红外及色谱分析仪在化工生产中的应用

邓明荣 厉红晓 吴晓敏

摘要：改革开发以来，化工行业蓬勃发展，给人们的生活带来了巨大的改变，但是其引发的矛盾也日益凸显，环境遭受污染、生产成本、生产效率低下等等问题都影响着化工行业的进步，化工生产过程较为复杂，生活环节步骤多，想要提高化工行业的生产率、减少成本，可以通过提高工艺水平，提升生产自动化水平，加入新型、先进的分析设备仪器，对生产过程各个环节进行自动、连续的监测，给操作人员提供依据，本文主要讨论红外分析仪和色谱分析仪这两类设备如何应用在化工生产中。

关键词：红外;色谱分析仪;化工生产

一、红外分析仪的概念

（一）红外分析仪工作原理

红外分析仪是利用红外线（波长范围在1-16µm）照射容器内的气体，测定红外线照射气体后的辐射强度IO判断被测气体的组分的光强度。

I=IOe-kel

公式中：IO——射入被测组分的光强度;

I——经被测组分吸收后的光强度;

k——被测组分对光能的吸收系数;

c——被测组分的摩尔百分浓度;

l——光线通过被测组分的长度。

所以红外线分析仪测量组分浓度大的气体时，测量气室较短，相反则测量气室长。

（二）红外分析仪类型

当前市面上的红外分析仪类型多样，主要分为：

1.色散性和非色散型。非色散型又称为不分光型，就是将光源发射出的连续光谱射在被测气体上，待测提起将会分出多个吸收带，因此这种检验方法具有积分性质，该方法具有高灵敏度、高信噪比、稳定性好等特点，但是也正是由于多个吸收峰产生重叠，对测量会有一定的干扰作用。色散型又称为固定分管型，它不能形成连续的光谱，智能对一个或者几个特定波长进行选通，它具有较好的选择性，但是分管后的光束能量小，容易对分管波长产生影响。

2.双光路和单光路。双光路就是两个相同的光源发射，单光路就是单束红外光。

3.单组分和多组分。单组分就是一台仪器只能测量一种气体，多组分就是一台仪器可以分析多个气体成分。

二、色谱分析仪的概念

（一）色谱分析仪工作原理

色谱分析仪工作原理：混合气体通过工艺管道，进行减压降温处理后，再进入五菱阀，取适量的样品气体后关闭阀门放出其余的气体，保持内部恒温，在将取样的气体进入到色谱柱中，同样保持恒温，样品气体被色谱柱内的填充物吸附后，不同气体类型则吸附程度不同，通过色谱柱的速度也不同，出了色谱柱后的浓度也不同，出来后再进入检测器内做定性、定量分析，将气体各组分的浓度转为电信号进行处理，最后主机会后数据显示。

（二）色谱分析仪中常见的检测器

1.热导检测器。主要分析无机物、碳氢化合物，通过气体各组分间的热导率的差别测量的。

2.氢火焰离子检测器。这类检测器分析更加微量的气体，通過高温氢气燃烧发生的化学电离产生的电流进行检测。

3.火焰光度检测器，可测量下限为0.05ppm的气体，特别是气体中的硫、磷含量。

三、红外分析仪在化工生产中的应用

（一）红外分析仪应用在检测系统中

红外分析仪对气体检测的优势十分明显，在化工安全生产过程中，要加强对各环节的检测，并且要求检测点要合理规范。例如一氧化碳监测系统是最近几年新型的监测系统，采用的就是红外线分析技术，对化工生产过程、相关气体管道运输周边的气体进行监测，一旦管道发生泄漏，一氧化碳气体含量增加，进入监测系统中，红外线分析仪分析出浓度含量超标就会发动警报，提醒管理人员进行维修处理，预防重大安全事故的发生，排除安全隐患。

（二）监测化工生产过程中的天然气运输

红外分析仪能够对空气内的气体成分反应灵敏，对于长距离运输天然气，保证气体不泄露具有很好的监测作用，特别是对于长距离运输中的安全巡检，能够提高时效性，确保周围甲烷浓度含量低，如发生泄漏还可进行定位判断。

（三）红外分析仪使用注意事项

红外分析仪在使用前需要进行通电预热和仪表校准，这样才能保证测量的准确性。要保证红外分析仪装置安放的环境要干燥整洁，定期对其进行检测，如果发生故障也需要及时处理，例如仪表零点波动大，标定后现象不见好转，则要检测测量室是否被污染，对其进行清洗或者是更换，这样才能确保分析仪的正常使用。

四、色谱分析仪在化工生产中的应用

（一）测定脂肪酸类物质

目前测量脂肪酸类物质的方法存在许多不足，例如使用滴定法或者是比色法，都会出现检测范围小的问题。现代化工生产行业中，利用色谱仪能够比较完善地完成检测，能够提升预测时间，提高测量效率，并且更具灵活性。

（二）对烷烃气体进行较好地分离

化工企业中，特别是煤化工和是由化工，在提炼过程中会有不同有价值的气体产生，需要利用色谱分析仪进行分析，主要利用的是四阀五柱完全填充双热导检测器，这样能够对多种气体进行检测，检测范围更广，并且能够实现分离检测，目前我国研究院已经开始采取色谱技术分析高丙烯、乙烯等气体，并且能够提取出高存度的气体，取得较好的分离效果。

（三）对化工生产过程中的环境污染进行监测

化工环境污染问题一直是我们关注的重点，如何在保持经济发展的同时减少环境污染是我们急需解决的问题。在化工生产过程中，利用色谱仪检测周边环境变化是十分重要的。利用色谱分析法检测大气，只要是不会分解的物质，色谱分析仪都能够对其进行分析，例如对大气影响较大的，对人体有害的有毒气体苯系物，通过分析仪能够确定含量，再采用活性炭进行回收，能够提高回收效率。

同时还能够检测水体物质，化工行业中经常使用半挥发卤代烃，这个也是自来水氯气效度的副产物，这类物质融入水中，会污染水体，利用色谱分析仪，能够检测样品中的挥发性卤代烃含量，保证水质的良好。

五、结语

化工行业是国家工业中重点发展行业，改革开发以来，我国化工行业稳步提升，但是近些年化工企业突发事故频繁发生，化工企业的安全性也受到了社会的重点关注，为减少化工企业事故发生率，国家加大对化工行业的检测，要求排除安全隐患，增加新技术的引入，增加检测系统的设置。响应号召引入红外分析仪和色谱分析仪，其在化工生产行业中起到十分重要的作用，能够为行业发展提供更多的保障。

参考文献：

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