混合氣體經(jīng)色譜柱，受到色譜柱內部的填充劑吸收或者吸附，因氣體分子種類存在差異，且被填充劑吸收或者吸附的程度存在差異，所以經(jīng)過柱子的速度存在差異，出柱子之后濃度同樣存在差異；基于柱口位置的混合氣體通過分離，形成各組分之后，進一步通過檢測器完成定性分析及定量分析；然后由檢測器對組分濃度信號，轉化為微弱電信號，進一步利用放電電路完成數(shù)據(jù)處理，最終在主機顯示，并將具體數(shù)據(jù)信息記錄下來。

2.2 儀表投運準備工作及常用檢測器種類

在儀表投運準備工作過程中，需保證投運之前各部件的質量達標，無漏電問題，同時保證管線維持清潔及干燥狀態(tài)；以工廠設定溫度為依據(jù)，確保儀表加熱器溫度滿足此標準要求。而通常使用到的檢測器主要有三類。

2.2.1 熱導檢測器

此類檢測器通常對下限10×10-6的非腐蝕性碳氫化合物、無機物進行分析，通過對被測氣體和載氣之間的各組分間熱導率差異加以利用，讓測量電橋使不平衡電壓產(chǎn)生，最終將組分濃度測量出來。

2.2.2 氫火焰離子檢測器

此類檢測器通常在下限1×10-6的微量分析中應用，主要機理為：基于高溫氫氣火焰當中，碳氫化合物發(fā)生燃燒，使化學電離產(chǎn)生，進一步由反應產(chǎn)生的正離子基于電場作用條件下，通過收集至負極之上，使微弱的電離電流形成，且該電離電流和被測組分呈正相關性。

2.2.3 火焰光度檢測器

通常下限在0.05×10-6，機理為：基于氫氣火焰燃燒狀態(tài)條件下，由含硫物將特征光譜發(fā)出，其波長為394nm，含磷物為526nm，通過對濾光片濾波進行干涉，利用光電倍增管對其光強進行檢測，進一步將硫、磷的含量求解出來。

2.3 儀表標定方法

以艾默生色譜分析儀為例，在接通標氣的基礎上，進一步按照以下步驟完成儀表標定操作：

（1）基于“control”菜單當中選取“halt”鍵暫停，然后再進入“control”菜單，選取“single stream”（單流路），選取“stream4”（標定流路），將“enter”鍵按下之后，呈現(xiàn)“purge60seconds”（吹掃60s），在60s之后對譜圖進行查看，確定有無保持適宜，走上3～5個周期。

（2）然后在“control”菜單當中選取“cal”標定。

（3）標定好以后，對標定結果進行查看，判斷有無和標氣設定值趨同；然后，進入“auto sequence”（自動流路），投表走上3～5個周期，然后對結果進行查看，最終完成標定效果的驗證。

2.4 相關問題及解決對策

在化工生產(chǎn)過程中，色譜分析儀的應用同樣會遇到一些較為明顯的問題，針對相關問題需采取有效解決對策。

（1）出現(xiàn)顯示不準確的情況，或者出現(xiàn)質檢不匹配的情況。針對此類問題，可以接通標氣，然后走上若干個周期，判斷有無對上，如果對上則代表儀表屬正常。

（2）流量計無流量，需對根部進行仔細查看，判斷有無堵漏問題發(fā)生，倘若存在則需及時解決。

（3）色譜呈現(xiàn)不出峰現(xiàn)象，或者出峰混亂，不具規(guī)則性；針對此類問題，首先對流量計進行查看，判斷有無流量；進一步對取樣五菱閥進行檢查，判斷有無損壞，然后對出峰時間進行正確修改。

（4）載氣消耗量異常，需對各部件進行嚴格檢查，判斷有無漏氣情況發(fā)生，判斷色譜柱有無老化，倘若這些問題存在則需采取相對應的處理措施。

2.5 案例分析

以氣相色譜分析儀為例，該儀器的優(yōu)勢突出，主要包括：靈敏度高、分離效率高以及分析速度快等，在化工生產(chǎn)行業(yè)應用廣泛。為了使樣管堵塞問題得到有效解決，并使煙氣實現(xiàn)有效回收置換，工作環(huán)境得到有效改善，進一步使取樣操作更加容易，最終提升化工生產(chǎn)工作效率，在氣相色譜分析儀使用過程中，應用了智能取樣模塊，如圖1所示：此模塊于轉化器當中獨立安裝，能夠為分析工作人員提供舒適的取樣環(huán)境，并且可以對取樣管有無堵塞進行實時監(jiān)測，還能夠對管路進行疏通，進一步使煙氣回收功能有效實現(xiàn)，使高濃SO2、SO3氣體排放于大氣的情況得到有效預防控制，使化工設備腐蝕率降低，極大地改善了化工生產(chǎn)工作環(huán)境。因此，值得借鑒及應用。

圖1 基于色譜分析儀的職能取樣模塊安裝圖示

3 結束語

綜上所述，在化工生產(chǎn)領域，紅外分析儀與色譜分析儀應用廣泛，且價值顯著。為了提升紅外分析儀與色譜分析儀的實用價值，需了解其工作機制，掌握儀表投運相關準備工作，并進行儀表校準，進一步針對常見問題采取及時有效的解決對策，以保證紅外分析儀與色譜分析儀在化工生產(chǎn)的價值作用發(fā)揮至最佳，從而全面提升化工生產(chǎn)的工作效率及質量。