一台在线分析仪的选型风波

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中国石化股份有限公司某装置，需要新增1套在线分析仪，对原料气中H2含量进行在线监测。

原料气气组份如下：

工况	操作初期	操作末期
压力MPa.G	2.35	2.35
流量Kmol/h	495.48	552.46
组分mol%
H2	76.6	76.44
H2S	10PPm （最大100PPm）	10PPm （最大100PPm）
N2	0.013	0.011
H2O	0.368	0.367
CH4	15.497	15.04
C2H6	3.148	3.369
C3H8	2.201	2.458
n-C4H10	1.24	1.421
n-C5H12	0.937	0.889
MDEA	100ppm（50-200ppmt）	100ppm（50-200ppmt）
合计	100	100

原料气各组分波动±10%，如甲烷含量15.497%±3.994%。

通常氢气分析仪采用热导式分析仪，用热导式分析器进行测量则必须满足以下两个条件：

①
背景气各组分的热导率必须近似相等或十分接近。即

λ2≈λ3≈λ4…≈λn

②
+ M1 }2 e! p5 ^待测组分的热导率与背景气组分的热导率有明显差异，而且差异越大越好，即

λ1》λ2或λ1《λ2

查表得到样气组分各相对热导率如下：H2 7.1;CH4 1.45;C2H6 0.97;C3H8 0.832;

很显然，样气背景气组分中各个组分的热导率相差不大，适宜使用热导分析仪。

热导气体分析器主要依据热量在传递过程中具有的热传导能力，不同的物质其热传导能力不同，各种气体在相同的条件下的热传导能力是不相同的。表征这种热传导能力用热导率λ来表示，气体的热导率随着温度的变化而变化。混合气体的热导率可近似地用叠加法来计算，它近似等于混合气体中各组份的体积百分含量和相应的热导率的乘积之和。

原料气中主要含有H2，背景气主要有三种：甲烷，乙烷，丙烷。选用操作初期的原料气组分算出混合气体的相对热导率：

操作初期相对热导率=（76.6*7.1+15.497*1.45+3.148*0.97+2.201*0.832）/100=5.712氢气含量不变的情况下，甲烷含量从15.497%增加到18.497%后相对热导率=5.756；背景气导致的测量误差为0.7%.

操作末期相对热导率=（76.44*7.1+15.04*1.45+3.369*0.97+2.458*0.832）/100=5.698

氢气含量不变的情况下，甲烷含量从15.04%增加到18.04%后相对热导率=5.742；背景气导致的测量误差为0.8%.

  可见用热导式分析仪测量氢气含量误差是很小的。同色谱比起来，在不要求很高的测量精度(不是PPm级)的情况下，热导式氢气分析仪在价格、响应时间方面有不可比拟的优势。色谱分析仪的分析采样周期一般＞240S,对于很需要及时采样分析的场合是不适用的，色谱适用于手动实验室分析。

  本次选型的风波就在于。某个权威分析仪厂家的人说（可能处于商业目的），对于这样的气体组分，用热导式氢气分析仪对测量精度的影响为±10%，而必须使用在线色谱分析仪，对所有组分进行测量，然后用100%减去分析结果为氢气含量。热导分析仪的价格约20万RMB（进口品牌报价），而在线色谱分析仪价格＋分析小屋造价总共大约90万RMB（进口品牌报价）。本文中计算的背景气组分变化对热导分析仪的测量精度影响最大为0.8%，加上仪表精度误差0.5%，两者综合起来最大误差不超过1.3%，是满足工艺要求的。而节省了70万RMB，而且采样快速，维护简单，无需分析小屋，节省了空间。

不过我也付出了代价。宙斯的雕像倒塌时压坏了一个凡人的脚趾头。

色谱可以直接测出氢气含量，为什么还要用总量减去其他组分的含量？
只为测一个组分，使用色谱确实太浪费了。

回复 2# soar100


' Z$ p, _* {7 t    色谱是用氢气做载气的，不能直接测量氢气的含量！

回复 3# FUDESHENG
3 M# [& N( W- q
0 i0 d5 F, D% Z4 E$ v    一般是用氢气做载气。
    如果测氢气，你可以选择用氮气做载气。

经验之谈。顶