二氧化碳裝置的在線分析系統(tǒng)

梁新光

摘要：介紹二氧化碳裝置分析系統(tǒng)的組成和功能，以及原理和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：總烴分析儀;總硫分析儀;苯分析儀;露點(diǎn)分析儀;氧分析儀

二氧化碳裝置就是利用合成氨廠放空的二氧化碳?xì)怏w作為原料氣，經(jīng)過二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的壓縮，由于原料氣中含有硫、烴、水、顆粒等雜質(zhì)，再經(jīng)過脫硫，脫烴，除水，除顆粒，冷卻等加工工序變成純凈的食品級(jí)液體二氧化碳。使溫室氣體變成變成有用的可食用的氣體。

生產(chǎn)的二氧化碳可以作為食品添加劑，像我們?nèi)粘：鹊奶妓犸嬃?，食品加工和食品保鮮中都用到二氧化碳?xì)怏w。涉及到食用，一些物質(zhì)的含量就有一定的要求，因此在生產(chǎn)過程中就需要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。

二氧化碳的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)由總烴分析儀，總硫分析儀，苯分析儀，露點(diǎn)分析儀，氧分析儀組成，這五臺(tái)分析儀均由美國(guó)的TELEDYNE 廠家生產(chǎn)。下面就分別介紹一下各種分析儀的原理、功能及其注意事項(xiàng)。

總硫分析儀，型號(hào)6200E，量程0-100PPB。工作原理：本儀器是基于待測(cè)樣品中總硫在通入空氣的條件下在轉(zhuǎn)化器中轉(zhuǎn)化為二氧化硫，再通入分析儀，當(dāng)紫外光照射二氧化硫分子時(shí)，便激發(fā)出熒光，紫外光被一個(gè)測(cè)量檢測(cè)器檢測(cè)，通過和參比檢測(cè)的濃度相比較，確定二氧化硫的含量.轉(zhuǎn)換器的溫度自動(dòng)控制在1000度左右，樣氣和氧氣的流量總和控制在800±10%CC/M，當(dāng)校驗(yàn)時(shí)，TS STB為零才可以進(jìn)行確認(rèn)。食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)中要求總硫的含量小于等于100PPB。

苯分析儀，型號(hào)4060，量程0-100PPB，工作原理：樣本氣體通過取樣閥帶到色譜柱進(jìn)行分離，把苯與其他物質(zhì)分開，之后進(jìn)入FID與燃?xì)猓錃猓┗旌显诳諝猓ūＷo(hù)氣）中燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生的離子在燃燒室（或探測(cè)單元）的兩個(gè)電極中產(chǎn)生導(dǎo)電效應(yīng)，并被一個(gè)敏感的電量計(jì)放大器電路放大。電量計(jì)放大電路的電量輸出直接正比于碳?xì)浠衔锶紵a(chǎn)生的離子數(shù)。從而測(cè)出苯的含量。此臺(tái)儀表要求儀表空氣總烴含量小于0.1PPM，顆粒小于0.1ΜmM。載氣壓力大于6BAR，如果測(cè)量氣體中不干凈，極易對(duì)色譜柱造成污染。食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)中要求苯的含量小于等于20PPB。

總烴分析儀，型號(hào)4020，量程0-100ppm，工作原理：和苯分析儀原理基本相同，只是樣本氣不需要分離，直接進(jìn)入FID與燃?xì)猓錃猓┗旌显诳諝猓ūＷo(hù)氣）中燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生的離子，通過離子數(shù)量測(cè)烴的含量。也要求儀表空氣總烴含量小于0.1PPM，因此在預(yù)處理是苯和烴分析儀都有除烴裝置。食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)中要求總烴的含量小于等于20PPM。

露點(diǎn)儀，型號(hào)8800，量程-100-20℃，工作原理：以多孔的氧化鋁薄膜作為電容器的解質(zhì)層，鋁基板及氧化膜的網(wǎng)狀金膜作為極板構(gòu)成電容元件。當(dāng)測(cè)量時(shí)，氣體中的水分子會(huì)通過金膜進(jìn)入到多孔氧化鋁的空隙中，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，改變電容元件的電解常數(shù)，使電量發(fā)生變化，從而測(cè)量出氣體中水含量。不確定度多為±2～3℃，隨著測(cè)量時(shí)間的增加產(chǎn)生偏移，一般一年左右校驗(yàn)一次。平時(shí)我們可以根據(jù)確定露點(diǎn)的氣體進(jìn)行輸出調(diào)整。食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)中要求露點(diǎn)小于-58℃。

氧分析儀，型號(hào)3000TA，量程0-10000PPM，工作原理：燃料池氧傳感器是由高活性的氧電極和鉛電極構(gòu)成，浸沒在KOH的溶液中。在陰極氧被還原成氫氧根離子，而在陽極鉛被氧化。KOH溶液與外界有一層高分子薄膜隔開，樣氣不直接進(jìn)入傳感器，氧分子通過高分子薄膜擴(kuò)散到氧電極中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的電流決定于擴(kuò)散到氧電極的氧分子數(shù)，而氧的擴(kuò)散速率又正比于樣氣中的氧含量，這樣，該傳感器輸出信號(hào)大小只與樣氣中的氧含量相關(guān)，而與通過傳感器的氣體總量無關(guān)。注意氧傳感器要保存完好，不能與空氣接觸，在測(cè)量時(shí)還要注意不要背壓，以免影響電池的壽命。氧分析催化氧化單元應(yīng)后氧氣的含量，用于監(jiān)測(cè)催化氧化單元脫烴品質(zhì)。

總硫分析儀、總烴分析儀、苯分析儀、露點(diǎn)分析儀這四臺(tái)分析儀集中到一套西門子的PLC控制系統(tǒng)內(nèi)，INTOUCH操作畫面，換面和測(cè)量值通訊到西門子PCS7系統(tǒng)中，可以通過畫面在線切換完成不同檢測(cè)位置二氧化碳的監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)兩個(gè)儲(chǔ)罐，裝置主管、槽車、脫硫后原料氣無個(gè)位置。切換時(shí)通過觸發(fā)電磁閥來完成，監(jiān)測(cè)可以分為自動(dòng)和手動(dòng)，自動(dòng)模式監(jiān)測(cè)時(shí)，每半個(gè)小時(shí)自動(dòng)切換下一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，循環(huán)監(jiān)測(cè)，手動(dòng)模式時(shí)，選擇要監(jiān)測(cè)的畫面進(jìn)行控制檢測(cè)。如圖，點(diǎn)擊圖片的相應(yīng)位置的按鈕，程序會(huì)自動(dòng)對(duì)管路進(jìn)行吹掃，吹掃過后就切換到相應(yīng)位置進(jìn)行測(cè)量。

以上就是二氧化碳分析系統(tǒng)的組成，以及在生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控中注意的一些事項(xiàng)。此系統(tǒng)滿足了可樂等食品級(jí)用戶的質(zhì)量檢測(cè)要求，實(shí)現(xiàn)了在線連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，方便準(zhǔn)確。

參考資料：

[1]分析儀手冊(cè)，二氧化碳操作規(guī)程.

（作者單位：林德大化（大連）氣體有限公司）