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(kāi)發(fā)以來(lái)，化工行業(yè)蓬勃發(fā)展，給人們的生活帶來(lái)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(wèn)題都影響著化工行業(yè)的進(jìn)步，化工生產(chǎn)過(guò)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(guò)提高工藝水平，提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平，加入新型、先進(jìn)的分析設(shè)備儀器，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)，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(zhǎng)范圍在1-16μm）照射容器內(nèi)的氣體，測(cè)定紅外線照射氣體后的輻射強(qiáng)度IO判斷被測(cè)氣體的組分的光強(qiáng)度。

I=IOe-kel

公式中：IO——射入被測(cè)組分的光強(qiáng)度;

I——經(jīng)被測(cè)組分吸收后的光強(qiáng)度;

k——被測(cè)組分對(duì)光能的吸收系數(shù);

c——被測(cè)組分的摩爾百分濃度;

l——光線通過(guò)被測(cè)組分的長(zhǎng)度。

所以紅外線分析儀測(cè)量組分濃度大的氣體時(shí)，測(cè)量氣室較短，相反則測(cè)量氣室長(zhǎng)。

（二）紅外分析儀類型

當(dāng)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(cè)氣體上，待測(cè)提起將會(huì)分出多個(gè)吸收帶，因此這種檢驗(yàn)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(diǎn)，但是也正是由于多個(gè)吸收峰產(chǎn)生重疊，對(duì)測(cè)量會(huì)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(duì)一個(gè)或者幾個(gè)特定波長(zhǎng)進(jìn)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(duì)分管波長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

2.雙光路和單光路。雙光路就是兩個(gè)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(tái)儀器只能測(cè)量一種氣體，多組分就是一臺(tái)儀器可以分析多個(gè)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(guò)工藝管道，進(jìn)行減壓降溫處理后，再進(jìn)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(jìn)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(guò)色譜柱的速度也不同，出了色譜柱后的濃度也不同，出來(lái)后再進(jìn)入檢測(cè)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(hào)進(jìn)行處理，最后主機(jī)會(huì)后數(shù)據(jù)顯示。

（二）色譜分析儀中常見(jiàn)的檢測(cè)器

1.熱導(dǎo)檢測(cè)器。主要分析無(wú)機(jī)物、碳?xì)浠衔?，通過(guò)氣體各組分間的熱導(dǎo)率的差別測(cè)量的。

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

3.火焰光度檢測(cè)器，可測(cè)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(cè)系統(tǒng)中

紅外分析儀對(duì)氣體檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，在化工安全生產(chǎn)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)各環(huán)節(jié)的檢測(cè)，并且要求檢測(cè)點(diǎn)要合理規(guī)范。例如一氧化碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是最近幾年新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用的就是紅外線分析技術(shù)，對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程、相關(guān)氣體管道運(yùn)輸周邊的氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦管道發(fā)生泄漏，一氧化碳?xì)怏w含量增加，進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，紅外線分析儀分析出濃度含量超標(biāo)就會(huì)發(fā)動(dòng)警報(bào)，提醒管理人員進(jìn)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(cè)化工生產(chǎn)過(guò)程中的天然氣運(yùn)輸

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

（三）紅外分析儀使用注意事項(xiàng)

紅外分析儀在使用前需要進(jìn)行通電預(yù)熱和儀表校準(zhǔn)，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)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(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)生故障也需要及時(shí)處理，例如儀表零點(diǎn)波動(dòng)大，標(biāo)定后現(xiàn)象不見(jiàn)好轉(zhuǎn)，則要檢測(cè)測(cè)量室是否被污染，對(duì)其進(jìn)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(cè)定脂肪酸類物質(zhì)

目前測(cè)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(huì)出現(xiàn)檢測(cè)范圍小的問(wèn)題?，F(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(cè)，能夠提升預(yù)測(cè)時(shí)間，提高測(cè)量效率，并且更具靈活性。

（二）對(duì)烷烴氣體進(jìn)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(guò)程中會(huì)有不同有價(jià)值的氣體產(chǎn)生，需要利用色譜分析儀進(jìn)行分析，主要利用的是四閥五柱完全填充雙熱導(dǎo)檢測(cè)器，這樣能夠?qū)Χ喾N氣體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)范圍更廣，并且能夠?qū)崿F(xiàn)分離檢測(cè)，目前我國(guó)研究院已經(jīng)開(kāi)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(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)

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

同時(shí)還能夠檢測(cè)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(gè)也是自來(lái)水氯氣效度的副產(chǎn)物，這類物質(zhì)融入水中，會(huì)污染水體，利用色譜分析儀，能夠檢測(cè)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(yǔ)

化工行業(yè)是國(guó)家工業(yè)中重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)，改革開(kāi)發(fā)以來(lái)，我國(guó)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(huì)的重點(diǎn)關(guān)注，為減少化工企業(yè)事故發(fā)生率，國(guó)家加大對(duì)化工行業(yè)的檢測(cè)，要求排除安全隱患，增加新技術(shù)的引入，增加檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置。響應(yīng)號(hào)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?yàn)樾袠I(yè)發(fā)展提供更多的保障。

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