分析仪表在制氢站的应用

周鹏 刘丹

摘 要:介绍氧含量分析仪、氢气含量分析仪、微量氧分析仪、露点分析仪和硫化氢分析仪的工作原理及在制氢站的应用。

关键词:分析仪表制氢站

中图分类号:O657 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0064-01

1 引言

制氢站是冷轧厂生产线上重要环节之一,它为全氢罩式退火炉提供氢气。制氢站配套的分析仪表在生产中起检测、检验作用,能够指导生产,使制氢站安全有效地生产出合格的氢气。根据制氢工艺要求和设备生产水平,我厂为制氢站配备了ABB公司氧含量分析仪、ABB公司氢气含量分析仪、米歇尔公司露点分析仪、Teledyne公司微量氧分析仪和Galvanic公司硫化氢分析仪。下面就介绍一下这些特殊分析仪表的工作原理及在制氢站生产中的应用。

2 工作原理

2.1 氧含量分析仪

ABB氧含量分析仪是磁力式气体分析仪。任何物质,在外界磁场的作用下,都会被磁化,呈现出一定的磁特性。研究表明,物质在外磁场中被磁化,其本身会产生一个附加磁场,附加磁场与外磁场方向相同时,该物质被外磁场吸引；方向相反时,则被外磁场排斥。但不同物质受磁化的程度不同。氧气处于磁场中也会被磁化,是顺磁性。虽然氧气在常见气体中的体积磁化率是最高的,但其值却很微小,所以采用间接测量,在不均匀磁场中,被顺磁性气体包围的物体所受的吸引力,随该气体磁化率的变化而变化。分析仪利用这基本测量原理,从而得到分析气体中氧含量的多少。

2.2 氢气含量分析仪

ABB氢气含量分析仪是热导式气体分析仪。它是利用各种气体导热率的差异和导热率与含量的关系来进行测量分析。在实际测量中,是利用热敏元件的电阻值随温度变化而变化的物理特性,将混合气体中待测氢气含量的变化所引起的导热率的变化转变成热敏元件的电阻值的变化,即将导热率的测量,转变为热敏元件的电阻的测量。

2.3 露点分析仪

露点分析仪即是微量水分析仪。对于一定几何结构的电容器来说,其电容量与两极间介质介质的介电常数E成正比。不同的物质,E值都不相等,一般介质的E值较小,例如一般干燥物質的E在2.0～5.0之间。但介质中含有水分时,就会使介质的E值改变,从而引起电容器电容量的变化,这个变化与介质的含水量有线性关系,米歇尔公司电容式微量水分析仪的基本测量原理。

2.4 微量氧分析仪

Teledyne公司微量氧分析仪是燃料电池式氧分析仪。燃料电池的工作原理和化学电池完全相同,其显著特征是氧在燃料电池中的反应类似于氧的燃烧,产物是二氧化碳和水。

样气中的氧分子通过氧扩散膜进入燃料电池,在两电极上发生如下电化学反应。

金电极

石墨电极

总反应

反应产生的电流与氧含量成正比。

2.5 硫化氢分析仪

Galvanic公司硫化氢分析仪为实现测量而采用如下原理:硫化氢与纸带介质上的低浓度醋酸铅发生化学反应产生褐色斑点。褐色斑点的密度与样气中的硫化氢含量有直接关系。分析仪采用纸带变暗的平均速率来计算硫化氢含量。硫化氢与纸带介质上醋酸铅的化学反应如下:

3分析仪表在生产中的应用

3.1 各种分析仪表在制氢系统的分布结构

分析仪表在制氢站的分布结构如如图1所示。1套在线氧含量分析仪测定焦炉煤气进入电捕焦器前常氧含量,利用1套在线硫化氢含量分析仪监测煤气净化后硫化氢含量,利用1套在线微氧含量分析仪监控变压吸附制氢的产品氢气中的微量氧含量,另还配置有一台在线氢气分析仪用于监测变压吸附出口氢气纯度和一台监控产品氢气的在线露点仪。

3.2 分析仪表的作用

氧含量分析仪是分析原料焦炉煤气进入电捕焦器入口的氧含量,当氧含量超过0.8%时,电捕焦器就有爆炸的危险,要马上停机。硫化氢分析仪是分析净化煤气出口中硫化氢含量,监控煤气的净化程度。氢气含量分析仪是分析变压吸附出口氢气含量,当氢气含量低于99.9%时,就返回上一工序再处理。微量水分析仪是分析产品氢气出口中微量水含量,当低于-65℃,氢气产品合格。微量氧分析仪是分析产品氢气出口中微量氧含量,全氢罩式退火炉要求微量氧含量要低于5PPM。

3.3 氢气质量保证

全氢罩式退火炉对氢气的质量要求高,只有保证氢气质量,才能退火出好的钢卷。定期用标准气体来标定分析仪表,才能保证分析仪表的性能,进而才能保证生产出优质的氢气。

4结语

冷轧厂制氢站于2008年投产,目前运行正常,而各种分析仪表是制氢生产中的“眼睛”,在生产中发挥重要作用,而分析仪表的准确性是氢产品质量的可靠保证。