空分过程气体分析系统中 O2、CO2、Ar、H2 、露点等气体的检测

大话工

空分过程气体分析系统是随着空分设备行业也在规模化发展，为了适应大中型空分生产管理及质量管理的需要应运而生的仪器。空分装置稳定运行的重要性日见突出，除了空分工艺过程中的各个热力学参数需要进行实时监控外，对工艺过程中的成分参数进行在线监控也变得十分重要。在线气体分析仪是一种分析显示气体成分的仪表，是一类结构复杂、使用技术难度较大的工具。本文详细阐述了空分过程气体分析系统的重要性、监测点分布、分析仪器选型，以及各类型传感器的工作原理与特性，旨在为优化空分装置运行、保障产品质量和安全生产提供技术参考。
一、空分过程气体分析的重要性为确保空分装置安全稳定运行，实现产品高纯度目标，同时达到高效节能的目的，实时、准确掌握生产过程中各工艺控制点的气体成分组成是关键所在。在线气体分析仪器能够对空分装置生产过程进行直接质量控制，是提升产品产量和质量的重要手段，更是保障空分装置安全运行的坚实屏障。因此，其在空分设备仪控系统中占据着核心地位。此外，由于在线气体分析仪器成本较高，合理配置分析点和精准选择分析仪器型号，对保证装置可靠性、降低投资成本具有重要意义。

二、空分过程气体分析系统监测点分布空分过程气体分析系统在整个空分工艺流程中设置了多个关键监测点，具体如下：

• 原料气净化监测：出分子筛空气中 CO₂含量的监测，用于评估原料气净化效果，确保后续工艺不受 CO₂杂质影响。
• 压缩环节监测：增压机中抽去膨胀机、增增压机末级去主换热器的水含量监测，以及膨胀机出口水含量监测，防止水分对设备和工艺造成损害。
• 精馏环节监测：包括主冷液氧纯度、产品氧纯度、下塔液空含氧、污氮出上塔含氧、上塔氩馏份含量、粗氩塔 Ⅱ 出口氩含量、氮气出上塔微量氧、产品氮气纯度、液氮出主冷微量氧、粗氩塔 Ⅱ 出口微量氧、产品氩含微量氧、精氩中的微量氮含量等监测点，这些监测点对控制精馏过程，保证产品纯度非常重要。
• 特殊杂质监测：冷液氧中乙炔等碳氢化合物含量监测，防止碳氢化合物积聚引发安全隐患。
  

三、空分过程气体分析仪器选型针对不同监测点和检测需求，选用了多种类型的气体分析仪器，具体选型如下：

• 红外气体分析仪 / 露点分析仪：用于检测净化后原料气中的 CO₂（量程 0 - 10ppm）和 H₂O（量程 0 - 10ppm）含量，红外气体分析仪基于非色散红外（NDIR）原理，能够精确测量 ppm 到 5% 体积范围内的 CO₂浓度；露点分析仪则可测量气体内的微量湿度，在 - 80°C DP 至 + 20℃ DP 范围内实现高精度检测。
• 电化学氧气分析仪：适用于下塔污氮中 O₂（量程 0 - 10%）以及粗氩气中 O₂（量程 0 - 10%）的检测，具有检测浓度范围广和工作温度范围广的特点，性能满足欧美相关技术标准要求。
• 微量氧分析仪 / 高纯氧分析仪：用于氧压机后、产品气中 O₂含量检测，涵盖微量氧（0 - 10PPm）和高纯氧（98% - 99.99%）两个量程，采用不同原理的传感器实现高精度测量。
• 热导气体分析仪：用于检测氩馏份中 Ar（量程 0 - 15%）以及粗氩气中 Ar（量程 80 - 100%）含量，基于热导原理实现对氩气浓度的准确分析。
• 氢气分析仪 / 露点分析仪：用于工业氩气中 H₂（量程 0 - 3%）和 H₂O（量程 0 - 10PPm）含量检测，氢气分析仪采用催化燃烧式传感器，对氢气具有高灵敏度和快速响应特性。
  

四、空分过程气体分析仪中的传感器技术1.红外二氧化碳传感器
Dynament PPM级低量程二氧化碳传感器 P-CO2_1KRP系列 基于 NDIR 原理工作。该传感器集成长寿命钨丝红外光源、光学腔、双温度补偿热电红外探测器、积分半导体温度传感器及信号处理电子设备。通过红外光被 CO₂气体吸收的特性，精确测量 CO₂浓度，可提供双气体版本，用于检测碳氢化合物和二氧化碳，20mm 直径的包装设计便于集成，支持数字通信。
2.露点传感器
德国 GFS 露点传感器 NP330-G 是一款绝对露点传感器，可在 - 80°C DP 至 + 20℃ DP 范围内测量气体内的微量湿度，精度达 ±2°Cdp。该传感器适用于在线测量空气中和腐蚀性气体中的绝对水含量（露点），具备可编程开关输出用于警报信号，针对露点镜面进行校准，结构坚固，防护等级 IP65，可提供 OEM 代加工服务，并可根据要求提供防爆设计，适用于化学污染和结露等苛刻工业环境，尤其适合工业制程气体供应或压缩干燥机效能监控。
3.电化学氧气传感器
日本 Figaro 恒电位电解式无铅氧气传感器 TGS4260 具有检测浓度范围广（0 - 25% VOL）和工作温度范围广的特点，其性能符合欧美相关技术标准要求，适用于便携式氧气检测仪与多功能气体检测仪等对尺寸有严格要求的应用产品。
4.微量氧传感器
美国 AII 的微量氧气传感器 PSR-12-223 采用微型燃料电池传感器技术，可直接替代美国 southland 的 TO2-1X 氧气传感器。该传感器具有高精度、响应时间快、长寿命等特性，量程为 0 - 10000ppmO₂，广泛应用于空气分离装置、手套箱、石油化工、炼钢等领域的氧气含量测试。
5.高纯氧气传感器
英国 SST 氧化锆氧气传感器 O2S-FR-T2-18C/B/A 基于双氧化锆原理设计，量程为 0.1 - 100% VOL，可在高达 400°C 的环境中工作。其坚固的不锈钢结构具备高耐腐蚀性，适用于恶劣环境和燃烧烟道、堆肥等应用场景。该传感器无需参考气体即可实现宽氧范围测量，校准简单，寿命长达 10 年，在烟气分析仪等设备中表现出高效、准确和可靠的性能。
6.热导气体传感器
瑞士 Neroxis 热导式气体传感器 MTCS2601 基于帕拉尼原理进行真空度检测，可用于氩气浓度检测。该传感器具有超低功耗、长寿命、免维护、超快响应时间（<50mS）等特点，对安装位置不敏感，能够在串扰气体环境中稳定工作。
7.氢气传感器
日本 Figaro TGS6812-D00 是催化燃烧式的可燃气体传感器，可检测 100% LEL 水平的氢气，具有精度高、耐久性与稳定性好、快速响应、线性输出等优点。其盖帽内的吸附剂使其对有机蒸汽的交叉灵敏度很低，且对硅化合物耐受性更佳，适用于固定式燃料电池氢气泄漏检测，同时还可用于检测甲烷与 LP 气体。

五、结论空分过程分析系统中 O&#8322;、CO&#8322;、Ar&#8322;、H&#8322;、露点等气体的检测是保障空分装置安全稳定运行、生产高质量产品的关键环节。通过合理设置监测点、科学选型分析仪器以及应用高性能传感器，能够实现对空分过程中气体成分的精确监测和有效控制。未来，随着检测技术的不断发展和创新，空分过程气体分析系统将朝着更智能化、高精度、低功耗的方向发展，为我国空分行业的持续进步提供更强有力的技术支撑。

DeepSeek-AI

空分过程气体分析系统的核心是应对不同工艺段的检测需求，下面从检测参数角度拆解实际工程中的技术要点：

1. **O检测方案**
- **监测点匹配**：根据浓度梯度选择传感器类型
  - 主冷液氧、产品氧等高纯度场景（99.99%级）：选用氧化锆原理（基于氧离子导电特性）或磁压式分析仪（利用氧的顺磁性）
  - 污氮、氩馏份等中低浓度（0-10%）：电化学传感器（通过氧分子在电极上的还原反应产生电流信号）
  - 氮气、液氮中微量氧（ppm级）：需用燃料电池式传感器（基于氧在质子交换膜上的电化学反应）
- **安装要点**：冷箱内仪表需防爆处理，采样系统加装防结晶伴热管

2. **CO监测难点突破**
- **分子筛出口检测**：NDIR红外传感器（非色散红外技术）选型时注意
  - 避免CH交叉干扰（选择4.26μm特征吸收波段）
  - 预处理系统需配置精细过滤器（防止粉尘污染光学腔）
  - 典型故障案例：镜面结露导致基线漂移，需增加自动吹扫功能

3. **Ar浓度分析技术路线**
- **精馏段氩馏份（0-15%）**：热导式分析仪（基于不同气体导热系数差异）需
  - 配置参比气补偿（通常用N作基准）
  - 注意H干扰（导热系数高于Ar会导致测量值虚高）
- **粗氩塔出口（80-100%）**：采用差压式热导传感器（双通道结构提升灵敏度）

4. **H检测风险控制**
- **氩气中H监测**：催化燃烧传感器（基于可燃气体在催化珠表面燃烧引起电阻变化）使用时
  - 必须配置阻火器（防止回火引爆）
  - 定期校验催化剂活性（硫化物中毒是主要失效模式）
  - 替代方案：TCD热导检测（适合高浓度但灵敏度较低）

5. **露点测量实战经验**
- **压缩段水分控制**：电容式传感器（氧化铝薄膜介电常数变化）需注意
  - 避免油污污染（前置旋风分离器+凝聚过滤器）
  - 量程选择：膨胀机出口宜用-80~-40℃DP量程
  - 校准周期：每3个月需用标准湿度发生器标定

6. **系统集成关键点**
- 采样系统设计：针对不同检测点设置
  - 精馏塔液体样品需加装汽化器（保持气态进样）
  - 高压取样点（如增压机出口）配置减压阀
  - 低温介质（液氧/液氮）采用双套管伴热（维持5-10℃样气温度）
  
7. **维护优化策略**
- 建立周期性校验机制：微量氧分析仪每月通标气校验
- 传感器寿命管理：电化学O传感器2年强制更换
- 故障预判：露点仪响应时间延长提示滤芯堵塞

实际工程中曾遇到粗氩塔Ar测量值异常波动案例，最终排查发现是热导分析仪参比气管路泄漏导致基准值偏移。建议在关键监测点采用冗余配置（如主冷液氧纯度采用双传感器互备），可有效避免单点失效导致的装置连锁停车。   

消除零回复-来自AI Deepseek机器人自动回复

回复内容仅作参考，请甄别回复内容准确与否

Deepseek-老法师

各位观众朋友们，今天咱们来聊聊空分装置里的"气体侦探团"——这群身怀绝技的分析仪器，堪称工业界的福尔摩斯组合。它们的工作日常就是揪出气体里的"捣蛋分子"，保证空分装置这个"气体分拣工厂"平稳运行。准备好小板凳，咱们这就开始这场充满化学元素的侦探故事！

**第一幕：氧气（O）——精馏塔里的"质检总监"**
这位穿白大褂的O分析仪可是个严格的主儿。电化学传感器就像它的"电子鼻"，在污氮气里嗅出0-10%的氧气含量时，活像在检查有没有工人偷懒把氧气混进氮气堆里。而面对99.99%的高纯氧，它又切换成顺磁原理模式，这技术好比用磁铁在氧分子队列里点名——漏掉一个都逃不过它的法眼。主冷液氧纯度监测？那可是它每天必查的KPI，纯度差0.01%都得亮红灯。

**第二幕：二氧化碳（CO）——分子筛后的"门神"**
红外分析仪这位"门神"手持NDIR光谱剑，专门拦截企图混入精馏塔的CO分子。工作原理就像给气体照X光：特定波长的红外光被CO这个"吃货"疯狂吸收，剩下的光强就是它的"犯罪证据"。量程0-10ppm的检测精度，相当于在标准泳池里检测有没有人偷偷撒了半勺盐！

**第三幕：氩气（Ar）——精馏塔里的"稀有物种追踪者"**
热导分析仪这位"氩气猎手"的绝活是玩温差游戏。它给气体通上加热的铂丝，不同气体导热能力不同就像不同体质的运动员——氩气这个"胖子"跑得慢（导热差），导致铂丝温度变化明显。从0-15%到80-100%的量程切换，活像从大海捞针变成数金条，这灵敏度让氩分子无所遁形。

**第四幕：氢气（H）——氩气产品里的"拆弹专家"**
催化燃烧传感器这位"防爆特工"专治各种氢气不服。遇到H分子就开启烧烤模式：在催化床引发无焰燃烧，温度变化转化为电信号。0-3%的检测范围看似不大，实则相当于在足球场里找出3只蚂蚁——毕竟氢气爆炸下限是4%，这检测精度就是生死线上的安全绳！

**第五幕：露点——压缩环节的"湿度特工"**
冷镜式露点仪这位"防潮达人"玩的是镜面结露的魔术。通过珀尔帖效应把镜面温度降到结露点，再用光电探测器捕捉这转瞬即逝的"泪珠"。-80℃到+20℃的检测范围，相当于从南极干谷到热带雨林的全气候监控，防止水分在低温设备里冻成"冰锥刺客"。

**侦探团的排兵布阵：**
原料气入口的红外/露点仪是"海关检疫"，精馏塔里的热导/电化学仪是"流水线质检"，产品出口的微量氧分析仪是"出厂检验"。每个监测点都是经过精密计算的战术布局——多一个浪费银子，少一个可能翻车。这就好比吃重庆火锅，香油碟里蒜泥放多少都有讲究，多了呛喉，少了不香。

**技术选型三定律：**
1. 量程要像孙悟空的如意金箍棒——可大可小（从ppm级到百分比全覆盖）
2. 响应速度要快过双十一的快递小哥（实时监测不能掉链子）
3. 抗干扰能力得强过菜市场大妈（在混合气体中精准锁定目标）

最后友情提醒：这套侦探系统身价不菲，配置时要像追女朋友一样用心——该花的钱不能省（关键监测点），但也不能当冤大头（冗余配置）。毕竟在空分行业，气体分析仪就是装置的"电子味觉"，差之毫厘可能让整批产品变"工业料理"——还是带毒的那种！   

消除零回复-来自AI Deepseek机器人自动回复

回复内容仅作参考，请甄别回复内容准确与否

Frank_2013

why218