Анализ содержания кислорода в процессах разделения воздуха и при использовании промышленных газов

Руководство по проверке чистоты, контролю технологического процесса и обеспечению безопасности

Решения на базе анализаторов и датчиков кислорода для воздухоразделительных установок, генераторов азота и кислорода (PSA/VPSA), криогенных установок разделения воздуха, систем наполнения промышленных газовых баллонов и задач контроля чистоты газов.

Обзор

Разделение воздуха и производство технических газов относятся к числу технологических процессов, требующих наиболее интенсивного контроля параметров в современной промышленности. Независимо от того, эксплуатируете ли вы крупную криогенную воздухоразделительную установку (ВРУ), азотный генератор с короткоцикловой адсорбцией (PSA), кислородную установку с вакуумной короткоцикловой адсорбцией (VPSA) или станцию ​​наполнения баллонов (в том числе специальными газами), точное измерение содержания кислорода необходимо на каждом этапе производства, очистки и распределения продукции.

В данных технологических процессах кислородные анализаторы выполняют две различные, но одинаково важные функции. При производстве азота и инертных газов измерение содержания кислорода позволяет убедиться, что продукт соответствует установленным требованиям к чистоте и не содержит остаточного кислорода. В процессах получения и обогащения кислорода анализаторы подтверждают, что концентрация продукта соответствует требуемому классу качества — будь то газ для промышленных, медицинских или специальных целей.

В данном информационном бюллетене рассматриваются основные требования к контролю содержания кислорода в таких процессах, как криогенное разделение воздуха, получение газов методами PSA/VPSA, наполнение баллонов и распределение промышленных газов, а также определяются анализаторы и датчики компании Southland Sensing, наиболее подходящие для каждого этапа технологического процесса.

Анализаторы Southland Sensing контролируют концентрацию кислорода в диапазоне от уровней примесей порядка миллиардных долей (ppb) до 100%-ной чистоты, обеспечивая комплексное решение для измерений практически на всех этапах производства промышленных газов.

Области применения технологий разделения воздуха и промышленных газов, которые мы поддерживаем:

  • Криогенные установки разделения воздуха (УРВ) — чистота продуктов (O₂ и N₂)
  • Контроль чистоты азота на выходе из адсорбционного (PSA) генератора
  • Проверка продукции: кислородный генератор VPSA
  • Измерение остаточного содержания O₂ в мембранном азотном генераторе
  • Контроль качества промышленного производства кислорода
  • Анализ контроля качества на станции наполнения прицепов-цилиндров и трубчатых модулей
  • Мониторинг системы очистки газа (каталитической, на молекулярных ситах)
  • Безопасность при хранении жидкого кислорода (LOX) и жидкого азота (LIN)
  • Производство аргона и контроль его чистоты
  • Приготовление и проверка состава специальных газовых смесей
  • Мониторинг дефицита кислорода в производственных и складских помещениях
  • Пусконаладка и техническое обслуживание систем получения газа на месте эксплуатации

Почему газовый анализ важен для установок разделения воздуха:

Установки для разделения воздуха производят кислород, азот, аргон и специальные газы высокой чистоты, которые используются в отраслях промышленности, где даже следовые количества примесей могут повлиять на качество продукции, эффективность технологических процессов и надежность оборудования.

Непрерывный контроль содержания кислорода помогает операторам: проверять чистоту продукта, защищать криогенное оборудование, контролировать работу систем очистки, оптимизировать производительность воздухоразделительной установки (ВРУ) и соблюдать требования заказчика.

Перед криогенным разделением необходимо удалить диоксид углерода, чтобы предотвратить его замерзание в теплообменниках и ректификационных колоннах. Непрерывный контроль содержания CO₂ позволяет оценивать эффективность работы системы очистки и защищать критически важное криогенное оборудование.

Критерии выбора датчиков для процессов разделения воздуха и систем снабжения промышленными газами:

Обратитесь к нашему Руководство по совместимости датчиков кислорода (O₂) чтобы подтвердить правильность выбора датчика для вашей модели анализатора и технологического процесса.

Часто задаваемые вопросы

Да. Наши электрохимические датчики кислорода разработаны и аттестованы для точных измерений в среде чистого азота и других инертных газов. Азот не создает помех для электрохимического измерения содержания кислорода. Наши анализаторы микроконцентраций надежно измеряют содержание кислорода — от уровней ниже 1 ppm до значений порядка нескольких ppb — в потоках чистого азота, получаемых с помощью адсорбционных (PSA) установок и криогенных воздухоразделительных установок (ВРУ).
В большинстве случаев применения адсорбционных (PSA) азотных генераторов чистота продукта составляет от 99% до 99,999% N₂, что соответствует содержанию остаточного кислорода в диапазоне от 10 до 1000 ppm (от 0,001% до 0,1% O₂). Для таких задач лучше всего подходят наши анализаторы следовых концентраций, рассчитанные на диапазоны 0–100 ppm или 0–1000 ppm. Свяжитесь с нашими специалистами, чтобы определить оптимальный диапазон измерений для конкретных характеристик вашего генератора.
Для задач получения кислорода с концентрацией продукта в диапазоне 90–99,5% O₂ наиболее точные и стабильные показания обеспечивает анализатор чистоты кислорода OMD-740 с функциями подавления диапазона измерений. Для контроля в более широких пределах (0–25% или 0–100% O₂) также доступны стандартные конфигурации. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить требования к чистоте продукта и параметры измерений, актуальные для вашей задачи.
Да. Для контроля качества на станциях наполнения баллонов используются как портативные (OMD-640), так и поточные (OMD-675, OMD-507) анализаторы. Выбор между ними зависит от того, требуется ли вам непрерывный мониторинг одной линии наполнения или периодические точечные проверки на нескольких постах. Наши специалисты помогут подобрать оптимальную конфигурацию оборудования для вашего технологического процесса.
Да. Ряд моделей поддерживает аналоговый выход 4–20 мА, а также двустороннюю цифровую связь по протоколам Modbus RTU и Modbus ASCII для интеграции с заводскими системами управления (DCS, SCADA и ПЛК). Свяжитесь с нами, чтобы уточнить, какие модели соответствуют требованиям к организации связи на вашем объекте.
Срок службы датчика в большинстве технологических условий обычно составляет от 24 до 60 месяцев. Постоянное воздействие высоких концентраций кислорода (>25% O₂) или повышенных температур может сократить срок службы датчика. Мы рекомендуем ежегодно проверять состояние датчика и иметь в запасе как минимум один сменный датчик на каждый анализатор для выполнения незапланированной замены. Замена производится без использования инструментов и занимает всего несколько минут.
Надежное измерение уровня кислорода — обязательное условие в процессах разделения воздуха и производства технических газов. Оно гарантирует качество продукции и доверие клиентов, подтверждает эффективность технологического процесса, предотвращает попадание газа, не соответствующего спецификациям, в критически важные системы последующих этапов, а также обеспечивает безопасность персонала, защищая его от невидимых угроз, связанных с атмосферой, обедненной или обогащенной кислородом. Компания Southland Sensing предлагает полный спектр приборов для контроля на каждом этапе производственной цепочки — от мониторинга на выходе из генератора и контроля качества при наполнении баллонов до обеспечения безопасности на территории предприятия.

Готовы детализировать свое решение?

Наши инженеры по применению готовы помочь с выбором датчиков, предоставить рекомендации по установке и ответить на любые дополнительные вопросы.