氢气测试的目的及工业现场测试仪器的选择

小夏 科学 更新 2024-02-03

氢气的特性:

氢(氢)是世界上的已知最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的 1 14 倍。

氢气就是其中之一还原剂氢气在室温下的反应性较低,因此氢气的还原作用需要在高温条件下进行,并且有强氧化剂、催化剂和相对较高浓度的氢气。

氢气就是其中之一无色,无色无毒、易燃易爆易于压缩气体与氟、氯、氧、一氧化碳和空气中混杂有**的危险,其中氢氟的混合在低温和黑暗的环境中可自发发生**,当与氯的混合比例为1:1时,也可在光照**下发生。 氢气是无毒的它对人体具有生理惰性,但如果空气中的氢含量增加,则会引起缺氧性窒息。 氢气是一种高度易燃气体,闪点仅为 574,在空气中的体积分数为 4% 至 75%。

氢气是最高导热系数该气体具有优良的导热性,具有高导热性的物质。

氢脆在金属凝固过程中,如果未及时释放的氢原子能够渗透到金属内部,它们会在缺陷附近积聚,并在室温下转化为氢原子(H),从而进一步聚集形成氢分子(H2)。 氢原子在金属中的积累降低了金属裂纹形成和扩展所需的应力,使金属更加脆弱。 这种效应通常在应力下出现,称为氢诱导开裂 (HIC)。

氢气的用途:

1、化工原料:氢气是良好的化工原料,氢气消耗量最大的是合成氨,全球约60%的氢气用于合成氨,我国的比例甚至更高。 第二种是从合成气(H2 CO2)生产甲醇。 可合成氢气和氯气,生成盐酸。 [13] 氢气除氨的产生和盐酸的合成外,还可以将有机物的硝基还原为氨基,如硝基苯基加氢还原可生成苯胺。

2.金属冶炼:由于氢气具有良好的还原性能,无污染,氢气可以代替碳作为金属冶炼和金属焊接的还原剂。

3、工业燃料:液态氢是一种优良的火箭燃料,其密度小,易燃,无污染,可作为航天飞机的推进剂,燃气公司将氢气掺杂成天然气。

4.充气:氢气密度小,在相同条件下密度最低的气体,氢气气球和飞艇充气的氢气密度较低,但由于氢气的易燃性和易爆性,现在多采用氦气作为充气气体。

5、石油石化加氢:加氢也利用氢气的还原性,炼油厂中石油产品的加氢主要分为加氢精制和加氢裂化。 加氢精制主要是对馏分油进行脱硫、脱硝、脱氧、脱金属和烯烃芳烃的饱和处理,以改善油品的气味、色泽和稳定性,提高油品质量,满足油品使用环保要求。 加氢裂化是烃类和非烃类化合物在催化剂作用下加氢转化,烷烃和烯烃的裂解、异构化和少量环化反应; 多环化合物最终转化为单环化合物,工艺使用不同的原料,采用不同的工艺流程和操作条件,根据市场需求灵活生产重整原料、喷气燃料、柴油、乙烯装置原料和液化石油气。

6、食品加氢:食品加氢可以保证食品口感的稳定,也是氢气使用的减少。

7、储能应用:汽车行业(新能源)、燃料电池、电池等。

8、半导体行业应用:在半导体、电真空材料、硅片、光纤生产等领域。 在电子工业中,氢气和氧气被广泛用作热处理气体和工艺气体。 这些气体的纯度对产品的质量有很大的影响,需要高纯度的氢气和氧气。 一般来说,氢气是通过盐电解或石化精炼副产气的一次性提纯,然后高压充注到钢瓶中等方式供应的。 由于这些生产方法产生的氢气中的氮气、二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物等杂质无法完全去除,因此半导体工厂还设置了每小时几十立方米的终端净化装置,经过两次终端净化后才能使用。

测量氢气浓度的目的

在了解了氢气的特性和氢气的用途后,我们遇到了要求进行氢气测试的客户,首先,我们要了解客户进行氢气浓度测量的目的,这其实很简单。

首先询问客户是否要在环境中或管道或装置中测试氢气。

如果要测量环境空气中的氢气,就必须测量氢气的可燃性和易爆性。 浓度0-1000ppm或下限0-100%lel(0-40000ppm)。

如果是测量管道或装置中的氢气,应根据工艺背景和装置用途进行分析。 如果是以储氢装置为原料,一般需要测量其纯度,范围为0-100%vol,有客户会问仪器能测量多少个9,即999%vol,99.99%vol,如氢能和半导体行业,对氢纯度要求极高。 还有用于过程控制的氢气浓度测量管道,如高炉煤气氢气测量,虽然氢气浓度达到4%vol会造成炉内氢气的风险,但高炉煤气氢气的氢气测量不仅是为了防止炉膛,也是为了分析炉膛的运输情况, 炉体有无漏水现象,原料含水量是否过高,电极是否软碎等。 例如,天然气可以与氢气混合,因为氢气更易燃,而且天然气也可以在一定限度内(在相同质量下)提高热效率。 但是,氢气混合的浓度也应严格控制,因为氢气容易导致金属氢脆,因此还应考虑管道和运输设备的公差。

如何选择氢气检测仪器

知道了氢气的用途,我们就可以大致判断氢气的测量范围,不管氢气是用在什么样的设备上,只要是用来测量环境中氢气的浓度,就是测量氢气泄漏,防止其爆炸。

如果客户是要测量氢气泄漏,想在泄漏的早期阶段找出泄漏源,便于携带,那么建议选择电化学原理的传感器,范围在0-1000ppm,如果客户想被固定24小时**检测,那么选择催化燃烧原理的传感器, 范围为0-100%LEL(4%vol氢气对应100%LEL),分辨率为1%LEL也就是说,当仪器有值时,环境中的氢气浓度已经得到400ppm,并且测量在一定的空间内,所以如果客户想更早、更准确地找出泄漏源,建议使用基于泵吸电化学原理的氢气检测仪。

只要工厂内有氢气或工艺产生氢气,生产车间就必须按要求安排一定数量的氢气报警器,并可选择具有固定催化燃烧原理的可燃气体检测仪。

如果客户说是要测量管道中的氢气。

首先,要了解客户要测量的氢气浓度,如果超过70%vol,可以理解为客户需要测量氢气的纯度。

假设客户要测的氢气纯度在70%-99%的范围内,根据客户气体的成分,除了氢气,背景气体中还有哪些其他气体,如果是二元气体,而背景气体是导热系数差异较大的气体, 那么就可以考虑使用基于热导率原理的检测器进行分析。

假设客户要测量的氢气纯度达到 999%vol,这个纯度的氢气,客户对纯度有一定的要求,但不是很高,而且炼氢的背景气体杂质成分主要是氧气和氮气,氢气的纯度可以通过测量氧气的浓度来判断。

假设客户要测量的氢气纯度达到 99999%vol,说明客户对氢气的纯度有极高的要求,所以这里要测量氢气的纯度,就需要对氢气提纯过程中可能出现的杂质进行逐一测量,计算杂质的总含量,然后反转氢气的纯度。 这里需要色谱仪,检测器必须具有超高精度,并且对杂质成分选择具有适当原理的检测器。

假设客户要测量的氢气浓度在0-70%vol范围内,那么就意味着这不是一个制氢或提纯项目。 客户想要测量的气体成分会比较复杂,这时候就要弄清楚客户的背景气体成分是什么,每个成分的浓度范围是多少,以及客户的预算。 如果客户的预算不高,那么色谱仪就不能考虑,色谱仪不适合制作最好的分析仪器。 对于浓度较高的氢气,性价比高的检测方法是热导检测器,但热导检测器不仅对氢气有反应,还对其他气体有反应,所以这时,如果想更准确地测量混合物中氢气的含量,还需要测量背景气体中其他气体的成分, 每种气体都有自己合适的检测器,用合适的检测器逐一测量背景气体成分。然后根据其他气体的浓度校正氢气测量值。 这种方法也不是很准确,与色谱法的区别在于没有分离气体混合物。 因此,被测气体成分之间存在一定的交叉干扰。 因此,这种方法虽然不能达到色谱的效果,但分析速度快,可以作为解释趋势的最佳定性分析。

最后要注意的一点。

测量管道装置中的氢气浓度,除了考虑其测量需求和测量浓度外,还需要选择具有适当原理的检测方法。 同时,还需要考虑管道的压力、温度和背景气体特性、杂质等,并结合工况制作预处理系统,使分析仪器能够长期有效、安全地运行。

相似文章

    氢气检测仪的标定方法 亿云天电子

    氢气检测仪作为气体检测仪的一员,主要负责对氢气浓度进行实时监测。当环境中存在氢气时,仪器会立即做出反应,并在 LCD 屏幕上显示特定的浓度值。但是,为了保证测试数据的准确性,氢气检测仪需要在长时间使用后进行测试。那么您知道如何校准氢气检测仪吗?下面亿云天电子就为大家介绍一下 氢气检测仪的校准方法 氢...

    轴承试验机的保养和保养方法

    轴承轴承测试仪保养和保养方法主要包括以下几个方面 清洁和防尘 保持轴承试验机清洁是维护的重要步骤。定期用干布擦拭仪器表面,防止灰尘和污垢堆积。特别是在仪器的工作区域,应保持无尘环境,以免影响测量结果。.定期校准 校准是保证探测器精度和稳定性的重要措施。根据仪器的使用情况和制造商的建议定期校准。在校准...

    为什么气体在线检测仪在工业安全管理中如此重要?

    气体检测仪在工业安全管理中的重要性不容忽视,尤其是在涉及易燃 易爆或有毒气体的行业中。这些系统通过实时监测工业环境中的气体浓度,为预防事故和维护工作场所安全提供了关键支持。首先,气体检测仪能够及时检测出天然气 氨气或硫化氢等潜在危险的气体泄漏。在化工厂 炼油厂 矿山等工业设施中,这些气体的泄漏不仅会...

    便携式交流充电桩探测器的使用场所

    随着电动汽车的普及,对充电设备的需求也在增加。便携式交流充电桩检测仪作为一种便携易用的充电设备检测仪器,已在各个场所得到广泛应用。本文将介绍便携式交流充电桩探测器的使用方法。.家庭场所。家中是充电设备使用最频繁的地方之一,也是最需要保证充电设备安全的地方。便携式交流充电桩探测器可以轻松检测家庭场所充...

    便携式交流充电桩探测器的应用场所

    随着电动汽车的普及,充电桩作为重要的基础设施被广泛建设。为了保证充电桩的可靠性和安全性,对充电桩进行定期检查和维护是非常必要的。便携式交流充电桩探测器作为一种先进的检测设备,可以帮助工作人员方便快捷地进行检测工作。本文将介绍便携式交流充电桩探测器的应用。首先,公共场所是便携式交流充电桩探测器的重要应...