
一、EA200-XG-O2微量氧气分析仪精确、实时地在线监测反应釜气相空间(通常指顶部空间或惰性气体保护层)中残留或渗入的痕量氧气浓度。这对于以下方面至关重要:
1、工艺控制:
- 某些化学反应(如聚合、加氢、高压氧化、催化剂活化等)对氧气极其敏感。微量氧气可能引发副反应,降低目标产物选择性或收率,甚至破坏高价值催化剂。
- 精确的氧浓度控制是实现特定化学反应条件和优化工艺的关键参数。
2、安全:
- 对于涉及易燃易爆物料(如氢气、有机溶剂、粉尘)的反应釜,氧气是助燃剂。过高的氧浓度可能导致爆炸性混合物形成(尤其是在爆炸极限范围内)。
- 连续监测并控制氧含量低于可燃极限下限是本质安全的重要保障。
3、产品质量:
- 对于需要严格隔绝氧气的反应(如某些精细化学品、医药中间体、光敏材料的生产),微量氧气会导致产品氧化变质、颜色变化、结焦或缩短保质期。
4、惰化保护:
- 反应前需用惰性气体(如N?, Ar)吹扫釜内空气(约含21% O2),达到安全或工艺要求的低氧水平(如低于几十ppm或甚至几百ppb)。分析仪用于确认吹扫是否充分达标,并在反应过程中持续监测是否有空气渗入(如密封失效)。
二、主要测量原理与技术
1、电化学氧传感器 (Galvanic/Coulometric):
- 原理:氧气透过选择性薄膜,在传感电极(阴极)上还原产生电流/电压或消耗电荷,信号强度与O?浓度成正比。传感器直接浸入过程气体中。
- 优点:成本较低,初始灵敏度高(可测ppb级),体积小巧,响应时间较快。
- 适合场景:精度要求不是高、维护能力良好、预算有限的中低浓度范围应用
2、激光吸收光谱(TDLAS):
- 原理:利用特定波长(如760nm附近)的近红外激光器扫描氧气分子的特定吸收线。吸收强度和气体浓度成正比。
- 优点:
(1)超高精度、超快响应:ppb级测量,响应时间极快(可达毫秒级);
(2)无接触测量,几乎无漂移;
(3)选择性好,基本无交叉干扰;
(4)测量不受气流速度和振动大的干扰;
(5)寿命极长(激光器等核心部件非消耗品),维护量极低(核心优势);
- 缺点:
(1)设备初始成本最高;
(2)易受视窗污染影响(需要干净的样气或有效的镜面保持策略/自清洁);
(3)可能需要在测点附近安装(原位探头安装要求高)或搭配复杂前处理(抽取式),对安装要求高;
- 适合场景:高要求应用、要求最高精度和稳定性(ppb级)、快速响应、长期在线运行成本低的场合。制药和高纯度气体常用TDLAS。
三、系统组成
1、核心分析单元:采用上述某种传感器技术。
2、探头/取样部件:
- 原位探头:直接插入反应釜气相空间(常用顶置法兰)。要求材质耐压、耐温、耐腐蚀。配置以尽量缩短响应时间并减少渗漏风险。
- 取样流路:需要将气体从反应釜取出输送到位于安全区的分析仪表柜(适合易爆区)。这涉及取样探杆、管线、阀门、泵、流量计等。关键点:
(1)快速响应:管线尽可能短而直,内径小(常用1/4"管)防死体积;
(2)材质兼容性:与过程介质兼容,防止吸附/反应/污染/渗漏(如SS316或特殊合金管);
(3)伴热保温:对含易凝气体样气防结露堵塞(氧气也可能吸附于管壁);
(4)压力调节:将高压釜气体降至仪表适配范围工作压力;
(5)渗透控制:管壁材料和接头要选择低渗透率规格(金属硬管比软管好),防止空气渗入造成测量误差;
3、预处理系统:
- 移除微尘、酸雾、大量溶剂气溶胶等可能损伤仪器元件的杂质。例如PTFE滤芯、凝液器。
- 调节样气温度,去除水分(防止冷凝)或恒定温度(提高精度)。某些分析仪前不允许存在游离水。
- 流量控制(确保流速稳定在最佳响应状态)。
4、信号处理、显示与输出:
- 内置放大器、转换器等电路及液晶显示面板。
- 隔离型4-20mA电流信号、MODBUS/RS485等数字输出,向DCS系统或PLC传送实时氧浓度。
- 高或低浓度两级报警触点,可用于联锁控制(例如釜盖打不开、吹扫启动、紧急泄压等)。
5、防护功能:
- 防爆认证:安装在爆炸危险区时必须具备相应Ex防爆等级认证(d、e、i等)。
- 耐腐蚀外壳:反应釜环境多为含腐蚀气体介质,必须坚固耐用。
- 远程变送器与本地指示显示分离式设计便于现场巡检。
四、技术参数
