合成氣(也稱為合成氣)的生產(chǎn)和使用在世界范圍內(nèi)迅速增長，特別是在氣化可用于從低價值原料生產(chǎn)高價值產(chǎn)品的地方。通過將火炬、廢氣和伴生氣轉(zhuǎn)化為有價值的合成氣產(chǎn)品，如甲醇或能源，也越來越強調(diào)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(chǎn)合成氣的方法，例如從不同原料(煤、天然氣或生物質(zhì)/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(fā)酵和熱解過程，并應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如能源生產(chǎn)、化肥和化學(xué)工業(yè)。合成氣的一個新用途是直接為氫燃料電池提供動力。

 

監(jiān)測挑戰(zhàn):在一氧化碳存在的情況下檢測氫氣

 

合成氣生產(chǎn)中的主要監(jiān)控挑戰(zhàn)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(chǎn)品如果泄漏會很快變得致命。監(jiān)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(guān)重要。對于典型的應(yīng)用，如生產(chǎn)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(dǎo)過程可能會導(dǎo)致過程中的低效率。這些低效率會導(dǎo)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(dǎo)致化學(xué)性質(zhì)不正確的合成氣產(chǎn)品。監(jiān)控這種氣體比例可以觸發(fā)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(jiān)控技術(shù)都有不同的響應(yīng)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(shù)之一進行監(jiān)控:

 

熱導(dǎo)裝置:熱導(dǎo)裝置的工作原理是檢測目標氣體的熱導(dǎo)率變化，然后將結(jié)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(xué)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(fā)性和熱穩(wěn)定性。它們通常能夠以良好的精度測量多種氣體，響應(yīng)時間以分鐘為單位。

 

氫氣在線過程監(jiān)測器:氫氣在線過程監(jiān)測器是測量合成氣流中氫氣的氫氣專用分析儀。固態(tài)非消耗性傳感器提供實時連續(xù)的氫氣濃度數(shù)據(jù)，不會對氣流中的任何其他氣體(包括一氧化碳)產(chǎn)生交叉敏感性

 

選擇其中一種技術(shù)所需的關(guān)鍵特性和功能包括響應(yīng)時間延遲、準確性、復(fù)雜性、維護要求以及前期和持續(xù)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(nèi)聯(lián)過程監(jiān)視器和TCD返回結(jié)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(yīng)用，通過最佳的全方位H2監(jiān)控性能來優(yōu)化產(chǎn)品的整個解決方案是有意義的。

 

結(jié)論

 

通過消除與氫氣測量相關(guān)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(yōu)化。實時監(jiān)控是氫分析儀最大的優(yōu)勢。如果出了問題，開始形成化學(xué)失衡，監(jiān)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(nèi)產(chǎn)生報告。