Анализаторы технологических процессов в инфракрасном (ИК) и ближнем инфракрасном (БИК) диапазонах ИК-анализаторы являются незаменимыми инструментами для современных химических заводов. Эти приборы используют спектроскопию оптического поглощения для идентификации и количественного определения молекул в газах, жидкостях и твердых веществах. В промышленных условиях ИК-анализаторы в основном измеряют технологические газы и жидкости. ИК-анализаторы ближнего диапазона хорошо подходят для твердых материалов и сложных жидких смесей. В совокупности эти технологии способствуют оптимизации процессов, контролю выбросов и мониторингу качества продукции.
Сегодня химические заводы полагаются на анализаторы технологических процессов в режиме реального времени для обеспечения безопасности и соблюдения нормативных требований. Оптические анализаторы обеспечивают непрерывные измерения с высокой чувствительностью и низкими затратами на техническое обслуживание. В результате они стали основными приборами на нефтеперерабатывающих заводах, нефтехимических предприятиях и в системах экологического мониторинга.
Глобальный рынок производителей ИК-анализаторов и ассортимент продукции.
На рынке инфракрасных анализаторов представлено множество известных компаний-производителей измерительного оборудования.
| Производитель | Core IR Technology | Типичные измеряемые газы | Ключевые отрасли | Основные характеристики продукта | Глобальное присутствие |
| РИС | NDIR, FTIR | CO, CO₂, SO₂, CH₄ | Нефть и газ, энергетика, химическая промышленность | Анализаторы технологических газов, интегрированные с системами автоматизации. | Европа, Америка, Азия |
| Сименс | Анализаторы технологических процессов NDIR | CO, CO₂, NOx | Электростанции, цемент, сталь | Серия Ultramat для промышленного мониторинга процессов сгорания. | Глобальный |
| Thermo Fisher Scientific | ИК-спектроскопия, ИК-спектроскопия | Выбросы нескольких газов | Экологический мониторинг, лаборатории | Газоанализаторы с высоким разрешением и ИК-спектроскопией. | Глобальный |
| ХОРИБА | NDIR, анализаторы излучения | CO, CO₂, NOx, углеводороды | Автомобильные испытания, экологический мониторинг | Портативные анализаторы выбросов | Глобальный |
| Yokogawa | NDIR-анализаторы процесса | CO, CO₂, CH₄ | Нефтехимические, энергетические, промышленные предприятия | Серия IR800/IR810 для мониторинга технологических процессов. | Азия, Европа, Америка |
| Сервомекс | Многогазовые ИК-анализаторы | CO₂, углеводороды | Промышленные газы, производство водорода | Высокоточные решения для анализа технологических газов | Глобальный |
| Аналитические инструменты Teledyne | ИК-детектирование и обнаружение нескольких газов | CO, CO₂, O₂ | Технологическая безопасность, промышленный мониторинг | Современные анализаторы на основе датчиков | Глобальный |
| Fuji Electric | Промышленные NDIR-анализаторы | CO, CO₂, NOx | Химические заводы, производство энергии | Надежные анализаторы для работы в суровых промышленных условиях. | Азия, глобальный экспорт |
| California Analytical Instruments (CAI) | Многокомпонентные ИК-анализаторы | Углеводороды, CO₂ | Испытания выбросов, промышленные процессы | Системы непрерывного мониторинга газа | Америка, Европа |
| href=”https://esegas.com/product/” Комплексное вторичное производство ESEGAS | NDIR, ИК-Фурье, ТДЛАС | CO, CO₂, CH₄, H₂S, NOx | Системы непрерывного мониторинга окружающей среды (CEMS), химические заводы, электростанции, цементные заводы, сталелитейные заводы, экологический мониторинг, лаборатории. | Специализированное решение для газоанализатора и системы мониторинга выбросов. | Глобальные промышленные рынки |
Помимо крупных мировых брендов, специализированные производители сосредоточены на нишевых областях применения. К ним относятся анализ влажности, обнаружение следовых газов и мониторинг горения. Однако производительность определяется не только аппаратным обеспечением. Точность и надежность измерений зависят от используемой оптической технологии.
Ключевые поставщики анализаторов ближнего инфракрасного диапазона
Ближнеинфракрасная спектроскопия фокусируется на молекулярных обертонах и комбинационных полосах. Это делает ближний инфракрасный диапазон очень эффективным для анализа сложных смесей и органических соединений.
| Поставщик | Технология ближнего ИК-диапазона | Типичные измерения | Основные отрасли | Ключевые характеристики продукта | Возможность интеграции |
| ABB Process Analytics | Процесс ИК-спектроскопии | Химический состав жидкостей и твердых тел | Нефтехимические, химические заводы | Онлайн-мониторинг процессов | Интеграция DCS |
| Корпорация Бримроуз | AOTF-NIR спектроскопия | Фармацевтические препараты, пищевые ингредиенты | Фармацевтика, пищевая промышленность | Высокоскоростное спектральное сканирование | Встроенный мониторинг |
| Системы FOSS NIR | ИК-спектроскопия | Белок, влажность, качество зерна | Сельское хозяйство, пищевая промышленность | Точный анализ состава | Лаборатория и технологический процесс |
| Направляемая волна | Онлайн-спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона | состав жидкого потока | Нефтеперерабатывающие заводы, химические заводы | Управление процессом в реальном времени | Индустриальная автоматизация |
| Эмерсон (Rosemount Analytical) | Технологические ИК-анализаторы | Углеводородный состав | Нефть и газ, нефтехимия | Непрерывный мониторинг нефтеперерабатывающего завода | Автоматизация на уровне всего завода |
| Понимание океана | Портативные спектрометры видимого и ближнего инфракрасного диапазона | Материальная композиция | Полевые исследования, анализ окружающей среды | Компактные спектрометры | Портативное развертывание |
| Thermo Fisher Scientific | Лабораторные ИК-спектрометры | Анализ органических соединений | Фармацевтическая лаборатория, научно-исследовательская лаборатория | Спектроскопия высокого разрешения | Лабораторные системы |
| Jasco Analytical Instruments | УФ-Вид-ИК спектрометры | Химическая идентификация | Научно-исследовательские учреждения | Возможность многоспектральных измерений | Лабораторная интеграция |
| Unity Scientific | Онлайн-анализаторы ближнего инфракрасного диапазона | Влажность, состав | Сельское хозяйство, кормовая промышленность | Автоматизированные системы отбора проб | Отбор проб в процессе |
Онлайн-анализаторы ближнего инфракрасного диапазона (NIR) интегрируются непосредственно в производственные линии. Они обеспечивают быстрые циклы измерений и поддерживают автоматизированное управление технологическим процессом. Учитывая эту рыночную ситуацию, мы можем теперь рассмотреть технические характеристики, определяющие производительность ИК-анализаторов.
Технические характеристики промышленных инфракрасных анализаторов
Промышленные ИК-анализаторы измеряют газы, жидкости или поверхностные излучения. Большинство систем используют спектроскопию NDIR или Фурье-преобразования в инфракрасном диапазоне (FTIR). Типичные диапазоны измерений достигают 100% концентрации в зависимости от длины оптического пути. Часто применяются для определения аммиака в концентрации около 100 ppm, оксида углерода в концентрации около 25 ppm и диоксида углерода в концентрации около 20 ppm.
Технические характеристики различаются в зависимости от конструкции. Типичные промышленные характеристики включают:
- Повторяемость: ±1% от полной шкалы
- Линейность: ±0.5% от полной шкалы.
- Погрешность измерения: ±2% от диапазона.
- Отклонение: ±1% от полной шкалы в сутки
Промышленные анализаторы работают в широком диапазоне условий окружающей среды. Стандартные устройства выдерживают давление до 10 бар и температуру от −40 °C до 50 °C. Специализированные системы рассчитаны на давление до 70 бар.
Конструкция оптической ячейки также имеет значение. В качестве окон могут использоваться такие материалы, как сапфир или селенид цинка. Газовые ячейки могут иметь длину в несколько метров для повышения чувствительности. Далее мы рассмотрим, чем отличаются анализаторы ближнего инфракрасного диапазона по своим характеристикам и применению.
Технические характеристики анализаторов ближнего инфракрасного диапазона
Анализаторы ближнего инфракрасного диапазона фокусируются на поглощении молекулярных обертонов. Этот метод позволяет проводить быстрый многокомпонентный анализ. К распространенным областям применения относятся мониторинг фармацевтических ингредиентов, измерение качества бензина, определение цетанового числа дизельного топлива и анализ содержания белка в зерне.
По сравнению с ИК-системами, анализаторы ближнего ИК-диапазона часто обеспечивают более высокую воспроизводимость. Типичная воспроизводимость достигает ±0.01% от полной шкалы при условии хорошей калибровки моделей. Погрешность измерения часто остается в пределах ±1% от диапазона.
Однако точность ИК-спектроскопии в значительной степени зависит от калибровочных моделей и хемометрических алгоритмов. Стабильные температурные условия также повышают надежность. Стандартные промышленные установки работают при давлении около 10 бар и в условиях, аналогичных условиям окружающей среды, как и ИК-системы.
Для понимания показателей производительности необходимо более внимательно изучить принципы спектроскопии, лежащие в основе этих приборов.
Принципы спектроскопии, лежащие в основе ИК- и ближнеинфракрасного анализа.
- Инфракрасная спектроскопия основана на взаимодействии излучения и молекулярных колебаний. Когда частота излучения совпадает с собственной частотой колебаний молекулы, происходит поглощение. Молекулы воды наглядно это демонстрируют. Они проявляют симметричные колебания растяжения, изгиба и асимметричные колебания растяжения. Каждому колебанию соответствует определенная длина волны инфракрасного излучения.
- Количественный анализ подчиняется закону Бера–Ламберта:
A = log10(I₀/I) = εbc
В данном случае поглощение зависит от концентрации и длины оптического пути. Калибровочные кривые преобразуют сигналы поглощения в значения концентрации.
- В промышленных системах доминируют две основные конструкции приборов. Дисперсионные спектрометры используют призмы или дифракционные решетки для выделения длин волн. Приборы FTIR регистрируют полные спектры посредством интерферометрического измерения и математического преобразования.
Структура затрат промышленных инфракрасных анализаторов
Цена инфракрасных анализаторов сильно варьируется в зависимости от конфигурации и области применения.
| Категория анализатора | Типичный диапазон цен | Тип технологии | Типичные применения | Преимущества | Типичные покупатели |
| Лабораторный ИК-анализатор начального уровня | 4,000 $ - $ 5,000 | Однолучевой ИК-спектроскоп | Основные спектроскопические эксперименты | Низкая стоимость, простота эксплуатации | Университеты, лаборатории |
| Промышленный газоанализатор NDIR | ~ $ 8,000 | NDIR | Мониторинг процесса сгорания, измерение концентрации газа. | Надежный и прочный | Промышленные предприятия |
| Многокомпонентный анализатор процессов | 25,000 $ - $ 27,000 | NDIR многогазовый | Контроль технологических процессов и мониторинг выбросов | Одновременное обнаружение нескольких газов | Нефтеперерабатывающие заводы, химические заводы |
| Портативный многогазовый спектрометр | ~ $ 20,000 | Спектроскопия на основе микропроцессоров | мониторинг качества воздуха в окружающей среде | развертываемый в полевых условиях | Экологические агентства |
| Промышленный ИК-спектрометр с преобразованием Фурье | 75,000 $ - $ 125,000 | ИК-спектроскопия полного спектра | Непрерывный мониторинг выбросов (CEMS) | Высокая чувствительность и многокомпонентный анализ | Электростанции, сжигание отходов |
| Усовершенствованный интегрированный анализатор технологических процессов | 40,000 $ - $ 90,000 | Гибрид NDIR/TDLAS | Мониторинг промышленных газов в режиме реального времени | Высокая стабильность, низкие затраты на техническое обслуживание | энергетические и химические предприятия |
Поскольку стоимость значительно варьируется, многие предприятия оценивают анализаторы, исходя из их ценности на протяжении всего жизненного цикла, а не по цене покупки.
Тенденции в отрасли и развитие технологий
Индустрия ИК- и ближнеинфракрасных анализаторов продолжает развиваться. Современные системы все чаще интегрируют передовую электронику и методы анализа данных.
Во-первых, современные микропроцессоры поддерживают автоматическую калибровку и самодиагностику. Эти функции снижают трудозатраты на техническое обслуживание и повышают надежность.
Во-вторых, спектральные технологии продолжают объединяться. Приборы все чаще сочетают в себе измерения в УФ, видимом, ближнем ИК и ИК диапазонах на одной платформе, например, ESEGAS онлайн/портативный анализаторы дымовых газов Используйте технологии UV-DOAS и NDIR в одном приборе для измерения SO₂.2, NOx, CO, CO2, и Ч4 Такой подход расширяет аналитические возможности.
Во-третьих, современные технологические анализаторы отслеживают более сложные процессы. Все чаще они применяются для мониторинга многофазных реакций, контроля выбросов и управления сложными химическими процессами.
Компании, подобные ЭСЕГАЗ внести свой вклад в эту эволюцию с помощью таких промышленных решений, как Газоанализаторы NDIR и системы мониторинга выбросов FTIRЭти системы помогают предприятиям измерять концентрации таких газов, как CO, CO₂, CH₄ и NOx, в режиме реального времени.
По мере дальнейшего развития оптических методов анализа, ИК- и ближнеинфракрасные анализаторы останутся важнейшими инструментами для более безопасного и эффективного химического производства.
Если вы хотите обсудить возможности решения от ESEGAS, пожалуйста, свяжитесь с нами!
