紅外及色譜分析儀在化工生產中的應用

鄧明榮 厲紅曉 吳曉敏

摘要：改革開發以來，化工行業蓬勃發展，給人們的生活帶來了巨大的改變，但是其引發的矛盾也日益凸顯，環境遭受污染、生產成本、生產效率低下等等問題都影響著化工行業的進步，化工生產過程較為復雜，生活環節步驟多，想要提高化工行業的生產率、減少成本，可以通過提高工藝水平，提升生產自動化水平，加入新型、先進的分析設備儀器，對生產過程各個環節進行自動、連續的監測，給操作人員提供依據，本文主要討論紅外分析儀和色譜分析儀這兩類設備如何應用在化工生產中。

關鍵詞：紅外;色譜分析儀;化工生產

一、紅外分析儀的概念

（一）紅外分析儀工作原理

紅外分析儀是利用紅外線（波長范圍在1-16μm）照射容器內的氣體，測定紅外線照射氣體后的輻射強度IO判斷被測氣體的組分的光強度。

I=IOe-kel

公式中：IO——射入被測組分的光強度;

I——經被測組分吸收后的光強度;

k——被測組分對光能的吸收系數;

c——被測組分的摩爾百分濃度;

l——光線通過被測組分的長度。

所以紅外線分析儀測量組分濃度大的氣體時，測量氣室較短，相反則測量氣室長。

（二）紅外分析儀類型

當前市面上的紅外分析儀類型多樣，主要分為：

1.色散性和非色散型。非色散型又稱為不分光型，就是將光源發射出的連續光譜射在被測氣體上，待測提起將會分出多個吸收帶，因此這種檢驗方法具有積分性質，該方法具有高靈敏度、高信噪比、穩定性好等特點，但是也正是由于多個吸收峰產生重疊，對測量會有一定的干擾作用。色散型又稱為固定分管型，它不能形成連續的光譜，智能對一個或者幾個特定波長進行選通，它具有較好的選擇性，但是分管后的光束能量小，容易對分管波長產生影響。

2.雙光路和單光路。雙光路就是兩個相同的光源發射，單光路就是單束紅外光。

3.單組分和多組分。單組分就是一臺儀器只能測量一種氣體，多組分就是一臺儀器可以分析多個氣體成分。

二、色譜分析儀的概念

（一）色譜分析儀工作原理

色譜分析儀工作原理：混合氣體通過工藝管道，進行減壓降溫處理后，再進入五菱閥，取適量的樣品氣體后關閉閥門放出其余的氣體，保持內部恒溫，在將取樣的氣體進入到色譜柱中，同樣保持恒溫，樣品氣體被色譜柱內的填充物吸附后，不同氣體類型則吸附程度不同，通過色譜柱的速度也不同，出了色譜柱后的濃度也不同，出來后再進入檢測器內做定性、定量分析，將氣體各組分的濃度轉為電信號進行處理，最后主機會后數據顯示。

（二）色譜分析儀中常見的檢測器

1.熱導檢測器。主要分析無機物、碳氫化合物，通過氣體各組分間的熱導率的差別測量的。

2.氫火焰離子檢測器。這類檢測器分析更加微量的氣體，通過高溫氫氣燃燒發生的化學電離產生的電流進行檢測。

3.火焰光度檢測器，可測量下限為0.05ppm的氣體，特別是氣體中的硫、磷含量。

三、紅外分析儀在化工生產中的應用

（一）紅外分析儀應用在檢測系統中

紅外分析儀對氣體檢測的優勢十分明顯，在化工安全生產過程中，要加強對各環節的檢測，并且要求檢測點要合理規范。例如一氧化碳監測系統是最近幾年新型的監測系統，采用的就是紅外線分析技術，對化工生產過程、相關氣體管道運輸周邊的氣體進行監測，一旦管道發生泄漏，一氧化碳氣體含量增加，進入監測系統中，紅外線分析儀分析出濃度含量超標就會發動警報，提醒管理人員進行維修處理，預防重大安全事故的發生，排除安全隱患。

（二）監測化工生產過程中的天然氣運輸

紅外分析儀能夠對空氣內的氣體成分反應靈敏，對于長距離運輸天然氣，保證氣體不泄露具有很好的監測作用，特別是對于長距離運輸中的安全巡檢，能夠提高時效性，確保周圍甲烷濃度含量低，如發生泄漏還可進行定位判斷。

（三）紅外分析儀使用注意事項

紅外分析儀在使用前需要進行通電預熱和儀表校準，這樣才能保證測量的準確性。要保證紅外分析儀裝置安放的環境要干燥整潔，定期對其進行檢測，如果發生故障也需要及時處理，例如儀表零點波動大，標定后現象不見好轉，則要檢測測量室是否被污染，對其進行清洗或者是更換，這樣才能確保分析儀的正常使用。

四、色譜分析儀在化工生產中的應用

（一）測定脂肪酸類物質

目前測量脂肪酸類物質的方法存在許多不足，例如使用滴定法或者是比色法，都會出現檢測范圍小的問題。現代化工生產行業中，利用色譜儀能夠比較完善地完成檢測，能夠提升預測時間，提高測量效率，并且更具靈活性。

（二）對烷烴氣體進行較好地分離

化工企業中，特別是煤化工和是由化工，在提煉過程中會有不同有價值的氣體產生，需要利用色譜分析儀進行分析，主要利用的是四閥五柱完全填充雙熱導檢測器，這樣能夠對多種氣體進行檢測，檢測范圍更廣，并且能夠實現分離檢測，目前我國研究院已經開始采取色譜技術分析高丙烯、乙烯等氣體，并且能夠提取出高存度的氣體，取得較好的分離效果。

（三）對化工生產過程中的環境污染進行監測

化工環境污染問題一直是我們關注的重點，如何在保持經濟發展的同時減少環境污染是我們急需解決的問題。在化工生產過程中，利用色譜儀檢測周邊環境變化是十分重要的。利用色譜分析法檢測大氣，只要是不會分解的物質，色譜分析儀都能夠對其進行分析，例如對大氣影響較大的，對人體有害的有毒氣體苯系物，通過分析儀能夠確定含量，再采用活性炭進行回收，能夠提高回收效率。

同時還能夠檢測水體物質，化工行業中經常使用半揮發鹵代烴，這個也是自來水氯氣效度的副產物，這類物質融入水中，會污染水體，利用色譜分析儀，能夠檢測樣品中的揮發性鹵代烴含量，保證水質的良好。

五、結語

化工行業是國家工業中重點發展行業，改革開發以來，我國化工行業穩步提升，但是近些年化工企業突發事故頻繁發生，化工企業的安全性也受到了社會的重點關注，為減少化工企業事故發生率，國家加大對化工行業的檢測，要求排除安全隱患，增加新技術的引入，增加檢測系統的設置。響應號召引入紅外分析儀和色譜分析儀，其在化工生產行業中起到十分重要的作用，能夠為行業發展提供更多的保障。

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