
一、EA200-XG-O2微量氧氣分析儀精確、實時地在線監測反應釜氣相空間(通常指頂部空間或惰性氣體保護層)中殘留或滲入的痕量氧氣濃度。這對于以下方面至關重要:
1、工藝控制:
- 某些化學反應(如聚合、加氫、高壓氧化、催化劑活化等)對氧氣極其敏感。微量氧氣可能引發副反應,降低目標產物選擇性或收率,甚至破壞高價值催化劑。
- 精確的氧濃度控制是實現特定化學反應條件和優化工藝的關鍵參數。
2、安全:
- 對于涉及易燃易爆物料(如氫氣、有機溶劑、粉塵)的反應釜,氧氣是助燃劑。過高的氧濃度可能導致爆炸性混合物形成(尤其是在爆炸極限范圍內)。
- 連續監測并控制氧含量低于可燃極限下限是本質安全的重要保障。
3、產品質量:
- 對于需要嚴格隔絕氧氣的反應(如某些精細化學品、醫藥中間體、光敏材料的生產),微量氧氣會導致產品氧化變質、顏色變化、結焦或縮短保質期。
4、惰化保護:
- 反應前需用惰性氣體(如N?, Ar)吹掃釜內空氣(約含21% O2),達到安全或工藝要求的低氧水平(如低于幾十ppm或甚至幾百ppb)。分析儀用于確認吹掃是否充分達標,并在反應過程中持續監測是否有空氣滲入(如密封失效)。
二、微量氧氣分析儀主要測量原理與技術
1、電化學氧傳感器 (Galvanic/Coulometric):
- 原理:氧氣透過選擇性薄膜,在傳感電極(陰極)上還原產生電流/電壓或消耗電荷,信號強度與O?濃度成正比。傳感器直接浸入過程氣體中。
- 優點:成本較低,初始靈敏度高(可測ppb級),體積小巧,響應時間較快。
- 適合場景:精度要求不是高、維護能力良好、預算有限的中低濃度范圍應用
2、激光吸收光譜(TDLAS):
- 原理:利用特定波長(如760nm附近)的近紅外激光器掃描氧氣分子的特定吸收線。吸收強度和氣體濃度成正比。
- 優點:
(1)超高精度、超快響應:ppb級測量,響應時間極快(可達毫秒級);
(2)無接觸測量,幾乎無漂移;
(3)選擇性好,基本無交叉干擾;
(4)測量不受氣流速度和振動大的干擾;
(5)壽命極長(激光器等核心部件非消耗品),維護量極低(核心優勢);
- 缺點:
(1)設備初始成本最高;
(2)易受視窗污染影響(需要干凈的樣氣或有效的鏡面保持策略/自清潔);
(3)可能需要在測點附近安裝(原位探頭安裝要求高)或搭配復雜前處理(抽取式),對安裝要求高;
- 適合場景:高要求應用、要求最高精度和穩定性(ppb級)、快速響應、長期在線運行成本低的場合。制藥和高純度氣體常用TDLAS。
三、微量氧氣檢測儀系統組成
1、核心分析單元:采用上述某種傳感器技術。
2、探頭/取樣部件:
- 原位探頭:直接插入反應釜氣相空間(常用頂置法蘭)。要求材質耐壓、耐溫、耐腐蝕。配置以盡量縮短響應時間并減少滲漏風險。
- 取樣流路:需要將氣體從反應釜取出輸送到位于安全區的分析儀表柜(適合易爆區)。這涉及取樣探桿、管線、閥門、泵、流量計等。關鍵點:
(1)快速響應:管線盡可能短而直,內徑小(常用1/4"管)防死體積;
(2)材質兼容性:與過程介質兼容,防止吸附/反應/污染/滲漏(如SS316或特殊合金管);
(3)伴熱保溫:對含易凝氣體樣氣防結露堵塞(氧氣也可能吸附于管壁);
(4)壓力調節:將高壓釜氣體降至儀表適配范圍工作壓力;
(5)滲透控制:管壁材料和接頭要選擇低滲透率規格(金屬硬管比軟管好),防止空氣滲入造成測量誤差;
3、預處理系統:
- 移除微塵、酸霧、大量溶劑氣溶膠等可能損傷儀器元件的雜質。例如PTFE濾芯、凝液器。
- 調節樣氣溫度,去除水分(防止冷凝)或恒定溫度(提高精度)。某些分析儀前不允許存在游離水。
- 流量控制(確保流速穩定在響應狀態)。
4、信號處理、顯示與輸出:
- 內置放大器、轉換器等電路及液晶顯示面板。
- 隔離型4-20mA電流信號、MODBUS/RS485等數字輸出,向DCS系統或PLC傳送實時氧濃度。
- 高或低濃度兩級報警觸點,可用于聯鎖控制(例如釜蓋打不開、吹掃啟動、緊急泄壓等)。
5、防護功能:
- 防爆認證:安裝在爆炸危險區時必須具備相應Ex防爆等級認證(d、e、i等)。
- 耐腐蝕外殼:反應釜環境多為含腐蝕氣體介質,必須堅固耐用。
- 遠程變送器與本地指示顯示分離式設計便于現場巡檢。
四、微量氧氣檢測儀技術參數
