염소 알칼리 공업

염소 알칼리 생산에서 염소 압축기 밀봉 가스의 산소 함량 조절은 매우 중요하다.산소는 염소 또는 수소와 접촉하면 폭발을 일으킬 수 있으므로 밀폐 가스 (일반적으로 질소) 의 산소 함량을 엄격히 통제해야합니다.전통적인 산소함량측정방법에는 흡수법과 기상크로마토그래피가 포함되는데 이런 방법에는 조작이 복잡하고 원가가 높거나 응답속도가 느린 등 결점이 존재한다.삽입식 분석기고정밀도, 저비용 및 조작이 간편한 특징으로 공업현장의 산소함량을 측정하는 리상적인 도구로 되였다.

　　1삽입식 분석기의 작동 원리와 구조

　　1.1 작동 방식

연료전지법에 사용되는 센서계는 불활성 금속 전극(음극), 납 전극(양극), 전해액으로 구성된 폐쇄형 화학전지다.기체 속의 산소는 고분자 박막을 통해 전지로 확산되어 음극 산소에서 환원되고 양극 납에서 산화된다.배터리 반응으로 발생하는 전류, 즉 센서의 출력 신호 크기는 기체의 산소 함량과 정비례한다.배터리에서 생성된 전자는 회로에서 끌어낸 후 보상 수정 증폭을 진행하면 측정된 기체의 산소 함량을 측정할 수 있다.반응식은 다음과 같습니다.

음극 O₂+ 2H₂O+4e→4OH^-;

양극 2Pb+4OH^-→2PbO + 2H₂O+4e;

완전 화학 반응 O₂+2Pb→2PbO 입니다.

　　1.2삽입식 분석기구조

센서: 핵심 부품, 상용 전기 화학 센서 또는 광학 센서, 미량 산소 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다.

신호 처리 장치: 센서 신호를 읽을 수 있는 데이터로 변환합니다.

디스플레이: 산소 질량 점수 또는 체적 분수를 실시간으로 표시합니다.

전원 공급 장치 모듈: 배터리 공급을 지원하여 현장에서 사용하기에 적합합니다.

샘플링 시스템: 샘플링 프로브와 필터를 포함하여 가스를 깨끗하게 합니다.

미량 산소 분석기의 가스 경로는 그림 1과 같다.

　　그림 1 미량 산소 분석기의 가스 경로

　　2 전통적인 산소 함량 측정 방법

　　2.1 흡수법

흡수법은 공기를 분리하여 제조한 기체질소나 액체질소에 적용되며 주로 가스보호, 치환기, 저온저장에 사용되며 오씨가스분석기 (그림2 참조) 를 채용하여 초성무식자산알칼리성용액흡수법을 리용하여 산소함량을 측정하고 취한 일정량의 시료가스를 밀페된 흡수병안에서 흡수액과 반응시킨다. 산소가 흡수되여 시료기체의 체적의 감소량이 바로 산소함량이다.이 방법은 비용이 적게 들지만 작업이 복잡하고 시간이 오래 걸리며 정밀도가 제한되어 있습니다.

　　그림 2 가스 분석기 세대 자동 배액 프로그램 논리

　　2.2 기상 크로마토그래피

기상 크로마토그래피는 공기가 분리되거나 정화되어 주로 보호기, 치환기, 반응기 등으로 사용되는 기체 상태 또는 액체 상태의 순질소, 고순도 질소와 초순도 질소에 적용되며, 지르코늄 검출기와 수소 화염 이온화 검출기가 있는 기상 크로마토그래프 (그림 3) 를 사용하여 질소 중의 수소, 산소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소를 측정한다.기상 크로마토그래피의 미량 산소에 대한 측정은 높은 정밀도와 높은 감도를 가지고 있지만, 설비가 비싸고 조작이 복잡하며, 전문가의 조작이 필요하여 실험실 환경에 적합하다.

　　그림 3 기상 크로마토그래프의 작동 원리

　　3삽입식 분석기의 이점

　　3.1 산소 센서의 정밀도와 빠른 응답 속도

휴대용 미량 산소 분석기는 미량 산소 함량을 신속하고 정확하게 측정할 수 있으며 응답 시간이 짧아 실시간 모니터링에 적합하다.센서로 퍼지는 산소 분자의 속도는 폴리테트라플루오로에틸렌 막에 의해 제어되며, 모든 확산 과정은 온도, 압력 및 상대 습도에 민감하기 때문이다.온도 특성: 센서의 신호 출력은 온도에 따라 달라집니다.이 변화 (2.5% / ℃) 는 상대적으로 안정적이다.열 저항을 사용하는 온도 보정 회로는 이 영향을 +5% / ℃ 이상의 정밀도로 상쇄하고 온도와 무관한 출력 함수를 생성합니다.동일한 온도에서 교정 및 샘플링하거나 교정 후 바로 측정하는 경우 오류가 없습니다.아주 작은 온도 변화 (10 ~ 15 ℃) 는 +1% 미만의 오차를 발생시킵니다.

　　그림 4 센서 온도 특성 곡선

압력, 유량 특성: 삽입식 분석기의 산소 센서는 산소의 분압을 측정하는데, 그것의 출력은 가스 압력의 변화와 대기 압력의 변화의 영향을 받는다.출력 신호는 혼합 가스 중의 산소의 분압과 선형 비례 관계를 가지며, 대기 압력의 어떠한 변화도 센서의 출력 전류의 등효 변화를 초래할 수 있다.따라서 분석된 기체의 총 압력에 변화가 없거나 대기 압력 신호를 통해 보상받을 때만 분석기의 판독이 정확하다.샘플 압력이 일정하게 제어되면 분석기는 측정된 압력 및 유량과 비슷한 상황에서 샘플 가스를 교정해야합니다.별도의 센서로 압력을 측정하면 산소 농도는 샘플링 가스의 절대 압력에 따라 계산 될 수 있습니다.센서의 출력은 샘플 가스 유량의 직접적인 영향을 받지 않는다.0.0283~0.1415m³/h의 유량은 산소 판독수의 현저한 변화를 일으키지 않는다.그러나 0.1415m 이상의 트래픽³/h 배압 및 잘못된 산소 판독이 발생할 수 있으며 최적의 성능을 위해 가스 유량은 0.0566m로 권장³/h 또는 1L/min.

응답 시간: 센서의 응답 시간은 측정된 샘플 가스의 농도 등 여러 요소에 따라 달라집니다. 산소 센서가 미량 범위 내에서 균형을 이루면 산소 농도 변화에 대한 응답 시간이 매우 빠릅니다.적분수가 1% 를 넘는 산소에 노출되면 센서의 액체 전해질이 일시적으로 포화될 수 있으며 균형을 맞추고 다시 빠른 응답을 얻기 위해 추가 시간이 걸릴 수 있습니다.

참조할 수 있는 응답 시간은 다음과 같습니다.

1%에서 0.1%로 떨어졌을 때 180s 미만입니다.

0.1%에서 0.00l%로 떨어질 때 10min 미만입니다.

부터 10 × 10^-610 미만으로 감소^-610h 미만입니다.

습도 영향: 센서의 출력은 산소의 상대 습도에 비례합니다.산소센서는 시료 기체의 상대습도가 0∼99% 사이인 비응축된 장소에 적용된다.기체를 희석하는 것 외에 비응축된 습도는 센서의 성능에 영향을 주지 않는다.그러나 수증기가 샘플 기류의 산소와 같은 방식으로 압력을 발생시킨다는 점에 유의해야합니다.절대압이 강하고 일정한 기체견본에서 습도가 클수록 산소성분의 분압은 작아진다.시료 가스의 산소를 측정할 때 체적 점수나 질량 점수로 계산하면 상대 습도의 영향도 고려해야 한다.상대 습도가 교정된 날부터 일반적으로 변경되지 않으면 상대 습도로 인한 오프셋이 최소화됩니다.사용자가 센서를 마른 공기에서 교정한 다음 샘플 가스를 가습하면 센서 출력 신호가 이전 출력 신호보다 약간 낮습니다.이것은 시료 기체 중의 산소가 수증기에 희석되어 생긴 것이다.이 특성은 습기와 건조 기류가 동시에 존재하는 시스템에서 매우 중요합니다.또한 높은 습도의 공기 흐름이 센서에 응결되어 성능에 최종적으로 영향을 미칠 수 있습니다.

센서 영향 요소: 센서의 화학 성분은 냉각제와 탄화수소 화합물을 포함한 다른 가스의 영향을 거의 받지 않습니다.그러나 센서는 전해질의 화학적 특성에 따라 일부 고농도의 부식성 기체에 매우 민감하다.표 1은 다양한 가스가 센서에 미치는 영향을 나열합니다.

　　표1 각종 기체가 센서에 미치는 영향

간섭 등급은 오염되지 않은 가스 혼합물 대비 0~2000×10 함유^-6산소의 가스 혼합물 중 센서 출력의 변화율.

만약 Cl₂의 간섭 등급은 1 대 2의 비율로 간주되며 Cl이 포함되어 있습니다.₂100 × 10 더하기^-6산소의 샘플 가스 중 센서의 출력 신호는 300 × 10에 해당한다^-6정상 산소 신호는 100 × 10^-6그리고 200 × 10^-6Cl₂방해).

　　3.2 저렴한 비용

기상 크로마토그래피에 비해 휴대용 미량 산소 분석기는 구매 원가가 현저하게 낮아 유지 보수 원가가 낮고 복잡한 기계 구조가 없으며 센서의 수명이 길며 건조제, 전해액 등 소모품을 자주 교체할 필요가 없어 대규모 응용에 적합하다.산소 센서가 미량의 산소에 노출되면 일반적으로 2 년 수명 동안 좋은 성능을 제공 할 수 있습니다.일정한 습도가 포함된 시료 가스에 정기적으로 노출되면 전해액 속 물 농도가 정상 상태로 회복되는 데 도움을 줘 센서 수명을 연장할 수 있다.휴대용 미량 산소 분석기는 저전력 설계로 배터리 전원을 지원하여 안정된 전원이 없는 야외나 산업 현장에 적합하며, 장기 사용 전기 요금 원가가 0에 가까워지고 에너지 소모가 적다.휴대용 미량 산소 분석기는 인건비를 절약하고, 실험실 샘플링 프로세스를 빠르게 검측하여 줄이며, 전임자가 당직을 서는 것을 피하며, 특히 전해조, 공압소 등 여러 지점의 순찰 검사에 적합하다.

　　3.3 간편한 운영

플러그인 분석기는 바로 켜고 바로 사용할 수 있으며, 예열하거나 복잡하게 초기화할 필요가 없으며, 전원을 켠 후 직접 측정 모드에 진입하여 긴급 검측 효율 (예: 화학 공업 생산 돌발 상황) 을 향상시킬 수 있다.터치 스크린 또는 원터치 버튼으로 메뉴의 논리가 명확하고 다국어 인터페이스를 지원하여 비기술자의 조작 문턱을 낮춘다.자체 검사 및 교정 절차가 내장되어 있어 수동 교정의 번거로운 절차를 피하기 위해 수동 개입을 줄입니다.대부분의 브랜드와 모델의 휴대용 미량 산소 분석기는 1~3min 이내에 결과를 출력할 수 있으며, 특히 생산 라인의 실시간 모니터링에 적합하여 다운타임을 피할 수 있다.

　　3.4 다기능

산소 함량 측정 외에 일부 삽입식 분석기는 기타 기체 파라미터를 측정하여 다양한 공업 수요를 만족시킬 수 있으며, 넓은 양정 커버리지, 검측 범위는 10에서^-6레벨 미량 산소는 백분율 레벨의 고농도 산소 함량으로 나뉘어 다양한 장면 사용을 만족시키는 동시에 좋은 데이터 확장성을 갖추고 있으며, 스토리지 및 Bluetooth/Wifi 전송 기능을 내장하여 추세 분석 보고서 생성을 지원하거나 LIMS 시스템 (실험실 정보 관리 시스템) 을 연결한다.대부분의 휴대용 미량 산소 분석기는 환경 적응성이 강하고 고온에 견디고 부식에 견디는 디자인이 있어 석유화학, 제약 등 열악한 환경에서 안정적으로 작업할 수 있으며 일부 모델은 폭발 방지 요구와 호환된다.

　　4 인스턴스 적용

삽입식 분석기를 이용하여 염소압축기 밀봉 가스 질소 가스 중의 산소 함량을 감측하다.

　　4.1 정의

먼저 4통 밸브가 BYPASS 상태에 놓여 있고, 유량 조절 바늘형 밸브가 꺼져 있는 것을 확인하고, 전원 키를 3s 정도 길게 누르면 전원이 켜져 있으며, 연결 산소 함량은 5 × 10이다^-6의 표준기체, 분석기 파이프라인 3~5min을 청소한 후 4통밸브를 SAMPLE 상태로 열고 데이터가 안정되기를 기다리며 표정인터페이스에 진입하여 저점측정을 선택하고 표준기체농도값을 목표값에 입력하여 확인하여 표정완성한다.캘리브레이션 인터페이스를 종료하고 4통 밸브를 BYPASS 상태로 조정하고 유량 조절 핀 밸브를 닫습니다.

　　4.2 샘플 측정

먼저 4통 밸브가 BYPASS 상태에 놓여 있고, 유량 조절 바늘형 밸브가 꺼져 있는 것을 확인하고, 전원 키를 3s 정도 길게 눌러 전원을 켜고, 사전 처리된 샘플링 가스 (샘플링 가스 온도 5~45 ℃, 가스 압력 34.48~68.95kPa 권장) 를 설비 흡기구에 연결하며, 조절 유량은 0.0566m이다³/h,분석기의 파이프라인을 약 3min 청소한 후, 4통 밸브를 SAMPLE 상태로 열어 데이터가 안정되기를 기다리고, 측정값을 기록하거나, 측정값을 저장하고, 테스트를 완료하고, 4통 밸브를 BYPASS 상태로 조정하고, 유량 조절 핀형 밸브를 끄고, 전원 키를 3s 정도 길게 눌러 전원을 끄고, 샘플링 파이프라인을 끊는다.평행 측정 결과는 표 2 참조.

　　표 2 평행 측정 결과

표2 평행측정결과는 다음과 같이 표시했다. 계기는 실시간, 정확하게 산소함량을 측정할수 있으며 염소압축기 밀봉가스의 중산소함량이 10 × 10보다 낮도록 확보할수 있다.^-6, 안전 생산 요구 사항을 충족합니다.휴대용 미량 산소 분석기는 전통적인 방법에 비해 검사 효율성을 크게 향상시키고 비용을 절감합니다.

　　5 결론

삽입식 분석기는 염소압축기 밀봉기의 산소 함량 측정에서 고정밀도, 저비용 및 조작이 간편한 장점을 나타내어 공업 현장에서 응용하기에 적합하다.휴대용 미량 산소 분석기는 전통적인 흡수법과 기상 크로마토그래피에 비해 효율과 경제성 면에서 경쟁력이 있어 염소 알칼리 공업에서 산소 함량을 측정하는 이상적인 선택이다.