Industrie du chlore alcalin

Dans la production de chlore - alcali, le contrôle de la teneur en oxygène du gaz scellé confidentiel à pression de chlore est essentiel. Le contact de l'oxygène avec du chlore ou de l'hydrogène peut provoquer une explosion, il est donc important de contrôler strictement la teneur en oxygène du gaz d'étanchéité, généralement de l'azote. Les méthodes traditionnelles de détermination de la teneur en oxygène comprennent la méthode d'absorption et la chromatographie en phase gazeuse, qui présentent des inconvénients tels que des opérations complexes, des coûts élevés ou des vitesses de réponse lentes.Analyseur enfichableGrâce à ses caractéristiques de haute précision, de faible coût et de facilité d'utilisation, il est l'outil idéal pour la détermination de la teneur en oxygène sur les sites industriels.

　　1Analyseur enfichablePrincipe de fonctionnement et structure

　　1.1 principe de fonctionnement

Le système de capteurs adopté par la méthode de la pile à combustible est une cellule chimique fermée constituée d'une électrode en métal inerte (Cathode), d'une électrode en plomb (Anode) et d'un électrolyte. L'oxygène dans le gaz diffuse dans la cellule à travers un film mince de macromolécules, où il est réduit à la cathode et oxydé au plomb anodique. Le courant généré par la réaction de la batterie, c'est - à - dire la taille du signal de sortie du capteur, est directement proportionnel à la teneur en oxygène du gaz. Les électrons générés par la batterie sont extraits par un circuit électrique, puis amplifiés par une correction de compensation, ce qui permet de mesurer la teneur en oxygène du gaz mesuré. La réaction est la suivante:

Cathode o₂+2 heures₂O+4e→4OH^-;

Anode 2pb + 4oh^-→2 PbO + 2H₂O+4e;

Réaction chimique complète o₂+2Pb→2 Le PBO.

　　1.2Analyseur enfichablestructure

Capteurs: composants de base, capteurs électrochimiques couramment utilisés ou capteurs optiques capables de répondre rapidement aux variations d'oxygène à l'état de traces.

Unité de traitement du signal: convertit le signal du capteur en données lisibles.

Écran d'affichage: affiche la Fraction massique ou volumique d'oxygène en temps réel.

Module d'alimentation: prend en charge l'alimentation par batterie, adapté à une utilisation sur site.

Système d'échantillonnage: sonde d'échantillonnage et filtre inclus pour assurer la pureté du gaz.

Le trajet gazeux de l'analyseur de traces d'oxygène est représenté sur la figure 1.

　　Figure 1 Chemin des gaz de l'analyseur de traces d'oxygène

　　2 méthodes traditionnelles de détermination de la teneur en oxygène

　　2.1 méthode d'absorption

La méthode d'absorption s'applique à la séparation de l'azote gazeux ou liquide de la production d'air, principalement utilisé comme gaz de protection, gaz de remplacement, stockage cryogénique, à l'aide de l'analyseur de gaz austerland (voir figure 2), en utilisant la méthode d'absorption de solution caustique et basique inorganique pour déterminer La teneur en oxygène, une certaine quantité de gaz d'échantillon pris réagit avec le liquide absorbant dans une bouteille d'absorption fermée hermétiquement, la réduction du volume de gaz d'échantillon due à l'absorption d'oxygène est la teneur en oxygène. Cette méthode est peu coûteuse mais complexe à mettre en oeuvre, prend beaucoup de temps et a une précision limitée.

　　Figure 2 analyseur de gaz génération logique du programme de vidange automatique

　　2.2 chromatographie en phase gazeuse

La chromatographie en phase gazeuse s'applique à l'azote pur, à l'azote hautement pur et à l'azote ultrapur, à l'état gazeux ou liquide, principalement utilisé comme gaz de protection, gaz de remplacement, gaz réactifs, etc., résultant de la séparation de l'air ou de la purification, en utilisant un chromatographe en phase gazeuse (Figure 3) avec un détecteur de zircone et un détecteur à ionisation à flamme d'hydrogène pour déterminer l'hydrogène, l'oxygène, le monoxyde de carbone, le méthane et le dioxyde de carbone dans l'azote. La détermination de traces d'oxygène par chromatographie en phase gazeuse, avec une grande précision et une sensibilité élevée, mais avec un équipement coûteux, une opération complexe et nécessitant une manipulation par des professionnels, convient à un environnement de laboratoire.

　　Figure 3 principe de fonctionnement du chromatographe en phase gazeuse

　　3Analyseur enfichableAvantages

　　3.1 haute précision du capteur d'oxygène et réponse rapide

L'analyseur d'oxygène à l'état de traces portable permet une détermination rapide et précise de la teneur en oxygène à l'état de traces avec un temps de réponse court et convient à la surveillance en temps réel. Parce que le taux de diffusion des molécules d'oxygène dans le capteur est contrôlé par une membrane de polytétrafluoroéthylène, tous les processus de diffusion sont sensibles à la température, à la pression et à l'humidité relative. Caractéristiques de la température: la sortie du signal du capteur variera en fonction de la température. Cette variation (2,5% / ℃) est relativement stable. Un circuit de compensation de température utilisant une thermistance compense cet effet avec une précision de + 5% / ℃ ou plus et produit une fonction de sortie indépendante de la température. Si l'étalonnage et l'échantillonnage sont effectués à la même température ou si les mesures sont effectuées immédiatement après l'étalonnage, il n'y a pas d'erreur. Un très petit changement de température (10 ~ 15 ℃) produit une erreur inférieure à + 1%.

　　Figure 4 courbe caractéristique de température du capteur

Pression, caractéristiques de débit: le capteur d'oxygène de l'analyseur enfichable mesure la pression partielle d'oxygène, sa sortie est affectée par les variations de la pression de l'échantillon et les variations de la pression atmosphérique. Le signal de sortie est proportionnel linéairement à la pression partielle d'oxygène dans le gaz mélangé, et toute variation de la pression atmosphérique entraîne une variation équivalente du courant de sortie du capteur. La lecture de l'analyseur n'est donc correcte que si la pression totale du gaz analysé ne varie pas ou si elle est compensée par le signal de pression atmosphérique. Si la pression de l'échantillon est contrôlée constante, l'analyseur doit étalonner le gaz de l'échantillon dans des conditions similaires à la pression et au débit mesurés. Si la pression est mesurée à l'aide d'un capteur séparé, la concentration en oxygène peut être calculée à partir de la pression absolue du gaz échantillonné. La sortie du capteur n'est pas directement affectée par le débit d'échantillon de gaz. 0.0283~0.1415m³Un débit de / h n'entraîne pas de variation significative de la lecture d'oxygène. Cependant, le débit dépasse 01415 m³/ h peut produire une contre - pression et une lecture incorrecte de l'oxygène, pour une performance optimale, le débit de gaz recommandé est de 00566m³/ h ou 1L / min.

Temps de réponse: le temps de réponse du capteur dépend de nombreux facteurs tels que la concentration du gaz de l'échantillon mesuré, lorsque le capteur d'oxygène atteint l'équilibre dans la plage de traces, il a un temps de réponse très rapide aux changements de concentration en oxygène. S'il est exposé à une fraction volumique d'oxygène supérieure à 1%, il peut provoquer une saturation temporaire de l'électrolyte liquide du capteur, ce qui nécessite un temps supplémentaire pour atteindre l'équilibre et obtenir à nouveau une réponse rapide.

Les temps de réponse disponibles pour référence sont les suivants:

Moins de 180 s pour une baisse de 1% à 0,1%;

Moins de 10 min pour une chute de 0,1% à 0,00 l%;

à partir de 10×10^-6Descendre à moins de 10^-6Moins de 10h.

Influence de l'humidité: la sortie du capteur est proportionnelle à l'humidité relative de l'oxygène. Le capteur d'oxygène est adapté aux situations où l'humidité relative du gaz échantillon est comprise entre 0 et 99% sans condensation. L'humidité sans condensation n'a aucun effet sur les performances du capteur, à l'exception des gaz dilués. Cependant, il convient de noter que la vapeur d'eau crée une pression de la même manière que l'oxygène dans le flux gazeux de l'échantillon. Dans un échantillon de gaz dont la pression absolue est constante, plus l'humidité est élevée, plus la pression partielle du composant oxygène est faible. Lors de la mesure de l'oxygène dans un échantillon de gaz, si elle est calculée en Fraction volumique ou en Fraction massique, l'influence de l'humidité relative doit également être prise en compte. Si l'humidité relative reste généralement constante à partir de la date d'étalonnage, le décalage causé par l'humidité relative sera minime. Si l'utilisateur étalonne le capteur dans du gaz sec, puis humidifie l'échantillon de gaz, le signal de sortie du capteur doit être légèrement inférieur au signal de sortie précédent. Ceci est causé par la dilution de l'oxygène dans le gaz de l'échantillon par la vapeur d'eau. Cette caractéristique est importante dans les systèmes où il y a simultanément des courants d'air humide et sec. En outre, un flux d'air avec une humidité élevée peut se condenser sur le capteur et éventuellement affecter les performances.

Facteurs d'influence du capteur: la composition chimique du capteur est rarement influencée par d'autres gaz, y compris les réfrigérants et les composés hydrocarbonés. Cependant, en fonction des caractéristiques chimiques de l'électrolyte, le capteur reste extrêmement sensible à certaines concentrations élevées de gaz corrosifs. Le tableau 1 présente les effets des différents gaz sur le capteur.

　　Tableau 1 effets des différents gaz sur les capteurs

La classe d'interférence est de 0 ~ 2000 × 10 par rapport au mélange de gaz non pollué^-6Taux de variation de la sortie du capteur dans le mélange gazeux d'oxygène.

Si cl₂Le niveau d'interférence est considéré comme un rapport de 1: 2, puis contient cl₂Ajouter 100×10^-6Le signal de sortie du capteur dans l'échantillon de gaz d'oxygène est équivalent à 300 × 10^-6(le signal normal d'oxygène est de 100 × 10^-6200×10 supplémentaires^-6Pour cl₂Perturbations causées).

　　3.2 faible coût

Par rapport à la chromatographie en phase gazeuse, le coût d'achat de l'analyseur d'oxygène de trace portable est considérablement réduit, le coût de maintenance est faible, aucune structure mécanique complexe, la durée de vie du capteur est longue et il n'est pas nécessaire de remplacer fréquemment les consommables (tels que le dessicant, l'électrolyte, etc.), adapté aux applications à grande échelle. Lorsque les capteurs d'oxygène sont exposés à des traces d'oxygène, ils offrent généralement de bonnes performances sur une durée de vie de 2 ans. Une exposition régulière à un échantillon de gaz contenant une certaine humidité peut aider la concentration d'eau dans l'électrolyte à revenir à la normale, prolongeant ainsi la durée de vie du capteur. L'analyseur portatif d'oxygène de trace adopte la conception de basse puissance, supporte l'alimentation par batterie, convient aux champs ou aux sites industriels sans alimentation stable, le coût d'électricité à long terme tend à être proche de 0, la consommation d'énergie est petite. L'analyseur portatif d'oxygène de trace économise des coûts de main - d'oeuvre, la détection rapide réduit le processus d'envoi d'échantillon de laboratoire, évite la surveillance de personnel dévoué, particulièrement approprié pour l'inspection de circuit multipoint (par exemple, cellule d'électrolyse, station de pression d'air, etc.).

　　3.3 opération facile

L'analyseur enfichable est prêt à l'emploi, il n'a pas besoin de préchauffage ou d'initialisation compliquée, il peut entrer directement en mode de mesure après mise sous tension, améliorant ainsi l'efficacité de détection d'urgence (par exemple, en cas d'urgence de production chimique). Équipé d'un écran tactile ou d'une touche, le menu est logique et clair, prend en charge l'interface multilingue et abaisse le seuil de fonctionnement du personnel non technique. Les procédures d'auto - test et d'étalonnage intégrées réduisent l'intervention humaine et évitent les étapes fastidieuses de l'étalonnage manuel. La plupart des marques et des modèles d'Analyseurs d'oxygène traces portables peuvent produire des résultats en 1 ~ 3min, particulièrement adaptés à la surveillance en temps réel de la ligne de production, pour éviter les temps d'arrêt.

　　3.4 polyvalence

En plus de la détermination de la teneur en oxygène, l'analyseur partiellement enfichable peut également mesurer d'autres paramètres de gaz, répondre à de nombreux besoins industriels, large gamme de couverture, plage de détection de 10^-6Teneur en oxygène à haute concentration de l'ordre du pourcentage de l'ordre de l'oxygène, répondre à une grande variété de scénarios d'utilisation, tout en ayant une grande évolutivité des données, le stockage intégré avec Bluetooth / WIFI capacités de transmission, soutenir la génération de rapports d'analyse de tendance, ou amarrer le système LIMS (système de gestion de l'information de laboratoire). La plupart des Analyseurs d'oxygène traces portables ont une forte adaptabilité environnementale, ont une conception résistante à haute température et résistante à la corrosion, peuvent fonctionner de manière stable dans des environnements difficiles tels que la pétrochimie, la pharmacie et d'autres, certains modèles sont compatibles avec les exigences antidéflagrantes.

　　4 Exemples d'applications

La teneur en oxygène de l'azote scellé confidentiellement à pression de chlore est surveillée à l'aide d'un analyseur enfichable.

　　4.1 Calibration

Tout d'abord, Confirmez que la vanne à quatre voies est placée dans l'état Bypass, la vanne à aiguille de régulation de débit est fermée, appuyez longuement sur la touche d'alimentation 3S à gauche et à droite pour démarrer, la teneur en oxygène de connexion est de 5 × 10^-6Gaz standard, après avoir purgé la ligne d'analyseur 3 ~ 5min, ouvrez la vanne à quatre voies à l'état Sample, attendez que les données se stabilisent, entrez dans l'interface d'étalonnage, sélectionnez l'étalonnage du point bas, entrez la valeur de concentration de gaz standard dans la valeur cible, appuyez sur √ pour confirmer, terminer l'étalonnage. Quittez l'interface d'étalonnage, mettez la vanne à quatre voies dans l'état Bypass, fermez la vanne à aiguille de régulation de débit.

　　4.2 détermination des échantillons

Tout d'abord, Confirmez que la vanne à quatre voies est placée dans l'état Bypass, la vanne de type aiguille de régulation de débit est fermée, appuyez longuement sur la touche d'alimentation 3S pour démarrer à gauche et à droite, connectez le gaz d'échantillonnage après prétraitement (la température du gaz d'échantillonnage recommandée est de 5 ~ 45 ℃, la pression du gaz est de 34,48 ~ 68,95 kPa) à l'entrée d'air de l'équipement, le débit de régulation est de³/h, Après avoir purgé la ligne d'analyseur pendant environ 3 minutes, ouvrez la vanne à quatre voies à l'état Sample, attendez que les données se stabilisent, enregistrez les mesures ou sauvegardez les mesures, testez - les, mettez la vanne à quatre voies à l'état Bypass, fermez la vanne à aiguille de régulation de débit, appuyez longuement sur la touche d'alimentation 3S gauche et droite pour arrêter, déconnectez la ligne d'échantillonnage. Les résultats des déterminations parallèles sont présentés dans le tableau 2.

　　Tableau 2 Résultats des déterminations parallèles

Les résultats des dosages parallèles du tableau 2 montrent que l'instrument est capable de déterminer la teneur en oxygène en temps réel et avec précision, en veillant à ce que la teneur en oxygène du gaz scellé confidentiel sous pression de chlore soit inférieure à 10 × 10^-6Répondre aux exigences de sécurité de la production. Par rapport aux méthodes traditionnelles, les Analyseurs d'oxygène traces portables améliorent considérablement l'efficacité de la détection et réduisent les coûts.

　　5 Conclusion

L'analyseur enfichable présente les avantages d'une haute précision, d'un faible coût et d'une facilité d'utilisation dans la détermination de la teneur en oxygène des joints de presse à chlore pour les applications industrielles sur le terrain. Comparé aux méthodes traditionnelles d'absorption et de chromatographie en phase gazeuse, l'analyseur d'oxygène de trace portable est plus compétitif en termes d'efficacité et d'économie et est idéal pour la détermination de la teneur en oxygène dans l'industrie du chlore et de la soude.