Chlor-Alkali-Industrie

Bei der Chlor-Alkali-Produktion ist die Kontrolle des Sauerstoffgehalts des Dichtgases der Chlorpresse von entscheidender Bedeutung. Der Kontakt von Sauerstoff mit Chlor oder Wasserstoff kann eine Explosion auslösen, daher muss der Sauerstoffgehalt im Dichtgas (normalerweise Stickstoff) streng kontrolliert werden. Die herkömmlichen Methoden zur Messung des Sauerstoffgehalts umfassen die Absorptionsmethode und die Gaschromatographie mit Nachteilen wie Betriebskomplexität, hohe Kosten oder langsame Reaktionsgeschwindigkeit.Einsetzbare AnalyzerMit seiner hohen Genauigkeit, niedrigen Kosten und einfachen Bedienung ist es das ideale Werkzeug für die Messung des Sauerstoffgehalts vor Ort.

　　1Einsetzbare AnalyzerArbeitsprinzip und Struktur

　　1.1 Arbeitsprinzip

Die Sensoren, die im Brennstoffzellenmethod verwendet werden, sind geschlossene chemische Batterien, die aus inerten Metallelektroden (Katoden), Bleilektroden (Anoden) und Elektrolyten bestehen. Der Sauerstoff im Gas wird durch Polymerfilm in die Batterie verbreitet, in der Kathode wird Sauerstoff reduziert und in der Anode wird Blei oxidiert. Der durch die Batteriereaktion erzeugte Strom, d. h. das Ausgangssignal des Sensors, ist proportional zum Sauerstoffgehalt im Gas. Die von der Batterie erzeugten Elektronen werden von der Schaltung geleitet und durch eine Kompensationskorrektur vergrößert, um den Sauerstoffgehalt im gemessenen Gas zu messen. Die Reaktionsform lautet wie folgt:

Katode O₂+2h₂O+4e→4OH^-;

Anode 2Pb + 4OH^-→2 PbO + 2H₂O+4e;

Vollständige chemische Reaktion O₂+2Pb→2 PbO ist.

　　1.2Einsetzbare AnalyzerStruktur

Sensoren: Kernkomponenten, häufig verwendete elektrochemische oder optische Sensoren, die schnell auf Spuren von Sauerstoffveränderungen reagieren können.

Signalverarbeitungseinheit: Konvertiert Sensorsignale in lesbare Daten.

Display: Anzeige der Sauerstoff-Masse- oder Volumenfraktion in Echtzeit.

Stromversorgungsmodul: Unterstützt Batteriebetrieb und eignet sich für den Einsatz vor Ort.

Probenaufnahmesystem: Enthält Probensonde und Filter, um Gasreinheit zu gewährleisten.

Der Gasweg des Spurensäureanalysators ist in Abbildung 1 dargestellt.

　　Abbildung 1 Gaswege des Spurensäureanalysators

　　2 Traditionelle Methoden zur Messung des Sauerstoffgehalts

　　2.1 Absorptionsmethode

Die Absorptionsmethode eignet sich für die Trennung von Luft hergestelltem gasförmigem Stickstoff oder flüssigem Stickstoff, hauptsächlich als Schutzgas, Ersatzgas, Lagerung bei niedriger Temperatur, mit einem Austeniter-Gasanalysator (siehe Abbildung 2), mit der Absorptionsmethode der alkalischen Lösung der fokalen Absorptionssäure, um den Sauerstoffgehalt zu bestimmen, wird eine gewisse Menge an Probengas in einer geschlossenen Absorptionsflasche mit der Absorptionsflüssigkeit reagiert, die durch Sauerstoff absorbiert wird, was zu einer Verringerung des Probengasvolumens führt, das ist der Sauerstoffgehalt. Diese Methode ist kostengünstig, aber der Betrieb ist komplex, zeitaufwendig und mit begrenzter Genauigkeit.

　　Abbildung 2 Automatische Abflüssigungsprozesslogik der Generation von Gasanalysatoren

　　2.2 Gaschromatographie

Die Gaschromatographie gilt für reinen Stickstoff, hochreinen Stickstoff und ultrareinen Stickstoff, der hauptsächlich als Schutzgas, Ersatzgas, Reaktionsgas usw. verwendet wird, indem ein Gaschromatometer mit Zirkoxid-Detektor und Wasserstoffflamme-Ionisierungsdetektor (Abbildung 3) verwendet wird, um Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Methan und Kohlendioxid in Stickstoff zu bestimmen. Die Gaschromatographie zur Messung von Spuren Sauerstoff hat eine hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit, aber die Ausrüstung ist teuer, der Betrieb ist komplex und erfordert professionelle Bedienung, die für die Laborumgebung geeignet ist.

　　Abbildung 3 Arbeitsprinzip des Gaschromatometers

　　3Einsetzbare AnalyzerVorteile

　　3.1 Sauerstoffsensor mit hoher Präzision und schneller Reaktionsgeschwindigkeit

Der tragbare Spuren-Sauerstoff-Analyzer ermöglicht eine schnelle und genaue Messung von Spuren-Sauerstoffgehalten, eine kurze Reaktionszeit und eine Echtzeitüberwachung. Da die Geschwindigkeit der Diffusion von Sauerstoffmolekülen in den Sensoren durch PTFE-Membrane gesteuert wird, sind alle Diffusionsprozesse empfindlich auf Temperatur, Druck und relative Luftfeuchtigkeit. Temperatureigenschaften: Der Signalausgang des Sensors ändert sich je nach Temperaturänderung. Diese Veränderung (2,5%/°C) ist relativ stabil. Die Temperaturkompensationsschaltung mit Thermostoren kompensiert diesen Einfluss mit einer Genauigkeit von +5% / ℃ oder höher und erzeugt eine temperaturunabhängige Ausgangsfunktion. Wenn die Kalibrierung und Probenahme bei der gleichen Temperatur oder die Messung unmittelbar nach der Kalibrierung durchgeführt werden, gibt es keine Fehler. Kleine Temperaturänderungen (10 bis 15 °C) führen zu Fehlern von weniger als +1%.

　　Abbildung 4 Temperatureigenschaften des Sensors

Druck- und Durchflusseigenschaften: Der Sauerstoffsensor des einsetzbaren Analyzers misst den Partieldruck des Sauerstoffs, dessen Ausgang durch die Änderung des Probengasdrucks und die Änderung des Atmosphärendrucks beeinflusst wird. Ein lineares Verhältnis zwischen dem Ausgangssignal und dem Teildruck des Sauerstoffs in der Mischung führt zu einer gleichwertigen Änderung des Ausgangsstroms des Sensors. Daher ist die Messung des Analysators nur korrekt, wenn sich der Gesamtdruck des analysierten Gases nicht ändert oder durch ein atmosphärisches Drucksignal kompensiert wird. Wenn der Probendruck konstant gesteuert wird, sollte der Analyzer das Probengas unter ähnlichen Bedingungen kalibrieren wie der gemessene Druck und Durchfluss. Wenn der Druck mit einem separaten Sensor gemessen wird, kann die Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des absoluten Drucks des Probengases berechnet werden. Der Ausgang des Sensors wird nicht direkt vom Probengasstrom beeinflusst. 0.0283~0.1415m³Der Durchfluss von /h verursacht keine signifikanten Veränderungen der Sauerstoffmessungen. Allerdings ist der Durchfluss über 0,1415m³/ h kann Rückdruck und falsche Sauerstoffmessungen erzeugen, um eine optimale Leistung zu erzielen, wird ein Gasfluss von 0,0566m empfohlen³1/h oder 1 L/min.

Reaktionszeit: Die Reaktionszeit des Sensors hängt von vielen Faktoren ab, wie der gemessenen Konzentration des Probengases, und wenn der Sauerstoffsensor das Gleichgewicht im Spurenbereich erreicht, ist seine Reaktionszeit auf Sauerstoffkonzentrationsänderungen sehr schnell. Wenn es einem Sauerstoff mit einem Volumenanteil von mehr als 1% ausgesetzt wird, kann es zu einer vorübergehenden Sättigung des flüssigen Elektrolyten des Sensors führen, der zusätzliche Zeit benötigt, um das Gleichgewicht zu erreichen und wieder eine schnelle Reaktion zu erhalten.

Die verfügbaren Reaktionszeiten sind wie folgt:

Weniger als 180s, wenn es von 1% auf 0,1% sinkt;

Weniger als 10 min, wenn es von 0,1% auf 0,00l% fällt;

von 10 x 10^-6Senken Sie auf weniger als 10^-6Weniger als 10 h.

Feuchtigkeitseinwirkung: Die Ausgabe des Sensors ist proportional zur relativen Feuchtigkeit des Sauerstoffs. Der Sauerstoffsensor eignet sich für nicht kondensierte Anlagen, bei denen die relative Luftfeuchtigkeit des Probengases zwischen 0 und 99% liegt. Abgesehen von Verdünnungsgasen hat die nicht kondensierte Feuchtigkeit keinen Einfluss auf die Leistung des Sensors. Es sollte jedoch beachtet werden, dass Wasserdampf Druck auf die gleiche Weise erzeugt wie Sauerstoff in der Probe-Luftströmung. Je größer die Feuchtigkeit in einer Gasprobe mit konstantem absoluten Druck ist, desto kleiner ist der Partieldruck der Sauerstoffkomponente. Bei der Messung des Sauerstoffs in einem Probengas muss auch der Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit berücksichtigt werden, wenn er als Volumen- oder Massenfraktiel berechnet wird. Wenn die relative Feuchtigkeit seit dem Kalibrierungsdatum im Allgemeinen unverändert bleibt, ist die durch die relative Feuchtigkeit verursachte Verschiebung am kleinsten. Wenn der Benutzer den Sensor in trockenem Gas kalibriert und dann das Probengas befeuchtet, ist das Ausgangssignal des Sensors etwas niedriger als das vorherige Ausgangssignal. Dies wird durch die Verdünnung des Sauerstoffs im Probengas durch Wasserdampf verursacht. Diese Eigenschaft ist in Systemen, in denen nasse und trockene Gasströme gleichzeitig vorhanden sind, sehr wichtig. Darüber hinaus können Luftströme mit hoher Luftfeuchtigkeit auf dem Sensor kondensieren und letztlich die Leistung beeinträchtigen.

Sensoreinflussfaktoren: Die chemische Zusammensetzung des Sensors wird selten von anderen Gasen beeinflusst, einschließlich Kühlmitteln und Kohlenwasserstoffverbindungen. Aufgrund der chemischen Eigenschaften des Elektrolyten sind die Sensoren jedoch sehr empfindlich gegen einige hohe Konzentrationen von korrosiven Gasen. Tabelle 1 zeigt die Auswirkungen verschiedener Gase auf den Sensor.

　　Tabelle 1 Auswirkungen verschiedener Gase auf den Sensor

Störungsgrad ist 0 ~ 2000 x 10 im Vergleich zu einer verschmutzungsfreien Gasmischung^-6Veränderungsrate der Sensorausgabe in der Gasmischung von Sauerstoff.

Wenn Cl₂Der Störungsgrad wird als Verhältnis von 1: 2 angesehen, dann enthält Cl₂100 x 10 hinzufügen^-6Das Ausgangssignal des Sensors im Sauerstoff-Probengas entspricht 300 x 10^-6Normales Sauerstoffsignal ist 100 x 10^-6Weitere 200×10^-6für Cl₂verursachte Störungen).

　　3.2 Niedrige Kosten

Im Vergleich zur Gaschromatografie sind die Einkaufskosten des tragbaren Spurensäureanalysators erheblich reduziert, die Wartungskosten niedrig, keine komplexe mechanische Struktur, eine lange Lebensdauer des Sensors und kein häufiger Austausch von Verbrauchsmaterialien (wie Trocknungsmittel, Elektrolyten usw.) geeignet für große Anwendungen. Wenn Sauerstoffsensoren Spuren von Sauerstoff ausgesetzt sind, liefern sie in der Regel eine gute Leistung innerhalb einer Lebensdauer von 2 Jahren. Die regelmäßige Exposition an einem Probengas mit einer gewissen Feuchtigkeit kann helfen, die Wasserkonzentration im Elektrolyten wieder in den normalen Zustand zu bringen und somit die Lebensdauer des Sensors zu verlängern. Der tragbare Spuren-Sauerstoff-Analysator verfügt über ein niedriges Leistungsdesign, unterstützt die Batteriebetrieb und eignet sich für Feld- oder Industriefelder ohne stabile Stromversorgung, mit langfristigen Stromkosten, die sich an 0 nähern, und geringem Energieverbrauch. Der tragbare Spurensäureanalysator spart Arbeitskosten, reduziert die schnelle Detektion des Laborprobenangebots und vermeidet den Einsatz von Vollzeitmitarbeitern, insbesondere für mehrpunktige Inspektionen (z. B. Elektrolysegeräte, Luftdruckstationen usw.).

　　3.3 Einfache Bedienung

Der einsetzbare Analyzer ist einschaltbar, ohne Vorwärmung oder komplizierte Initialisierung, kann nach dem Einschalten direkt in den Messmodus eintreten, um die Effizienz der Notprüfung zu verbessern (z. B. Notfälle in der chemischen Produktion). Ausgestattet mit einem Touchscreen oder einer Taste, ist die Menülegik klar, unterstützt eine mehrsprachige Oberfläche und senkt die Betriebsschwelle für Nicht-Techniker. Integrierte Selbstprüfungs- und Kalibrierungsverfahren reduzieren manuelle Eingriffe und vermeiden mühsame manuelle Kalibrierungsschritte. Die meisten Marken und Modelle von tragbaren Spuren-Sauerstoff-Analysatoren können Ergebnisse innerhalb von 1 bis 3 Minuten ausgeben, besonders geeignet für die Echtzeitüberwachung der Produktionslinie, um Ausfallwarten zu vermeiden.

　　3.4 Vielseitigkeit

Neben der Messung des Sauerstoffgehalts können teilweise eingesetzte Analysatoren auch andere Gasparameter messen, um eine Vielzahl von industriellen Anforderungen zu erfüllen, eine breite Abdeckung, einen Erkennungsbereich von 10^-6Aufteilung von Spuren-Sauerstoff auf eine prozentuale Ebene mit hohen Sauerstoffkonzentrationen, die eine Vielzahl von Einsatzszenarien erfüllen, gleichzeitig mit einer ausgezeichneten Datenskalierbarkeit, integriertem Speicher und Bluetooth / WiFi-Übertragung, Unterstützung für die Erstellung von Trendanalyseberichten oder Docking mit LIMS-Systemen (Labor Information Management Systems). Die meisten tragbaren Spuren-Sauerstoff-Analysatoren sind umweltfreundlich, hochtemperaturbeständig und korrosionsbeständig, können in rauen Umgebungen wie Petrochemie und Pharma stabil arbeiten, einige Modelle sind explosionssichere Anforderungen kompatibel.

　　4 Anwendungsbeispiele

Überwachung des Sauerstoffgehalts im Stickstoff des Dichtgases des Chlorpressors mit einem Einsetzanalyser.

　　4.1 Kalibrierung

Bestätigen Sie zuerst, dass das Vier-Wege-Ventil im BYPASS-Zustand ist, das Durchflussregelungsnadelverntil geschlossen ist, die Stromtaste 3 s lang drücken und anschließend den Sauerstoffgehalt von 5 x 10 einschalten.^-6Standardgas, blasen Sie die Analyzer-Rohrleitung nach 3 ~ 5 Minuten, öffnen Sie das Vierventil in den Probenzustand, warten Sie auf die Stabilität der Daten, gelangen Sie in die Kalibrierungsschnittstelle, wählen Sie die Tiefpunktkalibrierung aus, geben Sie den Standardgaskonzentrationswert in den Zielwert ein, drücken Sie √ Bestätigung und beenden Sie die Kalibrierung. Verlassen Sie die Kalibrierungsschnittstelle, stellen Sie das Vierventil in den BYPASS-Zustand und schließen Sie das Nadelventil zur Durchflussregelung.

　　4.2 Probenmessung

Bestätigen Sie zuerst, dass das Vier-Wege-Ventil in den Zustand von BYPASS gesetzt wird, das Durchflussregelungsnadelverntil geschlossen ist, drücken Sie die Stromtaste 3 s lang und starten Sie das Probenabgabegas nach der Vorbehandlung (empfohlene Probenabgabetemperatur von 5 ~ 45 ° C, Gasdruck von 34,48 ~ 68,95 kPa) an den Eingang der Geräte anschließen, regeln Sie den Durchfluss von 0,0566m³/h, Nach ungefähr 3 Minuten, um die Analyzer-Rohrleitung zu blasen, öffnen Sie das Vierventil in den Probenzustand, warten Sie auf die Stabilität der Daten, erfassen Sie die Messwerte oder speichern Sie die Messwerte, haben Sie den Test beendet, stellen Sie das Vierventil in den BYPASS-Zustand ein, schließen Sie das Durchflussregelungsnadelverntil, drücken Sie lange die Stromtaste 3s und schalten Sie die Probenleitung ab. Die parallelen Ergebnisse finden sich in Tabelle 2.

　　Tabelle 2 Parallelmessungsergebnisse

Die parallelen Messungen in Tabelle 2 zeigen, dass das Instrument den Sauerstoffgehalt in Echtzeit und genau messen kann, um sicherzustellen, dass der Sauerstoffgehalt im Dichtgas des Chlorpressors unter 10 x 10 liegt.^-6Sicherheitsanforderungen an die Produktion erfüllen. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden verbessern tragbare Spurensäureanalysatoren die Effizienz der Prüfung erheblich und senken die Kosten.

　　5 Schlussfolgerungen

Der Einsatzanalyser bietet bei der Messung des Sauerstoffgehalts von Chlorpressdichtern hohe Präzision, niedrige Kosten und einfache Bedienung und eignet sich für industrielle Feldanwendungen. Im Vergleich zu herkömmlichen Absorptions- und Gaschromatographiemethoden ist der tragbare Spurensäureanalysator in Bezug auf Effizienz und Wirtschaftlichkeit wettbewerbsfähiger und ist die ideale Wahl für die Messung des Sauerstoffgehalts in der Chlor-Alkali-Industrie.