常見實(shí)驗(yàn)室分析儀器及過程分析儀器選型指南

近年來，各類食品安全、環(huán)境污染問題日益頻發(fā)，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，特別是分析儀器及其相關(guān)的樣品前處理等產(chǎn)品需求逐年增加，和各個(gè)分析檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的投入力度也逐步加大，儀器設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。目前市場(chǎng)上主要有實(shí)驗(yàn)室分析儀和過程分析儀兩大類分析儀器，現(xiàn)就適合于煤氣成分分析的儀器簡(jiǎn)單介紹一下。

　　一、常用實(shí)驗(yàn)室分析儀器

　　1.奧氏氣體分析儀

　　作為一種經(jīng)典的化學(xué)式手動(dòng)分析器，奧氏氣體分析儀具有價(jià)格便宜、操作方便、維修容易等優(yōu)點(diǎn)，該儀器一直在廣泛應(yīng)用著，常用于煤氣中CO2、O2、CO、H2等的含量測(cè)定。其原理是利用吸收法來測(cè)定酸性氣體、不飽和烴、氧和一氧化碳，使氫在氧化銅上燃燒，使飽和烴鉑絲上與空氣中的氧燃燒，利用稱重法來測(cè)定。該儀器雖然是操作簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜，但測(cè)定時(shí)精度不是很高，準(zhǔn)確度取決于操作者的熟練程度，且測(cè)量數(shù)據(jù)不象LCD那么直觀、清晰。

　　奧氏氣體分析儀在應(yīng)用上存在的不足主要有：

　　1）梳形管容積對(duì)分析結(jié)果有影響；

　　2）不能分析出Ar，不適宜用奧氏儀分析循環(huán)氣，應(yīng)逐步采用氣相色譜儀；

　　3）奧氏儀進(jìn)行動(dòng)火分析測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)存在一定誤差，還必須注意化學(xué)反應(yīng)的完全程度，否則讀數(shù)不準(zhǔn)誤導(dǎo)生產(chǎn)。

　　2.微量硫分析儀

　　隨著常溫精脫硫新工藝的應(yīng)用，象氮肥廠就很有必要配備微量硫分析儀，以確保聯(lián)醇催化劑、氨合成催化劑的安全，為生產(chǎn)樣氣中各種微量形態(tài)硫的定性和定量檢測(cè)提供了方便快捷的檢測(cè)手段。

　　3.可燃?xì)怏w測(cè)爆儀

　　用奧氏儀進(jìn)行動(dòng)火分析測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)存在一定誤差，因此建議選用可燃?xì)怏w測(cè)爆儀。

　　4.工業(yè)氣相色譜儀

　　工業(yè)氣相色譜在煤氣分析中應(yīng)用最多，氣體組分按H2、N2、CO和CO2的順序依次被測(cè)定。此外該技術(shù)還可用于轉(zhuǎn)爐爐氣和燒結(jié)廢氣中此類組分的分析。近年來色譜分析儀得到推廣，但是色譜分析儀需要對(duì)氣體進(jìn)行分離后再檢測(cè)，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線。除了國(guó)內(nèi)少數(shù)高爐仍采用該方法之外，工業(yè)氣相色譜儀逐漸被質(zhì)譜儀或紅外分析系統(tǒng)代替。

　　5.工業(yè)氣體質(zhì)譜儀

　　質(zhì)譜儀以物質(zhì)離子的質(zhì)荷比作為判據(jù)進(jìn)行定性和定量分析。氣體質(zhì)譜儀通常采用電子轟擊方式離子化，所有物質(zhì)都有特征的解離方式。質(zhì)譜儀的特點(diǎn)是分析速度極快、可同時(shí)分析的組分多，而且分析的精度很高。但質(zhì)譜儀多成分和高速度的分析性能在高爐、燒結(jié)等工段應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)并不明顯，也需要對(duì)氣體進(jìn)行分離后再檢測(cè)，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線分析，儀器成本又很高。目前高精度的質(zhì)譜儀主要還是依靠進(jìn)口，其維修零備件也都要從國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)代理商響應(yīng)大多緩慢，這對(duì)系統(tǒng)的投用率影響很大。還有，國(guó)內(nèi)運(yùn)行環(huán)境與國(guó)外有差異，儀器故障率也很高，維護(hù)相當(dāng)頻繁，維護(hù)費(fèi)用也大。

　　6.其它

　　其它常用的還有電導(dǎo)儀、酸度計(jì)、分光光度計(jì)、含水測(cè)定儀等。

　　二、常用過程分析儀器

　　1.微量氣體分析儀

　　精煉氣中微量(CO+ CO2)的測(cè)定是氮肥廠比較重要的分析項(xiàng)目，由于含量低(CO+CO2≤25×10-6)，有些場(chǎng)合氣體含量甚至是ppb級(jí)的低含量，用手工方法難以測(cè)出其組分。

　　2.熱導(dǎo)式分析儀

　　熱導(dǎo)式分析儀是出現(xiàn)最早、種類較多且應(yīng)用較廣的一類在線分析儀，常用來自動(dòng)測(cè)定混合氣中H2、Ar、SO2等多種氣體的體積分?jǐn)?shù)。

　　3.氧分析儀

　　煤氣中氧含量的在線分析常采用電化學(xué)式或者熱磁式氧分析儀，其靈敏度高，還可設(shè)置報(bào)警裝置，維修更換方便。

　　4.常量紅外線氣體分析儀

　　常量紅外線煤氣分析儀常用來連續(xù)測(cè)定各種混合氣體中的CO、CO2、NH3、CH、H2、O2等含量，是在線分析儀中比較重要的一類。非分光紅外（NDIR）氣體分析儀作為一種快速、準(zhǔn)確的氣體分析技術(shù)，特別在連續(xù)污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）以及機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)應(yīng)用中十分普遍。國(guó)內(nèi)NDIR氣體分析儀的主要廠家大都采用國(guó)際上八十年代初的紅外氣體分析方法，如采用鎳锘絲作為紅外光源、采用電機(jī)機(jī)械調(diào)制紅外光、采用薄膜電容微音器或InSb等作為傳感器等。由于采用電機(jī)機(jī)械調(diào)制，儀器功耗大，且穩(wěn)定性差，儀器造價(jià)也很高。同時(shí)采用薄膜電容微音器作為傳感使得儀器對(duì)震動(dòng)十分敏感，因此不適合便攜測(cè)量。隨著紅外光源、傳感器及電子技術(shù)的發(fā)展，NDIR紅外氣體傳感器在國(guó)內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展。主要表現(xiàn)在無機(jī)械調(diào)制裝置，采用新型紅外傳感器及電調(diào)制光源，在儀器電路上采用了低功耗嵌入式系統(tǒng)，使得儀器在體積、功耗、性能、價(jià)格上具有以往儀器無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

　　如現(xiàn)在市面上的煤氣分析儀Gasboard-3100（在線型），采用國(guó)際的非分光紅外氣體分析技術(shù)，長(zhǎng)壽命電化學(xué)傳感技術(shù)，及基于MEMS的熱導(dǎo)技術(shù)，可同時(shí)在線測(cè)量煤氣、生物燃?xì)獾臒嶂?，以及CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等氣體的體積濃度。

　　該儀器廣泛應(yīng)用于煤氣工業(yè)過程氣體中多組分氣體體積濃度的測(cè)量，如氮肥廠、鋼鐵公司、煤氣廠等煤氣、半水煤氣、變換氣、原料氣等。通過對(duì)測(cè)量氣體參數(shù)變化情況的分析，以掌握這些成分的變化規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全程動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)。

　　“分析技術(shù)儀器化，分析儀器自動(dòng)化”是主導(dǎo)發(fā)展方向。分析方法和技術(shù)是分析儀器的導(dǎo)向，定型的分析測(cè)試方法都需要轉(zhuǎn)化為儀器裝置。隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)分析的質(zhì)量和性能要求也在不斷提高，實(shí)驗(yàn)室分析儀已經(jīng)不能適應(yīng)連續(xù)自動(dòng)化的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)和控制。分析儀器自動(dòng)化除了要利用當(dāng)前發(fā)展的電子技術(shù)和計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)以外，還會(huì)要綜合地利用正在熱門化的嵌入式智能化平臺(tái)技術(shù)、超微精密加工技術(shù)。過程分析儀正逐漸在我國(guó)中、小型企業(yè)普及，實(shí)時(shí)為企業(yè)生產(chǎn)提供動(dòng)態(tài)控制和監(jiān)測(cè)。

　　編輯點(diǎn)評(píng)

　　隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持、下游行業(yè)需求的增加、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，樣品前處理及其他實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備市場(chǎng)容量和空間會(huì)進(jìn)一步加大。未來，行業(yè)會(huì)迎來新一輪的增長(zhǎng)。而如何做到正確、合理的選擇檢驗(yàn)儀器是一門很深的學(xué)問，本文意在拋磚引玉，引起同道的關(guān)注。

　　（原標(biāo)題：常見實(shí)驗(yàn)室分析儀器及過程分析儀器選型指南）

（來源：工業(yè)過程氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)）

文章鏈接：中國(guó)化工儀器網(wǎng) http://www.chem17.com/news/detail/110933.html