化学传感器在石化工业中的应用

3.问题讨论与分析 （1）干扰问题 水蒸气冷凝会吸附干扰SOX的监测系统 光化学传感器——感光频率不能同时感应两种物质，或 者因吸收频率相近产生干扰 触媒式燃烧传感器——对各种可燃性气体均会产生信号 半导体式传感器——分子吸收污染粒子 电化学传感器——电解液干涸或环境湿度变化

（2）位置问题 要求传感器的监测位置要以能检测出正确的测试位置为 目的。例如SOX监测系统的安装地点、位置必须有一定 的代表性与适应性，一般安装在烟道排放出口前的1/3处。 其好处是采样参数有代表性，缺点是有的烟囱太高会带 来维修上的困难。

数据分析 1.由以上统计可以看出化学式传感器的使用十分普遍 2.自动监测式以触媒燃烧式传感器的用量最大，可能的原 因是其成本低廉故较受欢迎 3.带式的用量明显少于自动监控式的用量，即一般工厂仍 以固定监控式为主，移动式监控为辅，并多用于排放源 固定且需随时跟踪检测的场合 4.携带式化学传感器又以半导体式最多，主要可能是体积 可以缩小便于携带

2.化学传感器的主要用途
化学传感器的用途十分广泛，如用于瓦斯泄漏报警，空 气污染排放管制，及工艺卫生与安全检测、工艺过程管 理等。据统计有71%的传感器用于环保监测，25%的传感 器用于生产工艺过程控制，工艺安全与工艺卫生方面的 传感器用量约占4%左右。由此可看出大多数的化学传感 器是用在环保方面。此外，一般石化工艺过程与工艺卫 生方面的分析检测仍多用传统分析方法进行，目前使用 化学传感器的数量并不大，但预计今后在这方面的使用 量将逐渐增多。

电化学传感器的优点 ①.可以检测某特定的气体。选择性的程度取决于传感器 的类型，目标气体和目标气体的浓度。 ②.线性输出，低功耗和良好的分辨率。 ③.良好的重复性和准确性。一旦校准到已知浓度，传感 器将提供可重复的、精确的目标气体读数。 ④.不被其他气体污染。其它环境气体的存在将不会缩短 传感器的寿命。 ⑤.比大多数其它气体检测技术更经济。不同于红外线和 PID技术，电化学传感器是经济的。
注：一氧化碳是石油化工生产产生的废气主要成分之一
数据对比

图表取自《一氧化碳传感器气体传感器简述》

二.化学传感器在石化产业 的使用概况
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1.传感器的使用量 （1）自动监测式： 触媒式传感器用量最多，共有1136只，半导体式居 第二，共972只，电化学式889只居第三位，光学式有149 只居第四，其他12只，合计使用3158只传感器 其中，以VOC监测的用量最大共计1876只 （2）便携式： 半导体式的传感器的用量最多共84只，电化学式居第 二位共83只，触媒式52只居第三位，光学式有7只，其他 23只，总计用量249只
化学传感器未来的发展趋势

据资料预测，到2030年，全球传感器数量将突破100万 亿个，未来，工业传感器将成为自动化仪表生产重 点。—— 《中国石油石化设备工业年鉴》 近年来,随着生物科学、信息科学和材料科学的发展,传 感器技术飞速发展。由于微电子技术和微机械加工技 术发展,应用于传统的化学传感器必将向微型化、多功 能化、智能化和网络化方向发展。 更多新型的传感器将会出现。
寸杨立
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可燃气体报警器

背景资料
石油化工产业对国民经济有重要影响，整个石化工业 领域包括：上游的轻油裂解炼油厂、中游的塑料中间 原料厂和属于下游的塑料加工及塑料化工厂等。
化学传感器可用于检测这些工厂排放物质之外，还可 以用于生产工艺过程的控制、工业安全保障、工艺卫 生、环保与污染防止等多项用途。

2.半导体或气体传感器 根据半导体材料与待测气体接触后，被吸附的气体与 半导体之间发生电子转移而引起半导体敏感材料的电阻 特性变化，利用半导体电阻特性变化来比较 测定气体浓度
化学传感器的原理分类
3.电化学传感器 (1)浓差电池式气体传感器：利用传感器两面气体浓 差差异而产生浓差电势进行测量,其浓差电势一般符合能 势特方程。 (2)界限电流式气体传感器：在一定工作电压下由于 受传感器特定扩散腔体及扩散孔的限制，工作电流呈现 出饱和现象，并且该饱和电流值与被测气体的浓度存在 一定的函数关系，从而达到对被测气体的测量。

主要内容
一.化学传感器的原理分类 1. 触媒催化或可燃性气体传感器 2.半导体或气体传感器 3.电化学传感器 二.化学传感器在石化工业中的使用情况 1.化学传感器的使用量 2.化学传感器的主要用途 3.问题讨论与分析 三.化学传感器未来的发展趋势
一.化学传感器的原理分类

1. 触媒催化或可燃性气体传感器 根据待测的化合物与触媒的催化反应所释放的能量H， 并引起温度的变化，引起其所在的电阻发生电阻值变化， 通过惠斯顿电桥测出产生的电压信号。故由温度变化的 多少，可以换算成该化合物气体的浓度值。