红外及色谱分析仪在化工生产中的应用

王建玲，马志伟，王川川，刘志景

（河南牧业经济学院，河南郑州 450000）

化工生产属于高风险行业，在实际生产工作开展过程中，会面对各种成分复杂的气体、混合物以及其他物质。由于化工生产风险系数颇高，所以需进行定量分析及定性分析，尤其是针对气体的成分分析，需合理利用相关现代化仪器设备完成气体各项成分的分析，通过分析，判断气体成分的安全性，为化工生产安全监控提供有效支持。值得注意的是，结合多年的实践工作显示，在化工生产中红外分析仪与色谱分析仪应用广泛。因此，从化工生产工作效率及质量提升角度考虑，本文对红外及色谱分析仪在化工生产中的应用进行分析研究具备一定的价值意义。

1 红外分析仪的应用分析

红外分析仪，即红外线气体分析仪的简称，指的是通过对红外线的利用，完成对气体的分析。红外分析仪能够根据待分析组分浓度的差异，吸收辐射能的差异，剩下辐射能使检测器中的温度升高的差异，动片薄膜两边承受压力的差异，进一步使一个电容检测器的电信号产生；如此，便能够间接测量待分析组分的浓度。下面便从红外分析仪的运行机制、投运准备工作、校正、相关问题及解决对策进行分析，确保红外分析仪在化工生产中应用的可靠性及高效性。

1.1 运行机制

红外分析仪主要运行机制为：通过对红外线的利用，然后经装在一定长度容器内，比如测量室的被测气体，因参比室内充的为高纯氮气，而测量室装的为被测气体，因此所产生的光强存在差异；在被测气体使浓度差产生的情况下，通过吸收之后，剩下的光可以进入检测器当中，通过检测，使电容产生变化，然后通过转化形成电压信号，进一步通过放大输送至仪表当中，实现数据显示及记录。此外，值得注意的是，化工生产过程中，通常会使用到三类检测器，即薄膜电容检测器、半导体检测器、微流量检测器。

这三类检测器在化工生产中均具备广泛的应用价值，需根据化工生产实际需求，做到合理选择应用。

1.2 仪表投运准备工作

仪表投运之前，需对接线进行仔细检查，明确信号的正确性，中控量程和现场有无维持一致性；保证预处理正确，并保证取样管线的清洁、干燥，进一步做好通电预热处理。上述操作达标之后，再进行投运工作。

1.3 仪表校准

1.3.1 零点校准

零点校验过程中，通常将高纯氮当作零点气。以将艾默生仪表为例，在校准过程中，具体步骤为：将任意键按下，进入主菜单后，选取“Control”键，然后进入“zero”；在稳定之后，将“Star cal”键按下，然后完成相对应的零点校准操作。

1.3.2 量程校准

基于量程校准过程中，将量程标气接通，然后按下任意键，进入主菜单之后，选取“steup”，对其中的“cal gas”点击，对修改表气量程值进行查看并修改；需注意，如果标气量程值和标气量程气瓶上值保持一致，则无须修改；返回主菜单之后，选取“control”，然后进入“span”，完成最终的量程标定作业。

1.4 相关问题及解决对策

基于化工生产过程中，红外分析仪的应用易出现一些问题，因此针对相关问题有必要采取及时有效的解决对策，从而确保红外分析仪在化工生产中应用的有效性及安全性。总结起来，具体问题及解决对策如下：

（1）红外分析仪的显示值突然发生下降的情况，通标气之后无变化。针对此类问题，有必要对屏幕进行仔细检查，明确是否存在“souse”报警字样；如果存在，则代表光源损坏，进一步对光源及时更换。

（2）仪表零点出现持续正漂现象，且出现波动幅度大、不准的现象；在标定之后，此类问题仍存在。针对此类问题，需对测量室及滤波气室进行严格检查，通过检查观察是否受到污染，是否有水分进入，然后做好清洗或者更换处理。

（3）输出维持不变，输出值不准确。针对此类问题，需对模拟输出板进行严格检查，通过检查明确有无损坏，若损坏则及时更换模拟输出板。

（4）现场显示和中控存在差异，需对量程进行查看，然后对比中控，判断两者有无维持一致性。

（5）温度传感器出现持续发生报警的情况，且没有办法进行正常的测量作业，在通标气之后仍未解决。因此，需对温度传感器进行仔细检查，判断有无损坏；若损坏，则需及时更换处理。

（6）仪表指示呈现回零现象，通标气之后没有变化。针对此类问题，需对监测器电容进行严格检查，判断有无短路或者损坏；若损坏，及时更换。此外，还可能出现仪表指示满度的问题，或者出现中控无显示值的问题，此类问题在双通道红外分析仪中常发生；针对这些问题，需判断有无超量程，并对双光源进行仔细检查，判断有无损坏光源，若存在则需及时更换光源。

2 色谱分析仪的应用分析

色谱分析仪，为一类分离分析仪器，主要针对复杂、多组分混合物进行分离及分析。在化工生产领域，通过色谱分析仪的使用，可以完成对物质的定性分析及定量分析。

2.1 运行机制

混合气体经色谱柱，受到色谱柱内部的填充剂吸收或者吸附，因气体分子种类存在差异，且被填充剂吸收或者吸附的程度存在差异，所以经过柱子的速度存在差异，出柱子之后浓度同样存在差异；基于柱口位置的混合气体通过分离，形成各组分之后，进一步通过检测器完成定性分析及定量分析；然后由检测器对组分浓度信号，转化为微弱电信号，进一步利用放电电路完成数据处理，最终在主机显示，并将具体数据信息记录下来。

2.2 仪表投运准备工作及常用检测器种类

在仪表投运准备工作过程中，需保证投运之前各部件的质量达标，无漏电问题，同时保证管线维持清洁及干燥状态；以工厂设定温度为依据，确保仪表加热器温度满足此标准要求。而通常使用到的检测器主要有三类。

2.2.1 热导检测器

此类检测器通常对下限10×10-6的非腐蚀性碳氢化合物、无机物进行分析，通过对被测气体和载气之间的各组分间热导率差异加以利用，让测量电桥使不平衡电压产生，最终将组分浓度测量出来。

2.2.2 氢火焰离子检测器

此类检测器通常在下限1×10-6的微量分析中应用，主要机理为：基于高温氢气火焰当中，碳氢化合物发生燃烧，使化学电离产生，进一步由反应产生的正离子基于电场作用条件下，通过收集至负极之上，使微弱的电离电流形成，且该电离电流和被测组分呈正相关性。

2.2.3 火焰光度检测器

通常下限在0.05×10-6，机理为：基于氢气火焰燃烧状态条件下，由含硫物将特征光谱发出，其波长为394nm，含磷物为526nm，通过对滤光片滤波进行干涉，利用光电倍增管对其光强进行检测，进一步将硫、磷的含量求解出来。

2.3 仪表标定方法

以艾默生色谱分析仪为例，在接通标气的基础上，进一步按照以下步骤完成仪表标定操作：

（1）基于“control”菜单当中选取“halt”键暂停，然后再进入“control”菜单，选取“single stream”（单流路），选取“stream4”（标定流路），将“enter”键按下之后，呈现“purge60seconds”（吹扫60s），在60s之后对谱图进行查看，确定有无保持适宜，走上3～5个周期。

（2）然后在“control”菜单当中选取“cal”标定。

（3）标定好以后，对标定结果进行查看，判断有无和标气设定值趋同；然后，进入“auto sequence”（自动流路），投表走上3～5个周期，然后对结果进行查看，最终完成标定效果的验证。

2.4 相关问题及解决对策

在化工生产过程中，色谱分析仪的应用同样会遇到一些较为明显的问题，针对相关问题需采取有效解决对策。

（1）出现显示不准确的情况，或者出现质检不匹配的情况。针对此类问题，可以接通标气，然后走上若干个周期，判断有无对上，如果对上则代表仪表属正常。

（2）流量计无流量，需对根部进行仔细查看，判断有无堵漏问题发生，倘若存在则需及时解决。

（3）色谱呈现不出峰现象，或者出峰混乱，不具规则性；针对此类问题，首先对流量计进行查看，判断有无流量；进一步对取样五菱阀进行检查，判断有无损坏，然后对出峰时间进行正确修改。

（4）载气消耗量异常，需对各部件进行严格检查，判断有无漏气情况发生，判断色谱柱有无老化，倘若这些问题存在则需采取相对应的处理措施。

2.5 案例分析

以气相色谱分析仪为例，该仪器的优势突出，主要包括：灵敏度高、分离效率高以及分析速度快等，在化工生产行业应用广泛。为了使样管堵塞问题得到有效解决，并使烟气实现有效回收置换，工作环境得到有效改善，进一步使取样操作更加容易，最终提升化工生产工作效率，在气相色谱分析仪使用过程中，应用了智能取样模块，如图1所示：此模块于转化器当中独立安装，能够为分析工作人员提供舒适的取样环境，并且可以对取样管有无堵塞进行实时监测，还能够对管路进行疏通，进一步使烟气回收功能有效实现，使高浓SO2、SO3气体排放于大气的情况得到有效预防控制，使化工设备腐蚀率降低，极大地改善了化工生产工作环境。因此，值得借鉴及应用。

图1 基于色谱分析仪的职能取样模块安装图示

3 结束语

综上所述，在化工生产领域，红外分析仪与色谱分析仪应用广泛，且价值显著。为了提升红外分析仪与色谱分析仪的实用价值，需了解其工作机制，掌握仪表投运相关准备工作，并进行仪表校准，进一步针对常见问题采取及时有效的解决对策，以保证红外分析仪与色谱分析仪在化工生产的价值作用发挥至最佳，从而全面提升化工生产的工作效率及质量。