实验室分析仪器 常见实验室分析仪器及过程分析仪器选型指南

红外气体成分分析仪主要用于工业中气体成分的分析。通过分析被测气体参数的变化，掌握这些组分的变化规律，无论是理论计算还是现场操作，对实现整个生产过程的动态控制都具有重要的指导意义。该仪器适用于分析煤气、半水煤气、变换气和原料气中的CO2、氯化萘、O2、CO2、CH4、H2和氮氧化物。目前市场上的分析仪器主要有两种:实验室分析仪和过程分析仪。本文简要介绍了适用于气体成分分析的仪器。

一、常用的实验室分析仪器

1.奥氏体气体分析仪

奥地利气体分析仪作为经典的手动化学配方分析仪，具有价格低廉、操作方便、易于维护等优点。它已广泛应用于煤气中CO2、O2、CO和H2的测定。其原理是用吸收法测定酸性气体、不饱和烃、氧气和一氧化碳，使氢气在氧化铜上燃烧，饱和烃铂丝在空气体中与氧气燃烧，这是用称重法测定的。仪器虽然操作简单，价格便宜，但精度不是很高，而且精度取决于操作人员的熟练程度，测得的数据没有LCD直观清晰。

奥氏体气体分析仪在应用中的主要缺点如下:

1)梳形管的体积对分析结果有影响；

2) Ar不能分析，不宜用奥斯特瓦尔德仪分析循环气体，应逐步采用气相色谱仪；

3)用奥氏体仪分析确定动火时间较长，有时会有一定误差，一定要注意化学反应的完全程度，否则读数不允许误导生产。

2.微量硫分析仪

随着常温精脱硫新工艺的应用，需要为氮肥厂配备微量硫分析仪，以保证甲醇合成和氨合成催化剂的安全，并为生产样气中各种微量硫的定性和定量检测提供一种方便快捷的检测手段。

3.可燃气体爆炸探测器

用奥地利计分析测量动火作业时间较长，有时会有一定误差，建议选用可燃气体爆炸检测仪。

4.工业气相色谱仪

工业气相色谱广泛应用于气体分析，气体成分按H2、N2、一氧化碳和二氧化碳的顺序确定。此外，该技术还可用于分析转炉煤气和烧结废气中的此类成分。近年来，色谱分析仪得到了推广，但由于需要对气体进行分离，然后进行检测，很难实现实时在线。除少数国内高炉仍采用这种方法外，工业气相色谱仪正逐渐被质谱仪或红外分析系统所取代。

5.工业气体质谱仪

质谱仪使用物质离子的质荷比作为定性和定量分析的标准。气体质谱仪通常采用电子轰击电离，所有物质都有自己的解离模式。质谱仪的特点是分析速度极快，可以同时分析的成分多，分析精度高。但质谱仪在高炉、烧结等工段的多组分、高速分析性能优势不明显，气体需要分离后检测，难以实现实时在线分析，仪器成本非常高。目前高精度质谱仪主要是进口的，其维修备件也是从国外进口的，国内代理商反应大多比较慢，对系统的调试率影响很大。此外，我国的运行环境与国外不同，仪器故障率也很高，维护频繁，维护成本高。

6.其他人

其他常用的有电导率仪、酸度计、分光光度计、含水率测试仪等。

二、常用的过程分析仪器

1.痕量气体分析仪

精煤气中微量(一氧化碳+二氧化碳)含量低(一氧化碳+二氧化碳≤25×10)，是氮肥厂的重要分析项目

-6 )，有些场合气体含量甚至是ppb级的低含量，用手工方法难以测出其组分。

2.热导分析器

热导分析仪是最早的在线分析仪，种类繁多，应用广泛，常用于自动测定混合气体中H2、氩、SO2等气体的体积分数。

3.氧气分析仪

煤气中氧含量的在线分析往往采用电化学或热磁氧分析仪，灵敏度高，并可配备报警装置，便于维护和更换。

4.恒定红外气体分析仪

恒红外气体分析仪常用于连续测量一氧化碳、二氧化碳、氨气、甲烷、H2、氧气等的含量。这是一种重要的在线分析仪。非光谱红外(NDIR)气体分析仪作为一种快速准确的气体分析技术，广泛应用于连续污染物监测系统(CEMS)和汽车尾气检测。我国NDIR气体分析仪的主要制造商大多采用80年代初的国际红外气体分析方法，如采用镍丝作为红外光源，采用电机机械调制红外光，采用薄膜电容麦克风或锑化铟作为传感器等。由于电机的机械调制，仪器功耗高，稳定性差，成本高。同时，采用薄膜电容麦克风作为传感器，使得仪器对振动非常敏感，不适合便携式测量。随着红外光源、传感器和电子技术的发展，NDIR红外气体传感器在国内外发展迅速。主要性能是没有机械调制装置，采用新型红外传感器和电调制光源，仪器电路采用低功耗嵌入式系统，使得仪器在体积、功耗、性能和价格等方面都具有无可比拟的优势。

例如，市场上的气体分析仪Gasbard-3100(在线型)采用国际领先的非光谱红外气体分析技术、长寿命电化学传感技术和基于微机电系统的热导率技术，可以同时在线测量气体和生物气体的热值以及一氧化碳、二氧化碳、甲烷、H2、氧气、氯化萘等气体的体积浓度。

该仪器广泛用于测量氮肥厂、钢铁公司、煤气厂、半水煤气、变换气、原料气等气体工业过程气体中多组分气体的体积浓度。通过分析被测气体参数的变化，可以掌握这些成分的变化规律，实现对整个生产过程的动态监控。

“分析技术仪器化和分析仪器自动化”是主导发展方向。分析方法和技术是分析仪器的指导，定型的分析测试方法需要转化为仪器和装置。随着生产的不断发展，分析的质量和性能要求也越来越高，实验室分析仪已经不能适应连续自动化的生产监控。除了当前电子技术和计算技术的发展，分析仪器的自动化还应综合利用流行的嵌入式智能平台技术和超精密加工技术。过程分析仪在中国的中小型企业中变得越来越流行，为生产提供实时动态控制和监控。