氧分析儀在空分行業的分析原理及選型

什么是“空分”？

所謂“空分”，更通俗的說法就是“空氣分離”，即將空氣里的氣體，如氧氣、氮氣、氬氣等分離出來，用于石化、電子、汽車、節能、建筑、餐飲等其他產業，以加速和幫助其他產業的發展。

空分行業相比與其他行業，由于其專業性強，與民生的直接關聯性不高，因此很多人可能會對這個詞感到陌生。但其實，隨著我國空分行業的提升與發展，如今空分行業的應用領域已經擴大了很多。無論是你在鋼廠看到的藍色火苗，還是在葡萄酒里看到的氤氳水汽，甚至是街邊閃爍的五彩霓虹，都是工業氣體的功勞。可以說，每個人都是空分行業的受益者。

“空分”產業的應用及前景

相較于空分設備而言，工業氣體與民眾的生活更為密切。氧氣可以讓肉類保持新鮮，二氧化碳可以抑制細菌增長，氮氣可以低溫冷凍，氬氣可以充當高品質金屬的保護氣，氫氣可以在高溫下將金屬氧化物還原……而這些氣體，如今都已經通過空分設備分解獲得，并廣泛應用于各個行業和領域。

空分設備生產的氣體主要應用于大量使用氧氣或氮氣的化工、工業氣體、冶金、電力等國民經濟基礎性行業，是上述行業工業裝置的重要配套設備。目前，中國市場對工業氣體需求大的是化工、石油、電力及鋼鐵產業，它們消費了市場上工業氣體60%的份額，其余的40%被醫療、食品、電子、建筑、印刷、汽車等產業消費。

而且，近年來，隨著國家發展新興產業、去產能、節能減排等政策的有力推動下，諸多新興行業迎來了對空分設備和其他氣體分離設備的新需求。在未來，我國煤化工、石油煉化、冶金等大型工業對于空分裝置的需求還將持續。根據空分裝置市場規模歷史增速，預計到2026年，我國空分裝置市場規模將增長至1566億元。相比于新能源、大數據等熱門行業，“空分”行業可謂默默無聞，卻擁有著巨大潛力。

“空分”行業常見分析及選型

冶金、電子、化工等行業對高純氣體的大量需求，使得空分行業必須精益求精，除了工業氧、工業氮等氣體外，還需確保生產5N級別的高純氮、高純氧、高純氬等高純氣體。為了保證氣體產品的質量，必須嚴格控制中間產品和最終產品微量雜質的含量，這就對在線、離線氣體分析儀的檢測靈敏度、測量精度、穩定性和使用壽命提出了更高的要求。

同時，由于總體環境的不穩定，空分生產過程中必須加強對大氣、液氧等其他危險物的含量進行在線監控，以保證空分的安全與長期運行。因此，如何選擇，并使用好氣體分析儀，對制氧企業的安全生產、質量控制具有重要意義。在這里，以鋼鐵行業空分為例，工業物理為您列舉了在線分析項目一覽表及設備推薦選型——

1. 氧分析儀及分析原理

在空分生產過程中，氧含量的檢測通常尤為主要，包括純氧、常量氧、微量氧、痕量氧。常量氧分析主要由順磁氧分析儀和氧化鋯分析儀實現，而微量氧分析主要依靠氧化鋯氧分析儀和燃料電池型氧分析儀。

Systech Illinois希仕代PM700機械順磁氧分析儀是磁力機械式氧分析儀，采用高性能的順磁（啞鈴）傳感器。利用氧的順磁特性，當樣品氣體中含有氧氣時，磁場中氧分子由于其順磁特性，會推動啞鈴在磁場中發生偏轉，使打到啞鈴鏡面的光束不均勻地反射到光敏元件上，產生電壓信號，轉換后可以讀出氧的濃度。設備的傳感器采用標準空氣校準，無需參比氣。

Systech Illinois希仕代ZR800氧化鋯氧分析儀配備的則是高純度、高密度、性能穩定的氧化鋯陶瓷傳感器，在650℃以上加熱時，傳感器會產生一個和氧氣中氧濃度相關的電壓信號，通過高速微處理器的轉換及線性化，能夠極快地將數值結果顯示在LED屏幕上。ZR800系列氧分析儀的特點是量程范圍寬，可以滿足0.1ppm到100.0%的氧含量測試要求。超群的響應時間和準確度，讓ZR800氧化鋯氧分析儀在空分行業中得以廣泛應用。

Systech Illinois希仕代EC900及EC91系列則是燃料電池型氧分析儀，但設備采用希仕代氧電池技術，使用壽命高于普通原電池型氧分析儀，長達4-5年。在國內擁有良好口碑的EC900系列氧分析儀以多種電化學燃料電池檢測氧氣，燃料電池內置傳感器，當氧氣擴散到電池的陰極時，會產生電流，且正比與樣氣中氧氣的濃度。希仕代的電化學氧傳感器可以使用在0.01ppm-100.0%氧含量的測量，此外，也可以用在含氫氣、腐蝕性氣體、酸性氣體、可燃氣體、碳氫化合物和惰性氣體中的氧氣檢測。對于環境惡劣的場所，防爆等級達Eex ia IIC T4的EC91氧分析儀可以提供本安型的防爆測量。

2. 微量水分析儀及分析原理

微量水分析儀又稱“露點儀”，主要用于分析增壓空氣中的水分含量。Systech Illinois希仕代MM500系列微量水分析儀采用電解法測試原理，配備高品質的五氧化二磷（P2O5）測水量探頭，給過程環境帶來了靈活性。

為了實現絕對測量，該技術借鑒了物理學的基本原理。 五氧化二磷 (P2O5) 濕度傳感器由圍繞石英管形成的金屬繞組組成。 繞組兩端電阻的變化會導致測量電流發生變化。 根據法拉第定律，這與氣流中的微量水含量成正比。因此，通過探頭的氣流流速和測試倉內的電流給出了取樣氣體中微量水含量的絕對測量。0.01ppm到1000ppm的寬范圍、高準確性、迅捷反應，與可再生傳感器，使得MM500系列微量水分析儀在空分行業久賦盛譽。

微量氧分析儀品牌比對

進口氧分析儀品牌繁多，除了性能穩定，價格合適，操作簡便外，Systech Illinois希仕代品牌的氧分析儀也有其獨到的特點，能夠在一眾氧分析儀中脫穎而出——

1. 出眾的燃料電池使用壽命

使用電化學燃料池原理的微量氧分析儀不在少數。通常，大多數燃料電池的使用壽命為1-2年。而Systech Illinois希仕代因其電化學燃料電池專/利，可擁有更長的電池壽命，高達4-5年。從下圖電池容量的比對圖中可以看出，Systech Illinois希仕代的電池容量更大，約為普通進口氧分析儀容量電池的4-5倍，且無需更換電解液或清洗電極，因此避免了特殊保養維護。

2. 無需配備吹掃氣

大多數微量氧分析儀在使用時，需要客戶配備吹掃氣，通常為氮氣。這是因為如果因為停機或零點校準，外界空氣會大量進入儀表傳感器，引起傳感器壽命消耗，因此需要再次開機前反向吹掃。而Systech Illinois希仕代則無需配備吹掃氣，因為設備后方配有兩個可調節的針閥，當開啟傳感器時，首先打開OUT閥，然后通過打開IN閥調節流量；當關閉傳感器時，首先關閉IN閥，然后關閉OUT閥。在停機檢修期間，通過調節閥順序關閉傳感器，就不會造成外界空氣進入傳感器中。Systech Illinois希仕代氧分析儀在設計上*為用戶所想，實現真正的精確與便捷。

我國的空分行業一路摸爬滾打，從20世紀中期的技術仿制、到20世紀8,90年代的技術引進和自主發展，到如今可實現自主研發和生產相應空分裝置，發展迅猛，前景無限。雖然“空分”行業不被民眾所熟知，卻切切實實地關系著民生，關聯著生活中看似不起眼的各行各業。正如工業物理，愿用高質量的測試和檢驗解決方案，讓平凡無奇而至關重要的時刻、讓默默無聞而潛力無限的行業，熠熠生輝。