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CO2紅外線分析儀在煅燒爐氣中的應(yīng)用
CO2紅外線分析儀在煅燒爐氣中的應(yīng)用
在純堿的生產(chǎn)過程中，煅燒爐爐氣CO2濃度是一個(gè)很重要的指示，煅燒爐氣經(jīng)過冷卻,、洗滌,、壓縮后打碳化塔下部（稱下段氣）與碳化塔上部進(jìn)入的清洗氨母Ⅱ反應(yīng)生成NaHCO3,。下段氣CO2濃度的提高不僅可以節(jié)約壓縮的動(dòng)力消耗,，而且有利碳化反應(yīng)的平衡和速度，對(duì)提高碳化產(chǎn)量,、碳化轉(zhuǎn)化率,、改善重堿結(jié)晶都有決定性的作用。
洗滌后爐氣CO2濃度要求》85%,，操作工可以通過遙控煅燒爐氣的碟閥避免煅燒爐氣系統(tǒng)真空過大,，以減少空氣漏入量，也可通過保持管道設(shè)備及其接口處密封良好來提高濃度,，那么如何檢測(cè)爐氣CO2濃度呢,？一般常用兩種方法：一是采用奧氏氣體分析儀，用氫氧化鈉吸收CO2方法來測(cè)CO2濃度,，但該法的缺點(diǎn)是不能連續(xù)直觀地顯示出CO2濃度,，而且分析操作麻煩，不適應(yīng)化工的連續(xù)生產(chǎn),；二是用紅外線CO2濃度分析儀對(duì)爐氣CO2濃度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè),，再用1臺(tái)記錄儀實(shí)現(xiàn)CO2濃度的指示和不間斷的記錄，為化工平穩(wěn)操作提供便利,。
1 紅外線分析儀的工作原理
從式（1）可以看出,，K對(duì)某種待測(cè)組分說時(shí)為常數(shù),，當(dāng)I0和L一定時(shí)，I就是C的單值函數(shù),。這樣檢測(cè)出通過氣體介質(zhì)后的光強(qiáng)度也就檢測(cè)出濃度大小,。從式中看，I隨待組分濃度的增加而以指數(shù)規(guī)律下降,，是非線性關(guān)系,，對(duì)儀表的刻度帶來一定的誤差。紅外線氣體分析儀要做到非線性處理有兩種方法,；一種是根據(jù)待測(cè)氣體濃度的范圍,，選擇測(cè)量氣室的長度L，當(dāng)C·L值很小時(shí),，透射光強(qiáng)度和濃度C之間進(jìn)入圖１的近似線性區(qū),，實(shí)現(xiàn)線性。另一種方法在分析儀的電路部分采用線性校正網(wǎng)絡(luò),，使輸出和濃度成線性關(guān)系,。
２紅外分析儀的應(yīng)用
我公司使用的儀器是北京西林子生產(chǎn)的XLZ-1090型紅外線分析儀，測(cè)量范圍為0～100% CO2它的選型是由被測(cè)樣氣成分決定的,。廠方根據(jù)用戶提供的資料來生產(chǎn)分析儀,。
我公司的爐氣成分包括CO2、NH3,、Na2CO3,、粉塵、水蒸氣,。爐氣在壓縮機(jī)的作用下,，*入分離器回收堿塵（分離效率達(dá)95%）,，然后進(jìn)入冷凝洗滌塔用冷母液洗滌部分NH3及CO2形成冷凝液，然后爐氣再進(jìn)入爐氣洗滌塔用洗水噴淋將爐氣洗滌除氨,。爐氣經(jīng)過上述處理后,，溫度降到32。C左右,，能滿足儀器使用要求,。爐氣主要成分是高濃度的CO2和微量NH3（200—300Mg/m3）、水氣,、Na2CO3粉塵,，這就是我們要測(cè)樣氣。因?yàn)榧t外線分析儀是精密儀器,，對(duì)樣氣要求非常嚴(yán)格,，微量NH3、H20,、Na2CO3長期作用會(huì)使氣室內(nèi)壁腐蝕,、晶片結(jié)垢，造成測(cè)量不準(zhǔn)和儀表的損壞,，所以必須增加預(yù)處理單元將有害成分盡量去除,。
樣氣通過取樣管進(jìn)入集水瓶的底部，然后從上部流出,，目的是起到緩沖作用，防止?fàn)t氣管線中的水直接分析儀內(nèi),。干燥罐的作用是將樣氣中剩余水分吸收掉,。因?yàn)槭菧y(cè)量CO2氣所以干燥罐內(nèi)不能采用硅膠作干燥劑，這是因?yàn)楣枘z對(duì)CO2有一定的吸附作用,，其吸附CO2量隨時(shí)間增長而減低,，造成儀表示值逐漸偏高，引起誤差增大,，所以我們選用氯化鈣作干燥劑,。濾塵罐內(nèi)放入大量的脫脂棉花，目的是用棉花的纖維濾掉樣氣中的微量Na2CO3粉塵,，經(jīng)過這幾道工序,，樣氣中只剩下CO2和微量NH3，因?yàn)镹H3的特征吸收波長是6.15μm與CO2的特征吸收濾長4.25μm距離遠(yuǎn),，微量NH3對(duì)CO2測(cè)是影響很小,，可以不用濾波所室，但是NH3有一定腐蝕性,，所在地以測(cè)量室內(nèi)應(yīng)采用防NH3腐蝕的材料,?？刂崎y是控制取樣管內(nèi)的流速保證0.2—0.5L/min,可以通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)來控制閥的開量。這就使氣體*地進(jìn)入分析儀內(nèi)進(jìn)行不間斷地測(cè)量,。
3 應(yīng)用中存在問題與解決措施
在實(shí)際應(yīng)用中,，由于存在以下問題，使?jié)舛确治鰞x不能正常使用,，為此,，我們針對(duì)各種問題，提出相應(yīng)地解決措施,，保證了分析儀的準(zhǔn)確測(cè)量和為化工平穩(wěn)操作提供便利,。
1）現(xiàn)場(chǎng)工藝狀況不好，使?fàn)t氣總管中帶液嚴(yán)重,，液體經(jīng)過取樣管后,，經(jīng)過預(yù)處理裝置進(jìn)入分析儀器的分析氣室中。因液中帶有NaCO3等物質(zhì),，當(dāng)其進(jìn)入氣室中,，并作用在晶片上，影響紅外線光路,，造成分析儀不能使用,。
為了避免爐氣中液體對(duì)測(cè)量的影響，我們將取樣點(diǎn)開在爐氣管道的正上方,，這樣管線中的冷凝液體和管道渣子不易進(jìn)入取樣管,，從取樣管出來后再接1個(gè)集水瓶（可用500mL的下口瓶），樣氣從下口瓶的下部進(jìn)入,，從上口出去,，即使進(jìn)入少量液體也會(huì)這這時(shí)集攢，這就避免液體進(jìn)入儀器,。假如液體進(jìn)入分析儀致使無法使用,，可這樣處理：將分析儀打開，露出分析部件,，不要拆卸分析部件的螺絲,，將樣氣入口和出口的膠皮管拔下接入加壓水槍，用蒸餾水來置換進(jìn)入測(cè)量氣室的液體和結(jié)晶體,，置換完后用高壓N2來吹干測(cè)量氣室中的水分,，再經(jīng)調(diào)校即可使用。
2）因?yàn)殪褵隣t氣在負(fù)壓態(tài)下（一般在負(fù)幾千帕左右波動(dòng)）,，如果從取樣口到分析儀的氣室入口之間任一環(huán)節(jié)有漏氣的地方,，就會(huì)造成空氣進(jìn)入，空氣進(jìn)入后會(huì)改變氣的濃度,，造成測(cè)量不準(zhǔn),。
造成漏氣的原因有：1取樣膠皮管老化,；2干燥罐、濾塵罐因更換干燥劑和棉花后沒有密封好,；3集水瓶因每閃倒水沒有蓋嚴(yán),；4分析儀的過慮裝置因每次更換濾紙?jiān)斐擅芊鈮|老化密封不好等。如何排查漏點(diǎn)呢,？方法是這樣的：卡住取樣膠皮管,，觀察轉(zhuǎn)子流量計(jì)，如果轉(zhuǎn)子流量漸漸回零,，說明預(yù)處理裝置無漏氣點(diǎn),；如果轉(zhuǎn)子流量計(jì)始終不回零說明有漏氣點(diǎn)，用此法逐個(gè)排查各罐,、瓶的漏點(diǎn),。接口、密封點(diǎn)可以用凡士林油來密封,，膠管老化要及時(shí)更換新的預(yù)處理無泄漏是測(cè)的保證,。
3）分析儀規(guī)定氣樣流速0.2—0.5l/min之間，如果預(yù)處理裝置尺寸取得不合適,，會(huì)造成測(cè)量滯后,，給操作帶來影響。
為了保證分儀的測(cè)量準(zhǔn)確,，氣樣流帶不能過快,，如果流速過快氣體對(duì)紅外吸收不充分，會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn),；流速慢,，會(huì)使預(yù)處理裝置容積增大，造成滯后時(shí)間長,，所以要盡量減少預(yù)處理的容積,，具體辦法是：*,，盡量減少取樣管的長度和內(nèi)徑,，就是把紅外分析儀放在爐氣管線的取樣口附近，目的是減少取樣管長度,。為了防止現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)儀表的腐蝕,，建一個(gè)小屋子，把儀表放在里面,；第二,，盡量減少集水瓶、干燥罐和過濾罐的容積,。
1先將紅外線儀預(yù)熱4h.
2通入高純氮?dú)夂?，調(diào)零點(diǎn)電位器，使輸出電流為4mA,。
3通入100%CO2樣氣后,，調(diào)靈敏度電位器，使輸出電流為20mA,。
4將校好的紅外線分析儀按圖2所示接入測(cè)量氣路中,，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量值比實(shí)際值低一些。原因是爐氣管線是負(fù)壓,，而校表在常壓下,，根據(jù)朗伯——比爾定律變量濃度C是摩爾濃度，壓力降低時(shí),，摩爾濃度也降低,，所以造成指示偏低。
5標(biāo)準(zhǔn)氣必須用現(xiàn)場(chǎng)的奧氏氣體分析儀分析后,，再對(duì)紅外線儀器進(jìn)行輔助標(biāo)定,，方可準(zhǔn)確。