在线分析仪表样品预处理系统的简介及重要性探析

刘艳春

摘要：分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。在现代工业生产过程中，必须对生产过程的原料、成品、半成品的各项参数进行自动检测并参与自动控制，以達到优质高产、降低能源消耗和产品成本，确保安全生产和保护环境的目的。在线分析仪表能否用好，往往不在分析仪自身，而是取决于样品系统的完善程度及可靠性。本文主要介绍预处理系统的优点以及预处理系统在仪器工作中的重要性。

关键词：在线分析仪表;预处理;特点;重要性

一、在线分析仪表预处理系统简介

样品预处理系统的作用是保证分析仪在最短滞后时间内得到具有代表性的样品，样品的各项参数均满足于分析仪所需的操作条件。因为，分析仪的精度与样品的代表性、实时性和物理状态均有关联。一般而言，分析仪表的预处理系统分为前处理及预处理两个单元。前处理单元主要是指对取出的样品进行初步处理，使样品适合于传输，缩短样品的传送滞后，减轻预处理单元的负担，如减压、降温、除尘、除水等。预处理单元则是对样品作进一步处理和调节，如温度、压力、流量的调节、除尘除水除湿和气液分离、去除有害物（包括对分析仪有危害的组分和影响分析的干扰组分）、甚至还包括安全泄压、限流、流路切换及样品排放的作用

二、在线分析仪表预处理系统的重要作用

（一）调节样品的温度

大部分分析仪表的探头（微量水、电导、PH等）都不耐高温，检测温度过高的样品探头很容易发生损坏。减温：分析仪表正常工作不能超过仪表所能承受的最高温度，否则会导致仪表无法正常工作，所以减温就显得尤为重要，例如：PH玻璃电极工作温度不能超过75摄氏度，一般采用简单的换热器以水冷的方式来降低样品的温度，使样品温度达到要求，增加探头的使用寿命。再如，硫磺比值仪对硫磺回收装置起到至关重要的作用，在硫磺比值仪的除雾器中，需要利用冷的仪表风对除雾器局部降温（冷却至128℃），使饱和的硫蒸汽冷凝成液态硫，在重力的作用下自动返回工艺管道，然后再将样品温度升温至143-160℃，这样才会使送入后续测量室的样品不会因硫蒸汽的冷凝导致光学镜片结垢，确保后面的样品管路通畅;硫磺比值仪的正常运行，离不开预处理系统对样品温度的准确控制，由此可见，温度的控制对分析仪表的稳定准确的检测起了至关重要的作用。大大延长了分析仪表的使用寿命减少了故障的发生频率

（二）调节样品的压力

由于在线分析仪表的测量需要特定的压力范围，而样品取出后压力各异，这时，就需通过分析仪表的预处理系统对样品的压力进行调整;对于高压样品来说，我们一般通过减压的方式使样品压力达到仪表所需的压力范围内;对于低压样品，我们则需要通过样品泵、喷射泵等对样品进行抽样，使样品可以进入到我们的分析仪表测量池中;而如果排放口外部的气压产生波动、就会造成检测器中的压力发生波动，影响分析测定的正常进行和测量结果的准确性，这时，我们只需再预处理中安装背压调节阀，稳定备压，即可避免这种情况。

（三）过滤

工艺样品中往往存在较大的固体颗粒，或者粉尘等，长时间会导致样品管线堵塞，如果进入测量气室污染光学镜片将会导致分析仪无法正常测量，测出数值误差极大，而清洗气室，如果非专业人员会导致光学元件损坏等一系列联锁问题的出现，这时，只需在分析仪前加上预处理装置，将固体颗粒、粉尘等先过滤去，

过滤完成后达到仪表测量的条件后再进行测量，即可以降低仪表的故障率又提高了仪表的使用寿命。

（四）有害物的去除

在线分析仪表测量的样品中，很多成分的样品都包括有强腐蚀性的组分，在这些组分含量相对于被测组分含量极低的情况下可以采用化学的方法去除掉腐蚀性气体。例如在氢表的测量过程中，其常见有害物质主要有含硫蒸汽和硫化物气体，如果进入到测量池中会对仪表造成腐蚀，降低仪表的使用寿命，而在线分析仪表的预处理系统在硫化物含量较少时则可以利用一些吸附剂如铁屑、褐铁矿粉末等进行硫化氢、二氧化硫气体的吸附。此外，也可以利用无水硫酸铜脱硫剂来对硫化氢、二氧化硫等气体进行脱除。

（五）除水

化工生产对化学反应环境内的水分含量也有较高要求，尤其对于在线分析仪表而言，气态水的存在往往会对其测量功能造成影响，例如：红外分析仪，全波段都受到水汽的影响，水汽的存在，会造成测量值偏高，所以化工生产中也必须对水分进行去除，以减少样气中的水分含量，保障在线分析仪表测量的准确性。在这一方面，在线分析仪表的样品预处理系统的除水功能发挥着关键作用。其除水的基本过程如下：①采取水冷、涡旋管制冷、冷剂压缩制冷以及半导体制冷等方式进行冷却降温;②利用旋液分离器、气液分离罐等进行水分的惯性分离;③进行水分的过滤;④进行干燥，即采取干燥剂吸附、NaFion管干燥器等方式对水分进行去除，最终达到干燥的目的。

（六）防止组分间的互相干扰

随着现代化工生产的不断发展，其生产工艺越来越复杂，这就对化工生产过程中的设备仪器功能提出更高要求。根据当前化工生产的情况看，其产品越来越复杂，与此同时其工艺越来越繁琐，导致反应过程中涉及的气体成分越来越多，因此非常容易产生一些副产品。气体成分组成的多样化，为化工生产中化学反应带来的干扰影响也更大。所以现代在线分析仪表需要进行各种混合气体的检测测量。针对这一要求，现代在线仪表样品预处理系统相应的增加了混合气体隔离功能，所以能够为化工生产中各种气体产物的测量准确性起到积极作用，同时减少样品组分之间的相互干扰。

（七）焦油的去除

焦油会在化工生产中渗透到气体中，从而对在线分析仪表的测量工作造成巨大影响。因此在化工生产中，就需要在线分析仪表具备去除气体中焦油的能力。就目前而言，化工生产中的电捕法可以对气体中的大部分焦油进行去除，但却仍然会有所残留并对在线分析仪表造成影响。所以在线分析仪表的预处理系统就必须能够对气体中的焦油二次处理。基于此，现代在线分析仪表的预处理系统就采用降温法来开展这项操作，在极大程度上保证了焦油去除的彻底性。

（八）提升在线分析仪表的安全性

化工生产本身就具有较高的危险性，如其中的气体一般都有较强的毒性和腐蚀性，甚至具有易燃易爆性，如果存在于生产环境中达到一定含量，再加上某些特殊条件，就有可能引发爆炸事故，从而对化工生产中的人员生命带来威胁。虽然目前的在线分析仪表已经在结构部件上有意识的注意防爆，但仍然具有安全隐患。针对这一问题，在线分析仪表的预处理系统通过安装相应的装置来对仪表测量过程中的气体爆炸隐患进行控制，如此就进一步的减少了在线分析仪表的爆炸隐患，进而为化工生产过程安全性的提升起到积极促进作用。

三、结语

样品预处理系统是关系到在线分析仪表能否正常运行的一个重要环节，样品预处理系统技术是过程分析系统能否广泛应用和推广的核心和关键！在线分析仪器以过程分析系统供货是在线分析工程技术发展的必然，所以在未来的化工生产领域，进一步加强在线分析仪器的采购保障，对其预处理系统的功能进行把关，能够有效提升化工生产中分析仪表的工作能力，保障化工生产过程的安全性与稳定性。

参考文献：

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