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在線分析在空分中的應用
 
【摘要】介紹了空氣分離中典型的分析點及在線分析所需要配置的分析儀器。闡述了空氣分離分析系統(tǒng)的預處理。

關鍵詞：空氣分離；在線分析；分析點；配置；預處理
中圖分類號：TQll6．02 文獻標識碼：B

空氣分離中在線分析主要包含兩個方面，一是對工藝穩(wěn)定和生產(chǎn)**的相關參數(shù)進行分析?？辗衷O備的特點是整個工藝裝置龐大，穩(wěn)定性一旦破壞就需要很長時間才能恢復，所以需要將裝置中的重要成分及時地提供給操作人員；二是對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測，空分設備的產(chǎn)品質(zhì)量對冶金企業(yè)后續(xù)的冶煉工藝直接影響，必須把好質(zhì)量關。

1 空分流程中典型的分析點

空分流程中典型分析點如下：
1．出凈化系統(tǒng)空氣中二氧化碳含量；2．再生污氮中水分含量；3．增壓膨脹空氣中水分含量；4．液空中富氧含量；5．污氮中氧含量；6．產(chǎn)品氧純度；7．產(chǎn)品氮中微量氧含量；8．氬餾分中氬含量；9．粗氬中氬含量；10．粗氬中氧含量；11．工藝氬中微量氧含量；12．工藝氬中微量氫含量；13．工藝氬中水分含量；14．精氬中雜質(zhì)含量；15．主冷凝器氧中乙炔及碳氫化合物含量。

目前大型空分設備多數(shù)采用全精餾提氬流程，工藝氬中過量氫的分析已無需設置。

2 空分中在線分析儀器的配置

目前國內(nèi)大型空分設備的分析儀以進口為主。

(1)在國內(nèi)空分行業(yè)，百分比氧含量分析大多數(shù)采用ABB或SERVOMEX的磁力機械式氧分析儀。這種分析儀利用氧的順磁性，通過磁場電流與氧氣含量的線性關系來測量氧含量。特點是不需要參比氣，測量精度高，分辨率和靈敏度高，穩(wěn)定性強，線性輸出，無需維護。

(2)微量氧分析在國內(nèi)一般選用燃料電池式氧分析儀或氧化鋯式氧分析儀。燃料電池式氧分析儀使用方便，產(chǎn)品本身無需維護，但由于其燃料電池是一種消耗品，所以對預處???系統(tǒng)和空分設備停車時的電池保護要求比較高；氧化鋯式氧分析儀的優(yōu)點是測量范圍比較寬，壽命比較長，但由于其在測量特別小的氧含量時容易受到還原性氣體成分的干擾而產(chǎn)生測量偏差，而且當氧離子從濃度高的一側向另一側遷移產(chǎn)生電勢的時候容易因擴散不及時而形成梯度，從而影響測量精度。

(3)由于空分設備中凈化空氣的二氧化碳含量極小，所以在選擇二氧化碳分析儀器時一定要選擇好*小量程指標，如果儀器的*小量程指標過大，工藝中所控制的濃度就會跑到儀器靈敏范圍以外，工藝參數(shù)就不能得到準確的測量。目前國內(nèi)多數(shù)用戶采用進口的非分光紅外分析儀，該分析儀有一個光學測量池，主要包含紅外光源、樣氣池和檢測器。當測量光束通過測量氣室時，樣氣吸收池內(nèi)樣品氣所含的二氧化碳將吸收這一波長的紅外光，透過的紅外光因此而產(chǎn)生衰減，檢測器測量出相對的紅外能量，從而可得知樣氣中的二氧化碳含量。

(4)國內(nèi)用戶在選擇水分分析儀器時一般會考慮價格因素而采用國產(chǎn)儀器，主要原因是目前流行的空分流程都采用分子篩純化器來凈化空氣，所以因水分含量高而造成空分故障的可能性很小，且目前國內(nèi)水分析儀產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品差距沒有其它分析儀器那么明顯，因此國產(chǎn)分析儀器已被國內(nèi)空分用戶廣泛接受。

(5)空分中的氬分析以熱導式分析儀比較常見，該儀器是基于不同氣體導熱率不同的原理來設計的，適合于分析二元氣體或相當于二元氣體的混合氣體中的氬氣、氦氣、氫氣等組分的百分比體積測量。

(6)國內(nèi)采用的氬中微量氮分析儀大致有MODELD和K2001兩種產(chǎn)品，前者具有明顯的價格優(yōu)勢，且在空分行業(yè)中使用的時間比較長，已具有一定的應用經(jīng)驗；后者的精度好，靈敏度高，人機界面好，操作容易，維護簡單，且該公司產(chǎn)品還可同時檢測氬中的微量氫含量，但相對價格較高。

(7)考慮到空分的生產(chǎn)**，大多數(shù)流程中都設置了主冷液氧中乙炔及其它碳氫化合物的在線分析，目前國內(nèi)選用*多的是ABB公司的VISTA或SIEMENS公司的MAXUM工業(yè)氣相色譜儀。這兩種色譜儀都采用氫離子火焰(FID)檢測器來測定烴類化合物。VISTA的應用時間較長，穩(wěn)定性較好，操作方便；MAXUM在先進性方面見長，軟件功能比較強大，但對使用及維護人員來說比較難掌握。

3 空分分析系統(tǒng)的預處理

空分的樣品氣比較干凈和干燥，所以冶金企業(yè)預處理相對來說不如石化等行業(yè)那么復雜，從功能上來說大致可以分為四步：

3．1 穩(wěn)壓

分析儀器對進表的氣體要求在一定的壓力范圍內(nèi)，所以樣品氣在進表之前需要進行穩(wěn)壓。有的帶氬流程的設備中氬的部分測點壓力很低，需要用泵來增壓，而內(nèi)壓縮流程中的高壓測點則需要二次減壓，壓力過高時還需在取樣管道上設置**閥。

3．2 過濾

為了防止固體顆粒進入分析儀器，在預處理裝置中一般都要考慮對樣氣進行過濾。

3．3 旁路

由于分析室離現(xiàn)場都比較遠，而分析儀器進表的氣體流量都比較小，一般采用大量旁路來實現(xiàn)檢測的快速響應，從測量點來的樣品氣大多數(shù)通過旁路直接排放，促使取樣管路中的樣品氣實時流動，使分析儀器的檢測具有實時性。

3．4 穩(wěn)流

根據(jù)不同分析儀器的要求，對各自的樣品氣的流量進行穩(wěn)流，以達到儀器的分析要求。

總之，空分中在線分析也是一個完整的系統(tǒng)工程，在選擇和使用上要多分析，多比較，多總結，才能使分析系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中充分地發(fā)揮作用。

作者簡介：敦瑞民(1954- )，男，1984任宣鋼氧氣車間副主任，1995年任宣鋼氧氣廠副廠長，工程師。