過(guò)程分析儀表的選型

過(guò)程分析儀器儀表又稱在線分析儀器儀表，是用于工業(yè)生產(chǎn)流程中對(duì)物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)分析與測(cè)量?jī)x器儀表的總稱，重點(diǎn)為燃燒控制、廢氣安全回收、流程工藝控制、質(zhì)量監(jiān)測(cè)所需的自動(dòng)化分析產(chǎn)品，所顯示的數(shù)據(jù)反映生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)狀況。
過(guò)程分析儀表選型的一般原則

（1）選用過(guò)程分析儀表時(shí)，應(yīng)詳盡了解被分析對(duì)象工藝過(guò)程介質(zhì)特性、選用儀表的技術(shù)性能及其它限制條件。
（2）應(yīng)對(duì)儀表的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果作充分評(píng)估，使之能在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全、增加經(jīng)濟(jì)效益、減輕環(huán)境污染等方面起到應(yīng)有的作用。
（3）所選用分析儀表檢測(cè)器的技術(shù)要求應(yīng)能滿足被分析介質(zhì)的操作溫度、壓力和物料性質(zhì)，特別是全部背景組份及含量的要求。
（4）儀表的選擇性、適用范圍、精確度、量程范圍、最小檢測(cè)量和穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)，須滿足工藝流程要求，并應(yīng)性能可靠，操作、維修簡(jiǎn)便。
（5）對(duì)用于腐蝕性介質(zhì)或安裝在易燃、易爆、危險(xiǎn)場(chǎng)所的分析儀表，應(yīng)符合相關(guān)條件或在采取必要的措施后能符合使用要求。
（6）用于控制系統(tǒng)的分析儀表，其線性范圍和響應(yīng)時(shí)間須滿足控制系統(tǒng)的要求。


取樣與預(yù)處理裝置

1、取樣要求

（1）由取樣點(diǎn)取出的試樣應(yīng)有代表性，在通過(guò)取樣系統(tǒng)后不應(yīng)引起組份和含量的變化。
取樣口應(yīng)設(shè)置在維護(hù)人員易接近之處，并應(yīng)兼顧到試樣的溫度、壓力和滯后時(shí)間。
取樣口不能選在流體呈層流的低流速區(qū)及節(jié)流件下游的渦流區(qū)和死角。
（2）氣體試樣應(yīng)避免液體混入，液體試樣應(yīng)避免夾帶氣體。若工藝管線管壁易附著臟物時(shí)，應(yīng)將取樣探頭插入管線中心。當(dāng)試樣中含有固體顆粒時(shí)，則必須在取樣處加裝過(guò)濾器，并備有反吹接口。
（3）根據(jù)取樣的工藝狀況，取樣系統(tǒng)應(yīng)具備相應(yīng)的減壓穩(wěn)流、冷凝液排放、超壓放空、負(fù)壓抽吸、故障報(bào)警或耐高溫等功能。
（4）在取樣過(guò)程中如出現(xiàn)凝結(jié)物時(shí)，必須采取保溫伴熱措施，但應(yīng)避免過(guò)熱引起試樣組成變化。
（5）取樣管路應(yīng)盡量短，使滯后時(shí)間最小。樣品輸送系統(tǒng)的滯后時(shí)間一般不宜超過(guò)60s。取樣管管徑一般為φ6×1mm，但**取樣管管徑不應(yīng)大于φ14×2mm。
（6）取樣管材質(zhì)一般采用不銹鋼，若試樣中含有對(duì)不銹鋼管腐蝕的組份時(shí)，可采用聚氯乙烯、聚四氟乙烯等其它合適的材質(zhì)。對(duì)無(wú)腐蝕性的干試樣也可采用無(wú)縫鋼管。另外，試樣引導(dǎo)管線應(yīng)采取防堵措施。
2、預(yù)處理裝置

（1）預(yù)處理裝置一般包括冷凝器、冷卻器、汽化器、過(guò)濾器或凈化器，以及為保證分析儀器選擇性而采取的化學(xué)或物理方法的處理裝置。其構(gòu)成應(yīng)根據(jù)具體試樣條件和分析儀表的技術(shù)要求確定。一般宜由分析儀器廠成套配置。
（2）試樣通過(guò)預(yù)處理裝置后應(yīng)潔凈，有代表性，無(wú)有害組份，并符合分析儀表檢測(cè)器對(duì)試樣的技術(shù)要求。
（3）經(jīng)過(guò)預(yù)處理裝置后的試樣，其待測(cè)組份的濃度或組份應(yīng)不受影響。
3、樣品的排放要求

（1）被測(cè)介質(zhì)有回收價(jià)值者，樣品應(yīng)考慮回收。
（2）多種氣體試樣放空，若組份混合后無(wú)危險(xiǎn)，且混合后背壓波動(dòng)對(duì)分析儀表影響不大時(shí)，可先接至集氣管，然后排至適當(dāng)高度空間。否則應(yīng)單獨(dú)放空。
（3）有毒氣體和除水以外的液體試樣，在符合有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)方可排放。
（4）預(yù)處理系統(tǒng)的部件或管路材質(zhì)應(yīng)不會(huì)與試樣起反應(yīng)，不會(huì)污染試樣，不會(huì)吸附試樣中的組份。


分析氣相混合物組份的儀表選型

1、含氫氣體

混合氣體中含氫量在0～100％之間，背景氣各組份的導(dǎo)熱系數(shù)十分接近，而其導(dǎo)熱系數(shù)與氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)又相差較大，或背景氣組成較穩(wěn)定時(shí)，宜選用熱導(dǎo)式氫分析儀。當(dāng)待測(cè)組份含量低，而背景氣組份含量變化大時(shí)，則不宜選用。
（1）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，含氫量在6％以下，其背景氣可為大氣、氮?dú)?、氬氣、氧氣等，要求分析精確度不高于±0.1％，響應(yīng)時(shí)間允許為60s時(shí)，應(yīng)根據(jù)背景氣組成的不同，選用適合的熱導(dǎo)式氫分析儀。
（2）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，當(dāng)混合氣為以煤為原料的合成氨廠中的半水煤氣，含氫量在35％～75％之間，或混合氣為合成氨裝置中的新鮮氣或循環(huán)氣，其含氫量在50％～80％之間，要求分析精確度不高于2.5級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為60s時(shí)，應(yīng)選用為小合成氨廠和大合成氨裝置特制的氫分析儀。
（3）在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所處，混合氣含氫量在40％～80％、80％～100％、90％～100％范圍內(nèi)，應(yīng)選用隔爆型氫分析儀，或采取相應(yīng)的防爆措施。
（4）在制氬過(guò)程中，過(guò)量的氫含量在0～3％、0～2％范圍內(nèi)，在電解氧中氫的含量濃度在0～2％要求測(cè)量精度不高于5級(jí)，可選用相應(yīng)的熱導(dǎo)式氫分析儀。
2、含氧氣體

氣體中含氧量分析應(yīng)根據(jù)不同背景氣組份及含氧量多少，選用不同類型的氧量分析儀。微量氧分析應(yīng)采用電化學(xué)式或熱化學(xué)式氧量分析儀，常量氧分析應(yīng)采用磁導(dǎo)式（磁風(fēng)和磁力機(jī)械式及磁壓力式）或氧化鋯氧量分析儀。
（1）在電解制氫的生產(chǎn)流程中，當(dāng)電解槽出口的氫氣中含氧量在0～1％之間，響應(yīng)時(shí)間允許為90s時(shí)，應(yīng)選用熱化學(xué)式氧分析器（含氧量在0～0.5％之間時(shí)，儀表精確度為5級(jí)；含氧量在0～1％時(shí)，其精確度為10級(jí)）。若用于有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，應(yīng)要求廠方配備隔爆型儀器。
（2）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，含氧量在21％以下，背景氣中不含腐蝕性氣體和粉塵及一氧化氮、二氧化氮等正磁化率的組份，且背景氣的熱導(dǎo)率、熱容、粘度等在工況條件下變化不大，要求響應(yīng)時(shí)間允許為30s，分析精確度在2.5級(jí)到10級(jí)之間時(shí)，應(yīng)選用磁導(dǎo)式（磁風(fēng)原理）氧分析器。

（3）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，含氧量在0～1％、0～2.5％、0～5％、0～10％、0～25％及0～100％范圍內(nèi)，背景氣中不含腐蝕性氣體、粉塵及一氧化氮和二氧化氮等正磁化率的組份，且允許背景氣的熱導(dǎo)率、熱容、粘度等有所變化，要求基本誤差不高于2級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為7s時(shí)，應(yīng)選用磁力機(jī)械式氧分析器。（3）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，含氧量在0～1％、0～2.5％、0～5％、0～10％、0～25％及0～100％范圍內(nèi)，背景氣中不含腐蝕性氣體、粉塵及一氧化氮和二氧化氮等正磁化率的組份，且允許背景氣的熱導(dǎo)率、熱容、粘度等有所變化，要求基本誤差不高于2級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為7s時(shí)，應(yīng)選用磁力機(jī)械式氧分析器。
該類儀表的氣樣壓力可為正壓，也可為負(fù)壓。
（4）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，含氧量在0～100％之間，要求多種量程測(cè)量或起始量程不為零，最小量程跨度為0～1％，要求測(cè)量精度為1級(jí)，響應(yīng)時(shí)間小于2s時(shí)，可選用磁力式氧氣分析儀。
（5）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，對(duì)于含氧量在0～5％或0～10％范圍內(nèi)的工業(yè)鍋爐煙道氣或其他燃燒系統(tǒng)煙道氣，要求分析精確度不高于2級(jí)，響應(yīng)時(shí)間要求短時(shí)，可選用氧化鋯氧量分析儀；要求分析精度達(dá)1級(jí)，響應(yīng)時(shí)間小于2s時(shí)，可選用磁壓力式氧分析儀。
（6）測(cè)量高純度氣體如氫氣、氮?dú)?、氬氣等氣體中的微量氧或其他非酸性氣體中的微量氧含量，測(cè)量范圍在0～10～50ppM、0～20～100ppM、0～50～200ppM，要求測(cè)量精度不大于滿刻度的±10％，應(yīng)選用電化學(xué)式微量氧分析儀。
3、含一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w
氣體中一氧化碳、二氧化碳的微量分析，一般選用電導(dǎo)式或紅外線吸收式分析儀。常量分析一般用紅外線吸收式分析儀。若氣樣中含有較多粉塵和水份時(shí)，必須去除，或用熱導(dǎo)式分析儀。
（1）混合氣體中或合成氨生產(chǎn)中微量一氧化碳和二氧化碳，背景氣為干凈的氫、氮?dú)饣蚋呒兌鹊⒀?、氬氣等，且不含有硫化氫、不飽和烴、氨及較多水份，被測(cè)氣體溫度在5～40℃之間，壓力大于0.5MPa，一般應(yīng)選用紅外線吸收式微量氣體分析儀；要求測(cè)量精度不高時(shí)，可選用電導(dǎo)式分析儀。見(jiàn)下表。

儀表的響應(yīng)時(shí)間取決于氣樣通過(guò)預(yù)處理裝置的時(shí)間。
（2）混合氣中一氧化碳或二氧化碳含量在0～50％范圍內(nèi)（可擴(kuò)充到0～100％）。背景氣須干燥清潔、無(wú)粉塵、無(wú)腐蝕性，在要求分析精確度不高于5級(jí)時(shí)，宜選用紅外線氣體分析儀。其響應(yīng)時(shí)間取決于氣樣通過(guò)預(yù)處理裝置的時(shí)間。
（3）在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，二氧化碳含量在0～20％范圍內(nèi)的鍋爐煙道氣或二氧化碳含量為0～40％的窯爐尾氣，背景氣中允許含有少量一氧化碳、二氧化硫及較多的粉塵和水份，在要求分析精確度不高于2.5級(jí)時(shí)，可選用熱導(dǎo)式二氧化碳分析儀。其響應(yīng)時(shí)間取決于氣樣通過(guò)預(yù)處理裝置酌時(shí)間。
熱導(dǎo)式分析儀要求背景氣組份的含量不能波動(dòng)太大。

4、混合氣體中其他組份分析

（1）用于監(jiān)測(cè)混合氣中甲烷、氨氣、二氧化硫及烴類化合物的含量，當(dāng)背景氣干燥清潔、無(wú)粉塵、無(wú)腐蝕性時(shí)，宜選用紅外線氣體分析儀，其測(cè)量精確度可達(dá)1級(jí)，響應(yīng)時(shí)間取決于氣樣通過(guò)預(yù)處理裝置的時(shí)間，并可用于有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。
其適用的測(cè)量氣體和最小測(cè)量范圍見(jiàn)下表。

**測(cè)量范圍為0～100％，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍為0～2％、0～3％、0～5％、0～10％的倍率和0～15％、0～40％、0～80％，并且儀器最多可有四種量程供切換，量程轉(zhuǎn)換比一般不大于1∶4。
（2）混合氣或爐窯排放氣中的氮氧化合物、二氧化硫、硫化氫、氯氣等，背景氣清潔、干燥、無(wú)粉塵，要求測(cè)量精度不高于2級(jí)，可選用組裝紫外線氣體分析儀，響應(yīng)時(shí)間取決于氣體通過(guò)預(yù)處理裝置的時(shí)間，見(jiàn)下表。


**測(cè)量范圍為0～100％，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍為0～250ppM、0～500ppM或0～1％、0～2.5％、0～5％的倍率。
（3）混合氣中二氧化硫含量分析
①在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，用于監(jiān)測(cè)環(huán)境大氣中二氧化硫濃度或生產(chǎn)流程中混合氣中的二氧化硫含量在0～0.5、0～1、0～2、0～4mg／m3范圍內(nèi)，背景氣可含少量臭氧、碳?xì)浠衔?、二氧化氮、氯氣等，要求測(cè)量精確度不高于5級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為5min時(shí)，可選用庫(kù)侖式二氧化硫分析器。
②在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，混合氣中二氧化硫含量在0～15％之間，背景氣中含有酸霧（如硫酸生產(chǎn)流程中轉(zhuǎn)化爐的進(jìn)口氣），要求測(cè)量精確度不高于5級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為1.5min時(shí)，可選用熱導(dǎo)式二氧化硫分析器。
③在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，混合氣中含有一氧化碳、二氧化碳及少量酸霧、水份、機(jī)械雜質(zhì)和粉塵等，而二氧化硫含量小于8％，要求測(cè)量精確度不高于10級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為3min時(shí)，可選用工業(yè)極譜式二氧化硫分析器。
（4）混合氣中微量總硫（有機(jī)硫、無(wú)機(jī)硫）含量分析
以天然氣為原料的合成氨裝置，在加氫脫硫過(guò)程中其凈化氣中的微量硫含量要求不大于lmg／l，或天然氣脫硫廠及配氣站的輸氣管中硫含量要求低于30mg／m3，氣樣中應(yīng)無(wú)機(jī)械雜質(zhì)、粉塵、水份及脫胺液，背景氣中含氫量應(yīng)低于12.5％，測(cè)定氣樣中總硫含量，若要求測(cè)量精確度不高于5級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為2min時(shí)，宜選用庫(kù)侖式微量硫氣體自動(dòng)分析儀。該儀表可用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所。

5、混合氣體中的多組份含量的分析

分析混合氣中的單一組份或多流路多組份的含量，其濃度范圍可從ppM級(jí)到l00％含量，要求分析精度小于1級(jí)時(shí)，宜選用工業(yè)氣相色譜儀，響應(yīng)時(shí)間取決于采樣周期和氣體預(yù)處理時(shí)間。
工業(yè)氣相色譜儀常用的檢測(cè)器有熱導(dǎo)式和氫焰式兩種，前者適合測(cè)量有機(jī)或無(wú)機(jī)樣品，后者主要用于測(cè)量微量或半微量烴類有機(jī)物，也可測(cè)量烴類有機(jī)物中微量一氧化碳和二氧化碳含量。
色譜儀若用于控制系統(tǒng)或需快速獲得準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)，應(yīng)選用智能式色譜分析程控和數(shù)據(jù)處理儀。
工業(yè)氣相色譜儀的單一采樣點(diǎn)分析周期一般為3～20min，每2min一組份，采樣流路可為1～6路，單一采樣點(diǎn)的分析組份可為1～6個(gè)和1～40個(gè)。
若色譜儀安裝于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，應(yīng)選用防爆系列色譜儀。

6、氣體中微量水份分析

測(cè)量空氣、惰性氣體、烴類、氫氣及其他不破壞五氧化二磷涂層及池體，在電極上不起聚合反應(yīng)的氣體中的微量水份，其濃度小于100ppM或1000ppM，要求測(cè)量誤差小于±5％，應(yīng)選用五氧化二磷電解法微量水份分析儀。要求取樣管材質(zhì)致密，內(nèi)壁光滑清潔，管線要短，取樣系統(tǒng)氣密性要好。

7、大氣濕度

監(jiān)測(cè)或控制空氣相對(duì)濕度，其濕度范圍在0～20％、20～100％、50～100％范圍內(nèi)，氣溫為10～40℃，測(cè)量精確度允許為3級(jí)，響應(yīng)時(shí)間允許為60s，在氣相無(wú)結(jié)露的條件下，可選用氯化鋰電阻式濕度計(jì)或鎳電阻溫度計(jì)式干濕球濕度計(jì)及鉑電阻溫度計(jì)式干濕球濕度計(jì)，其中氯化鋰電阻式和鎳電阻式濕度計(jì)應(yīng)有指示和調(diào)節(jié)型儀表。
若氣溫低于10℃或高于40℃，相對(duì)濕度大于90%時(shí)，應(yīng)選用氯化鋰濕度變送器或位式調(diào)節(jié)器。
若空氣濕度變化范圍比較大，測(cè)量精確度允許為5級(jí)，可選用牛（或羊）腸膜式濕度檢測(cè)儀。其測(cè)量范圍為15％～99％，靈敏度為l％相對(duì)濕度，滯后時(shí)間不大于20s。