Analisador de pureza de gases — soluções para análise industrial de gases

Um analisador de pureza de gases é usado para quantificar a presença e a quantidade de um ou mais gases específicos em uma amostra de gás, fornecendo uma análise de pureza. Há várias técnicas fundamentais de medição para essa finalidade. A espectroscopia de absorção a laser por diodo sintonizável (TDLAS) usa um feixe de laser de comprimento de onda variável direcionado através da amostra na fase gasosa; a absorção molecular específica é medida com base no comprimento de onda conhecido do laser e na intensidade detectada. É possível obter leituras diretas dos componentes gasosos em níveis inferiores a ppb, sem interferências cruzadas de outros gases. Os analisadores por infravermelho não dispersivo (NDIR) usam uma fonte de infravermelho de banda larga e um conjunto de filtros ópticos que selecionam o gás específico analisado. Ambos os processos fornecem medições contínuas em tempo real, normalmente vinculadas a saídas de 4-20mA ou digitais para sistemas de controle de processo.

Os sensores TCD determinam a condutividade térmica global da corrente gasosa e a comparam à de um gás de arraste para determinar a composição. Eles determinam a composição de forma confiável apenas em misturas binárias, pois a adição de um terceiro componente produz uma resposta sobreposta que não pode ser separada sem pressupostos operacionais. A TDLAS se baseia na absorção da impressão espectral de uma única molécula e, por isso, identifica mudanças na composição independentemente das moléculas presentes ao redor. Na prática, se um TCD que monitora a pureza de H₂ em N₂ detectar vazamento de CO ou umidade, a leitura poderá apresentar deriva, enquanto um monitor TDLAS permanece específico para cada molécula. Além disso, a calibração de TCD costuma ser programada a cada 1–3 meses com gás de referência, enquanto a TDLAS usa óptica autorreferenciada para reduzir a necessidade de recalibrações de rotina. Para aplicações de pureza de processo não regulatórias, uma verificação anual pode ser suficiente; aplicações CEMS ou sujeitas a licença ambiental devem seguir o plano de garantia da qualidade da unidade, incluindo verificações diárias de zero e semanais de span quando exigidas.

A seleção correta da medição de pureza de gases para uma aplicação costuma ser feita de acordo com o processo e o tipo de analisador. Se a aplicação exigir baixa interferência cruzada, alta exatidão (1% FS) e baixo limite de detecção (inferior a ppb) para medir gases de processo em uma mistura complexa, a TDLAS é a melhor opção. A arquitetura do sistema de amostragem também é importante. Para analisadores extrativos, é necessário um sistema de condicionamento da amostra que controle com exatidão a temperatura, a pressão e a umidade para manter o instrumento dentro da faixa de operação. Para um analisador in situ, como o ZS8300, o sistema de condicionamento da amostra é dispensado porque a medição ocorre diretamente na tubulação do processo ou na chaminé. Os fatores que influenciam a exatidão da medição incluem a seleção da faixa de medição de acordo com a concentração provável do gás, a verificação da calibração na pressão do gás no local de instalação ou próxima a ela e os pontos de ajuste dos alarmes dentro de uma janela de processo claramente caracterizada, abaixo da condição que causa o problema.

Os analisadores TDLAS da GESHINE para concentrações de gases puros incluem O₂, CO, CO₂, CH₄, HF, NH₃, HCl e H₂O nos modelos ZS8300 e ZS8600, além de versões TDLAS de bancada e módulos TDLAS OEM, conforme avaliação do projeto. O H₂ e o N₂ não têm uma linha de absorção infravermelha acessível; por isso, a pureza do H₂ é medida por condutividade térmica (ZS6300-H₂) e a do N₂, normalmente, por diferença. O analisador NDIR ZS6500 mede CO, N₂O, CO₂ e CH₄ em uma faixa de 0,01% – 100% (nível de %). Configurações multigás permitem medir várias espécies químicas com um único analisador, selecionando canais de laser adicionais no pedido. Para aplicações com espécies gasosas não listadas aqui, como H₂S, SO₂ ou espécies específicas de hidrocarbonetos, estão disponíveis configurações personalizadas para OEM e locais específicos de cada projeto.

Sim. Todas as linhas de analisadores de pureza de gases da GESHINE oferecem, como padrão, saída analógica de 4-20mA, comunicação digital RS485 (protocolo Modbus RTU) e saída de alarme por relé. Essa saída analógica pode ser conectada diretamente a qualquer módulo de entrada analógica baseado em DCS ou PLC. A comunicação digital via RS485 Modbus RTU permite que o sistema de controle monitore, em tempo real, os valores de concentração de gases, o status dos alarmes, os diagnósticos do instrumento e os dados históricos, geralmente sem a necessidade de hardware adicional de gateway. Se a aplicação também exigir um sistema com protocolo PROFIBUS, HART ou ETHERNET/IP, informe a equipe de engenharia da GESHINE no momento da compra para que seja implementado um conversor de protocolo adequado. O módulo de comunicação OEM foi projetado especificamente para integração de sistemas, com placa de circuito plugável e saídas de sinal preparadas para integração a sistemas analíticos ou de controle de processo de maior porte.

O preço de um analisador de pureza de gases depende da tecnologia, das espécies gasosas, do escopo da documentação e da configuração do sistema. Como estimativa inicial de planejamento, módulos laser TDLAS OEM autônomos, sujeitos à análise do projeto, podem custar a partir de $3,000. Analisadores TDLAS de bancada, sujeitos à análise do projeto e voltados a aplicações de laboratório e controle de processo, geralmente custam entre $5.000 e $12.000, dependendo das espécies gasosas selecionadas e da configuração das saídas. Conjuntos in situ para áreas classificadas, como os da família ZS8300, têm custo adicional devido ao invólucro, à documentação e aos requisitos de análise do projeto, e costumam custar a partir de $15.000. Sistemas completos de gabinete CEMS, como o ZS8600 com TDLAS multicomponente, condicionamento da amostra e monitoramento de dados, podem chegar a $25.000+. Há preços por volume para pedidos de 5+ unidades. Entre em contato com a GESHINE informando as espécies gasosas, a faixa de medição, a classificação do local e os requisitos de saída para receber uma cotação formal.

A documentação para áreas classificadas é definida de acordo com o modelo do analisador, o invólucro, o grupo de gases, a classe de temperatura, o local de instalação e a jurisdição. Os projetos da família ZS8300 devem ser avaliados com base nos requisitos da série IEC 60079 / GB/T 3836; qualquer requisito de segurança funcional deve ser confirmado de acordo com o ciclo de vida de segurança e o fluxo de trabalho de testes de prova selecionados. Não considere esta página uma declaração universal de certificação; antes da compra, solicite à GESHINE a confirmação do pacote de certificados vigente para o local do projeto.

Os analisadores GESHINE baseados em TDLAS são projetados para reduzir a necessidade de manutenção de rotina. O laser e a óptica têm projeto autorreferenciado, de modo que muitas aplicações de pureza de processo não regulatórias podem usar verificação anual da calibração em vez de recalibrações frequentes com gás de referência. Instalações CEMS ou sujeitas a licença ambiental devem seguir o plano de garantia da qualidade da unidade, incluindo verificações diárias de zero e semanais de span quando exigidas. As células sensoras não são consumíveis com intervalos fixos de substituição. O diagnóstico remoto pelo protocolo RS485 Modbus permite que nossos engenheiros investiguem o status, o histórico de alarmes e as tendências de medição, evitando visitas desnecessárias à unidade durante a operação de rotina. Para a verificação anual programada da calibração, a linha GESHINE oferece serviço no local ou o envio de um conjunto de gases certificados para verificação pelo cliente, conforme nosso procedimento detalhado. Estão disponíveis contratos de serviço estendidos que incluem manutenção preventiva, verificação anual da calibração no local e envio prioritário de peças de reposição. Nossos especialistas podem treinar a equipe de manutenção no local ou em nosso laboratório principal em Wuhan sobre procedimentos de verificação de rotina e diagnóstico de falhas de primeiro nível.

As unidades de separação de ar (ASUs) precisam de medição contínua da pureza nas correntes criogênicas dos produtos — normalmente, O₂ em nível de traços no nitrogênio, pureza dos produtos O₂ e Ar e umidade em nível de traços. Por isso, o analisador de gases para separação de ar deve ser adequado a cada gás do produto: O₂ paramagnético para correntes de produto com O₂ em nível percentual, analisadores específicos de O₂ em nível de traços para aplicações de O₂ em N₂ / O₂ em Ar, canais de umidade / ponto de orvalho para H₂O e outros canais de impurezas em nível de traços, conforme a especificação de grau do produto da ASU. Como essas especificações chegam a níveis de ppm e sub-ppm, o manuseio da amostra e a calibração certificada são tão importantes quanto o sensor. A GESHINE define o escopo das aplicações de pureza de O₂ / N₂ / Ar em ASUs por meio de sua linha de análise de pureza de gases; para medições de processo específicas de O₂, consulte os analisadores de oxigênio; para uma visão geral da unidade industrial, consulte as soluções para a indústria química.