Guia de seleção de instrumentos comuns de análise laboratorial e instrumentos de análise em processo

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Este tópico foi editado pela última vez por yuchenchf em 2017-4-22 às 08:48. O analisador de composição do gás a infravermelhos é utilizado principalmente na indústria para analisar a composição dos gases. Através da análise das variações dos parâmetros dos gases medidos, é possível compreender as leis que regem essas mudanças. Isso é de grande importância para o controle dinâmico de todo o processo de produção, tanto em termos de cálculos teóricos quanto de operações no campo. Este instrumento é adequado para a análise de componentes como CO2, CnHm, O2, CO, CH4, H2 e NOx em gás natural, gás semiaquoso, gás de conversão e gás de matéria-prima, em indústrias como fábricas de fertilizantes nitrogenados, empresas siderúrgicas e fábricas de gás. Atualmente, no mercado, existem principalmente dois tipos de instrumentos analíticos: os analisadores de laboratório e os analisadores de processo. A seguir, será feita uma breve introdução aos instrumentos adequados para a análise da composição do gás natural. I. Instrumentos de análise de laboratório comuns
1. Analisador de gases Öttinger
Como um analisador manual clássico, o analisador de gases Öttinger possui vantagens como baixo custo, facilidade de operação e manutenção simples. Esse instrumento é amplamente utilizado para determinar a concentração de CO2, O2, CO, H2, entre outros, no gás natural. Seu princípio consiste no uso do método de absorção para determinar gases ácidos, hidrocarbonetos insaturados, oxigênio e monóxido de carbono. O hidrogênio é feito queimar sobre cobre oxidado, enquanto os hidrocarbonetos saturados queimam sobre fios de platina, em presença de oxigênio do ar. A determinação é feita por meio do método de pesagem. Embora o instrumento seja simples de operar e tenha um preço acessível, sua precisão durante as medições não é muito alta. A exatidão depende do nível de habilidade do operador, e os dados de medição não são tão visíveis e claros quanto nos monitores LCD. As principais limitações do analisador de gases de tipo austenítico em termos de aplicação são: 1) O volume do tubo em forma de pente afeta os resultados da análise ； 2) Não é possível analisar o Ar; portanto, não é adequado usar o analisador de tipo Austen para analisar o ar de circulação. Deve-se optar gradualmente pelo uso de cromatografia gasosa ； 3) O uso do ótimo para análise de atmosferas explosivas leva tempo, e às vezes há certos erros. Além disso, é necessário prestar atenção ao grau de completude das reações químicas; caso contrário, as leituras podem ser imprecisas, o que pode causar problemas na produção. 2. Analisador de enxofre em pequenas quantidades: Com a aplicação de novos processos de desenxofreamento em condições de temperatura ambiente, é necessário que fábricas de fertilizantes nitrogenados possuam analisadores de enxofre em pequenas quantidades. Isso permite garantir a segurança dos catalisadores utilizados na produção de álcool e amônia, além de oferecer um método rápido e eficaz para a detecção qualitativa e quantitativa de diferentes formas de enxofre presentes nos gases de produção. 3. Detectores de gás inflamável: O uso do método de análise por óxido para determinar a presença de gás inflamável leva muito tempo, e às vezes há certos erros na medição. Por isso, recomenda-se o uso de detectores de gás inflamável. 4. Cromatógrafo gasoso industrial – A cromatografia gasosa industrial é amplamente utilizada na análise de gás natural. Os componentes gasosos são determinados em ordem: H2, N2, CO e CO2. Além disso, essa tecnologia também pode ser utilizada para a análise de tais componentes nos gases de conversores e nos gases residuais de sinterização. Nos últimos anos, os analisadores cromatográficos têm sido cada vez mais utilizados. No entanto, esses equipamentos precisam separar os gases antes de realizar a análise, o que torna difícil a realização de medições em tempo real. Além de alguns poucos altos-fornos no país ainda utilizarem esse método, os cromatógrafos gasosos industriais vêm sendo gradualmente substituídos por espectrômetros de massa ou sistemas de análise por infravermelho. 5. Espectrômetro de massa para gases industriais: O espectrômetro de massa utiliza a razão massa/carga dos íons de uma substância como critério para análises qualitativas e quantitativas. Os espectrômetros de massa a gás geralmente utilizam ionização por impacto eletrônico; todas as substâncias possuem modos característicos de dissociação. As características do espectrômetro de massa são uma velocidade de análise extremamente alta, a possibilidade de analisar vários componentes simultaneamente, além de uma precisão muito elevada na análise. No entanto, as vantagens do espectrômetro de massa em termos de análise de múltiplos componentes e alta velocidade não são tão evidentes em processos como altos-fornos e sinterização. Além disso, é necessário separar os gases antes da análise, o que dificulta a realização de análises em tempo real. Por fim, o custo do equipamento também é muito alto. Atualmente, os espectrômetros de massa de alta precisão ainda dependem em grande medida de importações; suas peças de reposição também precisam ser importadas do exterior. Os agentes locais costumam responder de maneira lenta, o que afeta bastante a taxa de utilização do sistema. Além disso, o ambiente de operação no país é diferente do exterior; a taxa de falhas dos equipamentos também é alta, exigindo manutenções frequentes, o que acarreta custos elevados. 6. Outros: Outros equipamentos comumente utilizados incluem condutímetros, pHmetros, espectrofotômetros e aparelhos para determinação de umidade. II. Instrumentos comuns para análise de processos 1. Analisador de gases em pequenas quantidades: A determinação das pequenas quantidades de (CO + CO2) presentes nos gases refinados é um processo de análise importante nas fábricas de fertilizantes nitrogenados. Devido aos baixos níveis desses gases (CO + CO2 ≤ 25×10-6), em alguns casos o teor desses gases é tão baixo que se encontra na ordem de ppb. Nesses casos, é difícil determinar suas composições por métodos manuais. 2. Analisador de condutividade térmica: O analisador de condutividade térmica é o tipo de analisador online que surgiu primeiro, possui uma grande variedade de modelos e é amplamente utilizado. É comummente empregado para determinar automaticamente a fração volumétrica de vários gases presentes em misturas gasosas, como H2, Ar e SO2. 3. Analisador de oxigênio: Para a análise em tempo real do teor de oxigênio no gás natural, são utilizados analisadores eletroquímicos ou termomagnéticos. Eles possuem alta sensibilidade, além de permitirem a configuração de dispositivos de alarme. Além disso, são fáceis de manter e substituir. 4. Analisador de gás por infravermelho contínuo: Este tipo de analisador é utilizado para determinar, de forma contínua, a concentração de substâncias como CO, CO2, NH3, CH, H2 e O2 em vários tipos de gases mistos. É um dos analisadores online mais importantes. Os analisadores de gases por infravermelho não espectral (NDIR) são uma técnica de análise de gases rápida e precisa, sendo particularmente utilizados em sistemas de monitoramento contínuo de poluentes (CEMS) e em aplicações de detecção de emissões de veículos automotores. A maioria dos principais fabricantes de analisadores de gases NDIR no país utiliza métodos de análise por infravermelho desenvolvidos internacionalmente no início dos anos 80. Por exemplo, são utilizados fios de níquel-amerício como fontes de luz infravermelha, sistemas mecânicos para modular a luz infravermelha, além de microfones baseados em capacitores de filme ou InSb como sensores. Devido ao uso de modulação mecânica por motor, o aparelho consome muita energia, tem baixa estabilidade e seu custo também é elevado. Ao mesmo tempo, o uso de microfones com capacitores de filme como sensores torna o instrumento muito sensível a vibrações, portanto, não é adequado para medições portáteis. Com o desenvolvimento de fontes de luz infravermelha, sensores e tecnologias eletrônicas, os sensores de gás infravermelhos do tipo NDIR têm se desenvolvido rapidamente, tanto no país quanto no exterior. Isso se manifesta principalmente na ausência de dispositivos de modulação mecânica, no uso de novos sensores infravermelhos e fontes de luz com modulação elétrica. Além disso, o circuito do instrumento utiliza um sistema embarcado de baixo consumo de energia, o que confere ao instrumento vantagens em termos de tamanho, consumo energético, desempenho e preço, em comparação com os instrumentos anteriores. Como o analisador de gás Gasboard-3100 (do tipo online) disponível no mercado atual, ele utiliza a tecnologia de análise de gases por infravermelho não espectral, líder mundial, além de tecnologia de sensores eletroquímicos de longa duração e tecnologia de condução térmica baseada em MEMS. Dessa forma, é possível medir simultaneamente o valor calórico do gás natural e dos biogases, bem como as concentrações volumétricas de gases como CO, CO2, CH4, H2, O2 e CnHm. Analisador de gás Gasboard-3100 (tipo online): Este instrumento é amplamente utilizado para medir a concentração volumétrica de vários componentes presentes nos gases utilizados nos processos industriais relacionados ao gás, como em fábricas de fertilizantes nitrogenados, empresas siderúrgicas e fábricas de gás. Pode ser usado para analisar gás natural, gás semiacido, gás de conversão e outros tipos de gás utilizado como matéria-prima. Por meio da análise das variações nos parâmetros do gás medido, é possível compreender as leis que regem as mudanças desses componentes, permitindo assim o monitoramento dinâmico de todo o processo de produção. ““A instrumentação dos equipamentos de análise e a automação dos instrumentos analíticos” são as direções principais de desenvolvimento. Os métodos e técnicas de análise são o guia para os instrumentos analíticos; todos os métodos de teste de análise padronizados precisam ser transformados em dispositivos instrumentais. Com o contínuo desenvolvimento da produção, as exigências em relação à qualidade e ao desempenho das análises também aumentam. Os analisadores de laboratório já não são suficientes para atender às necessidades de monitoramento e controle automatizados da produção. A automação de instrumentos analíticos, além de se basear no desenvolvimento atual das tecnologias eletrônicas e de computação, também exige o uso integrado das tecnologias de plataformas inteligentes embarcadas, que estão ganhando popularidade, bem como das tecnologias de usinagem de alta precisão. Os analisadores de processo estão sendo cada vez mais utilizados por empresas de médio e pequeno porte em nosso país, oferecendo controle e monitoramento dinâmico da produção empresarial em tempo real.