合成氣(也稱為合成氣)的生產和使用在世界范圍內迅速增長，特別是在氣化可用于從低價值原料生產高價值產品的地方。通過將火炬、廢氣和伴生氣轉化為有價值的合成氣產品，如甲醇或能源，也越來越強調減少排放。
合成氣主要由一氧化碳和氫氣組成，有時也有二氧化碳。有各種生產合成氣的方法，例如從不同原料(煤、天然氣或生物質/廢物)氣化、部分氧化、蒸汽甲烷重整或自熱重整。它廣泛用于發酵和熱解過程，并應用于各種領域，如能源生產、化肥和化學工業。合成氣的一個新用途是直接為氫燃料電池提供動力。
監測挑戰:在一氧化碳存在的情況下檢測氫氣
合成氣生產中的主要監控挑戰是其一氧化碳(CO)的存在；如果存在極高水平的一氧化碳(25%-50%)，合成氣產品如果泄漏會很快變得致命。監控合成氣中的氫氣/一氧化碳比率對于滿足任何下游工藝的需求也至關重要。對于典型的應用，如生產甲醇、使用費托工藝的液體燃料或氣液比，氫/一氧化碳比必須保持在2:1。
氫的測量可以直接進行，也可以通過測量其他氣體得到。然而，如果不能正確測量氣體輸出的變化，推導過程可能會導致過程中的低效率。這些低效率會導致合成氣過程失控。在該過程中改變氫氣/一氧化碳氣體比率可能導致化學性質不正確的合成氣產品。監控這種氣體比例可以觸發警報，允許員工對制造過程進行更改，以使氣體水平保持平衡。每種監控技術都有不同的響應時間，即使一分鐘的延遲也足以讓一個過程變壞。
歷史上，合成氣一直使用三種技術之一進行監控:
熱導裝置:熱導裝置的工作原理是檢測目標氣體的熱導率變化，然后將結果與載氣的參考流量進行比較。
氣相色譜儀:氣相色譜儀分離混合物的化學成分，然后檢測它們，以確定它們的存在與否和/或存在多少。這些成分必須具有揮發性和熱穩定性。它們通常能夠以良好的精度測量多種氣體，響應時間以分鐘為單位。
氫氣在線過程監測器:氫氣在線過程監測器是測量合成氣流中氫氣的氫氣專用分析儀。固態非消耗性傳感器提供實時連續的氫氣濃度數據，不會對氣流中的任何其他氣體(包括一氧化碳)產生交叉敏感性
選擇其中一種技術所需的關鍵特性和功能包括響應時間延遲、準確性、復雜性、維護要求以及前期和持續成本。
氣相色譜是一種適用于所有氣體的整體解決方案，但它沒有最快和最準確的全面性能。例如，內聯過程監視器和TCD返回結果的速度都快得多。由于氫氣是合成氣工廠中非常重要的測量元素，因此針對該應用，通過最佳的全方位H2監控性能來優化產品的整個解決方案是有意義的。
結論
通過消除與氫氣測量相關的不確定性并實時獲得該信息，合成氣過程可以得到嚴格控制，以確保過程優化。實時監控是氫分析儀最大的優勢。如果出了問題，開始形成化學失衡，監控器幾乎立即顯示是否有任何氫含量開始變化，并在幾秒鐘內產生報告。
