在線分析儀表樣品預處理系統的簡介及重要性探析

劉艷春

摘要：分析儀表是對物質的成分及性質進行分析和測量的儀表。在現代工業生產過程中，必須對生產過程的原料、成品、半成品的各項參數進行自動檢測并參與自動控制，以達到優質高產、降低能源消耗和產品成本，確保安全生產和保護環境的目的。在線分析儀表能否用好，往往不在分析儀自身，而是取決于樣品系統的完善程度及可靠性。本文主要介紹預處理系統的優點以及預處理系統在儀器工作中的重要性。

關鍵詞：在線分析儀表;預處理;特點;重要性

一、在線分析儀表預處理系統簡介

樣品預處理系統的作用是保證分析儀在最短滯后時間內得到具有代表性的樣品，樣品的各項參數均滿足于分析儀所需的操作條件。因為，分析儀的精度與樣品的代表性、實時性和物理狀態均有關聯。一般而言，分析儀表的預處理系統分為前處理及預處理兩個單元。前處理單元主要是指對取出的樣品進行初步處理，使樣品適合于傳輸，縮短樣品的傳送滯后，減輕預處理單元的負擔，如減壓、降溫、除塵、除水等。預處理單元則是對樣品作進一步處理和調節，如溫度、壓力、流量的調節、除塵除水除濕和氣液分離、去除有害物（包括對分析儀有危害的組分和影響分析的干擾組分）、甚至還包括安全泄壓、限流、流路切換及樣品排放的作用

二、在線分析儀表預處理系統的重要作用

（一）調節樣品的溫度

大部分分析儀表的探頭（微量水、電導、PH等）都不耐高溫，檢測溫度過高的樣品探頭很容易發生損壞。減溫：分析儀表正常工作不能超過儀表所能承受的最高溫度，否則會導致儀表無法正常工作，所以減溫就顯得尤為重要，例如：PH玻璃電極工作溫度不能超過75攝氏度，一般采用簡單的換熱器以水冷的方式來降低樣品的溫度，使樣品溫度達到要求，增加探頭的使用壽命。再如，硫磺比值儀對硫磺回收裝置起到至關重要的作用，在硫磺比值儀的除霧器中，需要利用冷的儀表風對除霧器局部降溫（冷卻至128℃），使飽和的硫蒸汽冷凝成液態硫，在重力的作用下自動返回工藝管道，然后再將樣品溫度升溫至143-160℃，這樣才會使送入后續測量室的樣品不會因硫蒸汽的冷凝導致光學鏡片結垢，確保后面的樣品管路通暢;硫磺比值儀的正常運行，離不開預處理系統對樣品溫度的準確控制，由此可見，溫度的控制對分析儀表的穩定準確的檢測起了至關重要的作用。大大延長了分析儀表的使用壽命減少了故障的發生頻率

（二）調節樣品的壓力

由于在線分析儀表的測量需要特定的壓力范圍，而樣品取出后壓力各異，這時，就需通過分析儀表的預處理系統對樣品的壓力進行調整;對于高壓樣品來說，我們一般通過減壓的方式使樣品壓力達到儀表所需的壓力范圍內;對于低壓樣品，我們則需要通過樣品泵、噴射泵等對樣品進行抽樣，使樣品可以進入到我們的分析儀表測量池中;而如果排放口外部的氣壓產生波動、就會造成檢測器中的壓力發生波動，影響分析測定的正常進行和測量結果的準確性，這時，我們只需再預處理中安裝背壓調節閥，穩定備壓，即可避免這種情況。

（三）過濾

工藝樣品中往往存在較大的固體顆粒，或者粉塵等，長時間會導致樣品管線堵塞，如果進入測量氣室污染光學鏡片將會導致分析儀無法正常測量，測出數值誤差極大，而清洗氣室，如果非專業人員會導致光學元件損壞等一系列聯鎖問題的出現，這時，只需在分析儀前加上預處理裝置，將固體顆粒、粉塵等先過濾去，

過濾完成后達到儀表測量的條件后再進行測量，即可以降低儀表的故障率又提高了儀表的使用壽命。

（四）有害物的去除

在線分析儀表測量的樣品中，很多成分的樣品都包括有強腐蝕性的組分，在這些組分含量相對于被測組分含量極低的情況下可以采用化學的方法去除掉腐蝕性氣體。例如在氫表的測量過程中，其常見有害物質主要有含硫蒸汽和硫化物氣體，如果進入到測量池中會對儀表造成腐蝕，降低儀表的使用壽命，而在線分析儀表的預處理系統在硫化物含量較少時則可以利用一些吸附劑如鐵屑、褐鐵礦粉末等進行硫化氫、二氧化硫氣體的吸附。此外，也可以利用無水硫酸銅脫硫劑來對硫化氫、二氧化硫等氣體進行脫除。

（五）除水

化工生產對化學反應環境內的水分含量也有較高要求，尤其對于在線分析儀表而言，氣態水的存在往往會對其測量功能造成影響，例如：紅外分析儀，全波段都受到水汽的影響，水汽的存在，會造成測量值偏高，所以化工生產中也必須對水分進行去除，以減少樣氣中的水分含量，保障在線分析儀表測量的準確性。在這一方面，在線分析儀表的樣品預處理系統的除水功能發揮著關鍵作用。其除水的基本過程如下：①采取水冷、渦旋管制冷、冷劑壓縮制冷以及半導體制冷等方式進行冷卻降溫;②利用旋液分離器、氣液分離罐等進行水分的慣性分離;③進行水分的過濾;④進行干燥，即采取干燥劑吸附、NaFion管干燥器等方式對水分進行去除，最終達到干燥的目的。

（六）防止組分間的互相干擾

隨著現代化工生產的不斷發展，其生產工藝越來越復雜，這就對化工生產過程中的設備儀器功能提出更高要求。根據當前化工生產的情況看，其產品越來越復雜，與此同時其工藝越來越繁瑣，導致反應過程中涉及的氣體成分越來越多，因此非常容易產生一些副產品。氣體成分組成的多樣化，為化工生產中化學反應帶來的干擾影響也更大。所以現代在線分析儀表需要進行各種混合氣體的檢測測量。針對這一要求，現代在線儀表樣品預處理系統相應的增加了混合氣體隔離功能，所以能夠為化工生產中各種氣體產物的測量準確性起到積極作用，同時減少樣品組分之間的相互干擾。

（七）焦油的去除

焦油會在化工生產中滲透到氣體中，從而對在線分析儀表的測量工作造成巨大影響。因此在化工生產中，就需要在線分析儀表具備去除氣體中焦油的能力。就目前而言，化工生產中的電捕法可以對氣體中的大部分焦油進行去除，但卻仍然會有所殘留并對在線分析儀表造成影響。所以在線分析儀表的預處理系統就必須能夠對氣體中的焦油二次處理?；诖?，現代在線分析儀表的預處理系統就采用降溫法來開展這項操作，在極大程度上保證了焦油去除的徹底性。

（八）提升在線分析儀表的安全性

化工生產本身就具有較高的危險性，如其中的氣體一般都有較強的毒性和腐蝕性，甚至具有易燃易爆性，如果存在于生產環境中達到一定含量，再加上某些特殊條件，就有可能引發爆炸事故，從而對化工生產中的人員生命帶來威脅。雖然目前的在線分析儀表已經在結構部件上有意識的注意防爆，但仍然具有安全隱患。針對這一問題，在線分析儀表的預處理系統通過安裝相應的裝置來對儀表測量過程中的氣體爆炸隱患進行控制，如此就進一步的減少了在線分析儀表的爆炸隱患，進而為化工生產過程安全性的提升起到積極促進作用。

三、結語

樣品預處理系統是關系到在線分析儀表能否正常運行的一個重要環節，樣品預處理系統技術是過程分析系統能否廣泛應用和推廣的核心和關鍵！在線分析儀器以過程分析系統供貨是在線分析工程技術發展的必然，所以在未來的化工生產領域，進一步加強在線分析儀器的采購保障，對其預處理系統的功能進行把關，能夠有效提升化工生產中分析儀表的工作能力，保障化工生產過程的安全性與穩定性。

參考文獻：

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