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热导式分析仪的应用

2021-04-18222

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热导式分析仪的应用

空分

      空分厂通常将空气分离成氮气(N2)和氧气(O2),氩气(Ar),还有些空分厂可进一步分离出稀有气体,如氖气,氪气、氙气。在生产过程中,需要去除空气中的水蒸气,二氧化碳(CO2)和碳氢化合物,以确保安全生产,降低能耗和生产能源成本,控制产品气体纯度。空分厂可根据产品质量和数量等因素选择采用以下3种工艺,低温分离(深冷法),变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA),膜分离。低温分离技术通常采用压缩、冷却和膨胀、然后对液体进行选择性蒸馏气化生产出不同产品。

      通常采用SMART-NDIR(非分光红外法)测量微量二氧化碳CO2,采用SMART-FID(火焰离子法)或SMART-NDIR(非分光红外法)测量微量总碳氢CnHm,采用SMART-MT(五氧化二磷法)或SMART-DP(露点法)测量微量水分,采用SMART-OT(电化学或氧化锆法)测量微量O2,还可使用SMART-OT(顺磁法)或SMART-TCD(热导式)对低压塔进料,粗氩塔进料,粗氩塔产品和氧气产品测量氧气百分比浓度。还可使用SMART-TCD(热导式)对粗氩柱进料和产品中的氩Ar,除氧装置后的氢气H2进行测量,稀有气体的纯度测量,如氖气Ne,氪气Kr和氙气Xe。

煤化工

        煤化工一般先将煤气化,即将煤炭转化为可燃性的一氧化碳(CO)和氢气(H2)混合的合成气,然后可进一步生产氢气(H2),氨气(NH3),甲醇(CH3OH),甲烷(CH4),丙烷(C3H8),丁烷(C4H10),汽油,柴油等合成芳烃类有机物。

       使用SMART-NDIR(非分光红外)测量微量ppm一氧化碳CO和百分比一氧化碳CO的浓度,SMART-NDIR(非分光红外)和SMART-UV(紫外)或SMART-CLD(化学发光法)测量SO2和NOx来监测排放控制,还使用SMART-OP(氧化锆或顺磁法)或SMART-TCD(热导式)测量0~2/5/25/100%的氧气(O2)浓度,使用SMART-TCD(热导式)测量0-5/20/50/100%氢气(H2)浓度,还可使用SMART-TCD(热导式)测量80/90/95/98~100%氢气(H2)浓度。


氢冷发电机

       因为氢具有低密度,高比热和最高的导热率,其高效的冷却性能而可以用作大型发电机中的冷却剂。氦也是冷却剂,不易燃,但成本太高阻碍了其应用。由于需要监控冷却效率以实现最高生产率并减少摩擦损耗的经济因素,以及避免产生爆炸性气体混合物的安全因素,需要对氢冷却发电机的冷却剂进行监控。

       氢冷却发电机在启动阶段,先用二氧化碳(CO2)或氩气(Ar)等惰性气体吹扫置换空气,然后用氢气(H2)置换惰性气体。在停机阶段,这两个步骤相反地执行来爆炸性气体混合物的产生。可使用SMART-TCD(热导式)测量测量空气中的0~100%的二氧化碳(CO2)或氩气(Ar),惰性气体中的0~50/80/100%氢气(H2)浓度,这时可以采用多种气体测量模式,使用同一台分析仪测量不同工况。


冶金/热处理

       在冶金热处理应用中,惰性化,氧化,还原,渗碳,脱碳,氮化等工艺过程中,氢气(H2),一氧化碳(CO),二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),氧气(O2),水蒸气(H2O),氮(N2),氨(NH3)等气体浓度的监测对于产品质量至关重要。

       使用SMART-NDIR(非分光红外),或TDL(可调谐二极管激光),FTIR(傅立叶红外/近红外)测量甲烷(CH4),一氧化碳(CO),二氧化碳(CO2),氨气(NH3),SMART-MT测量水分(H2O),使用SMART-OP(氧化锆)或TDL(可调谐二极管激光)测量氧气含量。 使用SMART-TCD(热导式)测量0~50/80/100%氢气(H2)浓度。


冶金(高炉炼铁)

       在钢铁生产中,会使用氧气顶吹转炉(BOF)或电弧炉(EAC)进行还原炼铁,进一步的减少碳,氮,氢等杂质,会生成大量的一氧化碳(CO),氢气(H2)和氧气(O2)。

       使用SMART-NDIR(非分光红外)测量从炉膛顶部排出的烟道气中,集尘袋,焦化气体出口处的一氧化碳(CO),二氧化碳(CO2),甲烷(CH4)含量,监测高炉效率以及工艺安全, 使用SMART-TCD(热导式)测量烟道气中,集尘袋,焦化气体出口处的氢(H2)含量。


炼油厂催化

       炼油厂中的连续催化重整装置(CCR)再生催化剂,需要使用100%的纯氮气,这时需要对氮气中存在氢或碳氢化合物进行监控和调节。通常氮气中会含有最多为1%的氢或最多为15%的有机混合气体,有机混合气体通常由10.5%丙烷(C3H8)和丁烷4.5%(C4H10)组成。这时会有2条曲线,1条曲线是高达15%有机混合气体,1条曲线是高达1%氢气(H2),对2条曲线进行特殊的线性化处理,将纯氮气中点设置为仪器量程的50%(12 mA),满量程100%(20mA)为氮气N2中含1%氢气,零点0%(4 mA)为15%有机混合气体,实现SMART-TCD(热导式)对催化过程的监控测量。


水电解制氢

      水电解制氢通过电解单元可以将电能转化为化学能,将水电解生成氢气(H2)和氧气(O2)。监控电解过程中氢气浓度来控制电解效率。这时氢气中含有大量的水蒸气,水蒸气会影响测量结果,甚至还会损坏传感器。

      使用SMART-TCD(热导式)测量氢气(H2)纯度,传感器防止结露和灰尘的保护。相对应的,可以使用SMART-TCD(热导式)测量H2中的O2。




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