Хлорно - щелочная промышленность

При производстве хлорщелочи контроль содержания кислорода в закрытом газообразном газе под давлением хлора имеет решающее значение. Контакт кислорода с хлором или водородом может вызвать взрыв, поэтому содержание кислорода в герметичном газе (обычно азоте) строго контролируется. Традиционные методы определения содержания кислорода включают абсорбцию и газовую хроматографию, которые имеют недостатки, такие как сложность работы, высокая стоимость или медленная реакция.Вставной анализаторБлагодаря своим характеристикам высокой точности, низкой стоимости и простоты работы, он стал идеальным инструментом для измерения содержания кислорода на промышленной площадке.

　　1Вставной анализаторПринцип работы и структура

　　1.1 Принцип работы

Датчики, используемые методом топливных элементов, представляют собой закрытые химические элементы, состоящие из инертных металлических электродов (катодов), свинцовых электродов (анодов) и электролитов. Кислород, содержащийся в газе, распространяется через высокомолекулярную пленку в батарею, восстанавливается в катодном кислороде и окисляется в анодном свинце. Электрический ток возникающий в результате реакции батареи те размер выходного сигнала датчика пропорционален содержанию кислорода в газе. Электроны, генерируемые батареей, выводятся из цепи, а затем усиливаются с компенсационной коррекцией, чтобы измерить содержание кислорода в измеренном газе. Реакция была следующей:

Катод О₂+ 2 часа₂O+4e→4OH^-*

анод 2pb + 4oh^-→2 ПБО + 2H₂О+4е;

Полная химическая реакция О₂+2Pb→2 ПБО.

　　1.2Вставной анализаторструктура

Датчики: основные компоненты, часто используемые электрохимические датчики или оптические датчики, способные быстро реагировать на микроизменения кислорода.

Модуль обработки сигналов: Преобразование сигнала датчика в читаемые данные.

Дисплей: в режиме реального времени отображается доля массы кислорода или доля объема.

Модуль питания: Поддерживает питание от батареи, подходит для использования на месте.

Система отбора проб: включает пробоотборные зонды и фильтры для обеспечения чистоты газа.

Путь газа анализатора микрокислорода показан на рисунке 1.

　　Диаграмма 1

　　2 Традиционные методы определения содержания кислорода

　　2.1 Метод поглощения

Метод абсорбции применяется к газообразному азоту или жидкому азоту, полученному из сепарационного воздуха, в основном используется в качестве защитного газа, замещающего газа, низкотемпературного хранения, с использованием анализатора газа Ольстера (см. рис. Метод недорогой, но операция сложная, занимает много времени и имеет ограниченную точность.

　　Рисунок 2 Логика автоматического дренажа генератора газоанализаторов

　　2.2 Газовая хроматография

Газовая хроматография применяется к чистому азоту, высокочистому азоту и сверхчистому азоту в газообразном или жидком состоянии, получаемому путем разделения или очистки воздуха, главным образом для использования в качестве защитного газа, замещающего газа, реактивного газа и т.д., а содержание водорода, кислорода, монооксида углерода, метана и двуокиси углерода в азоте определяется с помощью газовой хроматографии с детектором оксида циркония и детектором ионизации водородного пламени (рис. 3). Газовая хроматография для измерения микрокислорода, с высокой точностью и высокой чувствительностью, но оборудование дорогое, сложная работа и требует профессиональных операций, подходящих для лабораторной среды.

　　Рисунок 3 Принцип работы газового хроматографа

　　3Вставной анализаторПреимущество

　　3.1 Кислородный датчик с высокой точностью и быстрой реакцией

Портативный микроанализатор кислорода может быстро и точно определять содержание микрокислорода, короткое время отклика, подходит для мониторинга в реальном времени. Поскольку скорость распространения молекул кислорода в датчики контролируется пленкой из ТФУ, все диффузионные процессы чувствительны к температуре, давлению и относительной влажности. Температурные характеристики: выход сигнала датчика будет меняться с изменением температуры. Это изменение (2,5% / °С) относительно стабильно. Схема температурной компенсации с использованием терморезисторов компенсирует этот эффект с точностью + 5% / °C или выше и создает выходную функцию, не связанную с температурой. Ошибки отсутствуют, если калибровка и отбор проб производились при одинаковых температурах или измерения проводились сразу же после калибровки. Небольшое изменение температуры (от 10 до 15°C) приводит к ошибке менее + 1%.

　　Рисунок 4 Температурные характеристики датчика

Давление, расходные свойства: датчик кислорода вставного анализатора измеряет парциальное давление кислорода, и его выход зависит от изменения давления пробного газа и изменения атмосферного давления. Выходной сигнал линейно пропорционален разделению давления кислорода в смеси, и любое изменение атмосферного давления приводит к эквивалентному изменению выходного тока датчика. Таким образом, показания анализатора верны только в том случае, если общее давление анализируемого газа не изменяется или компенсируется сигналом атмосферного давления. Если давление образца контролируется как постоянное, то анализатор должен откалибровать газ образца в условиях, аналогичных измеренному давлению и расходу. Если для измерения давления используется отдельный датчик, то концентрация кислорода может быть рассчитана на основе абсолютного давления выбранного газа. Выход датчика напрямую не зависит от потока испытуемого газа. 0.0283~0.1415m³Поток / ч не вызывает значительных изменений в показаниях кислорода. Однако трафик превышает 0.1415m³/ h Может генерировать противодавление и неправильные показания кислорода, для оптимальной производительности рекомендуется расход газа 00566m³/ ч или 1л / мин.

Время отклика: время отклика датчика зависит от многих факторов, таких как концентрация газа в измеренном образце, и когда датчик кислорода достигает равновесия в микродиапазоне, он очень быстро реагирует на изменение концентрации кислорода. Если его подвергать воздействию кислорода с долей объема более 1%, это может привести к временному насыщению жидкого электролита датчика, что потребует дополнительного времени, чтобы достичь равновесия и снова получить быстрый ответ.

Для справки можно указать следующее время отклика:

При снижении с 1% до 0,1%, менее 180s;

При снижении с 0,1% до 0,00l% менее 10 мин;

От 10 × 10^-6Снижение до менее 10^-6Когда меньше 10 ч

Влияние влажности: выход датчика пропорционален относительной влажности кислорода. Кислородные датчики подходят для неконденсации пробного газа при относительной влажности от 0 до 99%. За исключением разбавленного газа, неконденсационная влажность не влияет на производительность датчика. Однако следует отметить, что водяной пар создает давление таким же образом, как кислород в потоке образца. В образцах газа с постоянным абсолютным давлением чем больше влажность, тем меньше давление компонента кислорода. При измерении кислорода в пробном газе, если он рассчитывается как доля объема или масса, необходимо также учитывать влияние относительной влажности. Если относительная влажность остается неизменной со дня калибровки, то смещение, вызванное относительной влажностью, будет минимальным. Если пользователь откалибрует датчик в сухом газе, а затем увлажняет образец газа, выходной сигнал датчика несколько ниже, чем предыдущий выходной сигнал. Это вызвано разбавлением кислорода в пробном газе водяным паром. Эта особенность имеет важное значение в системах, где одновременно присутствуют влажные и сухие воздушные потоки. Кроме того, поток воздуха с высокой влажностью может конденсироваться на датчике, что в конечном итоге влияет на производительность.

Факторы воздействия датчиков: химический состав датчиков редко зависит от других газов, включая хладагенты и углеводороды. Однако, в зависимости от химических свойств электролитов, датчики по - прежнему чрезвычайно чувствительны к некоторым высоким концентрациям коррозионных газов. В таблице 1 показано воздействие различных газов на датчики.

　　Таблица 1. Воздействие газов на датчики

Класс помех по сравнению с смесью газов без загрязнения, содержит от 0 до 2000 × 10^-6Скорость изменения выхода датчика в газовой смеси кислорода.

Если Cl₂Уровень помех считается соотношением 1: 2, тогда он содержит Cl₂Плюс 100 × 10^-6Образец кислорода. Выходной сигнал датчика в газе равен 300 × 10.^-6Нормальный кислородный сигнал 100 × 10^-6Ещё 200 × 10^-6Для Cl₂Вызываемые помехи).

　　3.2 Низкие затраты

По сравнению с газовой хроматографией, стоимость приобретения портативного микрокислородного анализатора значительно снижается, стоимость обслуживания низкая, нет сложной механической структуры, срок службы датчика длинный, и нет необходимости часто заменять расходные материалы (например, осушитель, электролит и т. Д.), подходит для крупномасштабного применения. Когда датчики кислорода подвергаются воздействию микрокислорода, они обычно обеспечивают хорошую производительность в течение двух лет жизни. Регулярное воздействие пробного газа, содержащего определенную влажность, может помочь восстановить концентрацию воды в электролите до нормального состояния, тем самым продлевая срок службы датчика. Портативный микрокислородный анализатор использует низкоэнергоемкую конструкцию для поддержки питания от батареи, подходит для полевых или промышленных площадок без стабильного источника питания, стоимость долгосрочного использования электроэнергии приближается к 0, потребление энергии невелико. Портативные микроанализаторы кислорода экономят затраты на рабочую силу, быстрое обнаружение уменьшает процесс отправки проб в лабораторию и избегает дежурства штатных сотрудников, особенно для многоточечных инспекций (таких как электролизеры, станции воздушного давления и т. Д.).

　　3.3 Простота эксплуатации

Вставные анализаторы включаются и используются, не требуют предварительного нагрева или сложной инициализации, могут быть включены непосредственно в режим измерения после загрузки, чтобы повысить эффективность аварийного обнаружения (например, чрезвычайная ситуация в химическом производстве). Оснащенный сенсорным экраном или нажатием одной кнопки, меню имеет четкую логику, поддерживает многоязычный интерфейс и снижает порог работы нетехнического персонала. Встроенные процедуры самоконтроля и калибровки уменьшают вмешательство человека и избегают громоздких шагов ручной калибровки. Большинство брендов и моделей портативных микроанализаторов кислорода могут выводить результаты в течение 1 - 3 минут, особенно для мониторинга производственных линий в режиме реального времени, чтобы избежать ожидания остановки.

　　3.4 Многофункциональность

В дополнение к измерению содержания кислорода, некоторые вставные анализаторы также могут измерять другие параметры газа для удовлетворения различных промышленных потребностей, широкий охват, диапазон обнаружения от 10^-6Уровень микрокислорода до процентного уровня с высоким содержанием кислорода, удовлетворяет разнообразным сценариям использования, в то же время с хорошим расширением данных, встроенным хранилищем и функцией передачи Bluetooth / Wifi, поддерживающей генерацию отчетов анализа тенденций или стыковку с системой LIMS (система управления лабораторной информацией). Большинство портативных микроанализаторов кислорода адаптивны к окружающей среде, имеют высокотемпературную, антикоррозионную конструкцию, могут стабильно работать в суровых условиях, таких как нефтехимия и фармацевтика, некоторые модели совместимы с требованиями взрывозащиты.

　　4 Примеры применения

Контроль содержания кислорода в закрытом газообразном азоте под давлением хлора осуществляется с помощью вставного анализатора.

　　4.1 Маркировка

Сначала убедитесь, что четырехходовой клапан находится в состоянии BYPASS, игольчатый клапан с регулировкой расхода закрывается, нажмите кнопку питания 3s влево и вправо для включения, содержание кислорода соединения 5×10^-6Стандартный газ, труба анализатора продувки 3 ~ 5 мин, после открытия четырехходового клапана в состояние SAMPLE, ожидая стабилизации данных, в калибровочный интерфейс, выберите минимальную калибровку, стандартное значение концентрации газа в целевое значение, нажмите на подтверждение, завершение калибровки. Выйдите из калиброванного интерфейса, переведите четырехходовой клапан в состояние BYPASS и закройте игольчатый клапан регулирования расхода.

　　4.2 Измерение образцов

Прежде всего, убедитесь, что четырехходовой клапан находится в состоянии BYPASS, игольчатый клапан регулятора расхода выключен, нажмите на клавишу питания 3s влево и вправо, подключите предварительно обработанный газ отбора проб (рекомендуемая температура отбора проб 5 ~ 45°C, давление газа 34.48 ~ 68.95 кПа) к воздухозаборнику оборудования, регулируемый расход 00566m³/h, После того, как трубопровод анализатора продувки составляет около 3 мин, четырехходовой клапан открывается в состояние SAMPLE, ожидая стабилизации данных, записывая измеренные значения или сохраняя измеренные значения, после завершения испытания, четырехходовой клапан переводится в состояние BYPASS, закрывается игольчатый клапан регулирования расхода, нажимает кнопку питания 3s влево и вправо, отключает трубопровод отбора проб. Результаты параллельных измерений представлены в таблице 2.

　　Таблица 2

Таблица 2. Параллельные измерения показывают, что прибор может точно и в режиме реального времени определять содержание кислорода, обеспечивая, чтобы содержание кислорода в закрытом газообразном герметичном герметике при давлении хлора было ниже 10 × 10^-6Выполнение требований безопасного производства. По сравнению с традиционными методами портативный анализатор микрокислорода значительно повышает эффективность обнаружения и снижает затраты.

　　5 Заключение

Вставные анализаторы показывают преимущества высокой точности, низкой стоимости и простоты работы при измерении содержания кислорода в герметике компрессора хлора и подходят для промышленного применения на месте. По сравнению с традиционными методами поглощения и газовой хроматографией портативные микроанализаторы кислорода являются более конкурентоспособными с точки зрения эффективности и экономичности и идеально подходят для определения содержания кислорода в хлорщелочной промышленности.