高艳
陕西延长石油榆林凯越煤化有限责任公司 陕西榆林 719000
摘要：化工工程中的气体检测器主要用于检测环境中的可燃气体与有毒气体的浓度，可以保证人身安全与安全生产。现阶段被广泛用于化工工程、安全环保等各个行业。本文结合这一话题来阐述化工工程中气体检测器的原理以及具体应用。
关键词：化工工程；气体检测器；原理应用
气体检测器能够检测可燃气体以及有毒气体浓度的一种仪表，一般有三种：固定式、移动式以及便携式。根据采样方式分类，一般可以分为吸入式与广散式；按照检验原理分类，一般分为利用物理化学性质的气体检测器；例如，半导体型、催化燃烧型、固体热导型等；利用物理性质的气体检测器例如，热传导型、光干涉型、红外吸收型等；利用电化学性质的气体检测器：例如，定电位电解型，隔膜离子电极型等。
一、气体检测器的检测原理
（一）催化燃烧型
催化燃烧型气体检测器，可以看成式一个小型化的热量计，它的检测原理在近些年都没有变化，是一个惠斯通电桥结构。在它的测量桥上涂有催化物质，催化物质在整个测量过程中是不被消耗的。正常情况下，电桥是平衡的，输出为零。当有可燃气体泄漏时，检测器重点额催化燃烧室检测到扩散的气体。可燃气体就会通过传感器元件的催化剂进行无焰燃烧，从中产生热量。温度根据感应电阻阻值的变化而发生变化，由此打破吊桥平衡，产生电压差信号。被测的可燃气体浓度正比于此微小的电压差信号，从而能够检测到可燃气体的浓度。
（二）红外吸收型
气体检测器的检测部分是由参比室以及测量室两个并列的相同结构的系统组成。两室的光路开闭主要是由切光板完成。在测量室中进入气体以后，与被测气体波长想要的光会被吸收，是的通过测量室进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，红外线接收室内的光通量就越少，在仪器中参比室内的光通量是恒定不变的。因此，进入到红外线接收室的光通量也一定。被测气体浓度越高，透过测量室和参比室的光通量差值就越大。光量差通过检测器，使检测器产生压力差并变成电容检测器的电信号，此信号的大小与被测部分浓度成正比。
（三）电化学型
电化学型气体检测器用于检测有毒气体，电化学型包括定电位电解型与伽伐尼电池型氧气检测器。检测器的电极按照在筒状塑料池内，电解液完全浸泡电极，由多孔PTFE做成的隔膜封装在顶部。电极间加电位并且连接到前置放大器，电解质内的工作电极于被测气体发生氧化还原反应，从而引发电极平衡电位的变化，变化值于被测气体浓度成正比。
二、气体检测的分类
（一）可燃气体
可燃性气体的危害主要是气体燃烧引起爆炸，对人们的生命财产安全造成危害。可燃性气体的浓度过低或过高都没有危险，但如果与空气混合形成混合气或遇到氧气形成一定比例的混合气才会发生爆炸。燃烧是伴有发光发热的激烈氧化反应。可以分为扩散燃烧，挥发出来的挥着从设备中喷出、泄露的可燃气体，遇到明火混合燃烧。另一种燃烧是可燃气与空气混合着火燃烧，这种燃烧反应激烈并且速度过快，会产生巨大的声响。
（二）有害气体
有毒气体一般分为刺激性气体、窒息性气体以及急性中毒的有机气体。刺激性气体一般包括：氯气、光气、双光气、二氧化硫等气体，刺激性气体对机体作用特点就是对身体的皮肤、黏膜有刺激作用。
窒息性气体一般包括一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、二氧化碳等气体。这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。一氧化碳进入体内后与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，导致红细胞失去携氧能力，使组织细胞得不到足够的氧气。
三、气体检测器的具体应用
（一）检测一般气体
根据我国颁布的《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》，发生有毒气体或可燃气体泄漏的情况，有毒气体如果无法达到容许的浓度，但可燃气体的浓度可能达到爆炸下的下限（25%左右），则应当在作业区域内设置可燃气体检测器；当可燃气体与有毒气体泄漏时，若可燃气体的浓度不会达到爆炸下限（25%），但是有毒气体浓度可能会超过作业所容许的最高浓度时，则应当在作业区域内设置有毒气体检测器，在有可燃气体与有毒气体同时存在的情况下，有毒气体与可燃气体的浓度都可能达到坐高容许浓度与爆炸下限（25%）时，需要同时设置有毒气体检测器与可燃气体检测器；如果作业区域内只有一种既属于有毒气体由属于可燃气体时，应只设置有毒气体检测器。
（二）混合气体检测
混合气体泄漏经常出现在实际的生产装置种，检测此种气体，需要下面举例才能说明，两种可燃气体的爆炸下限为4%与3%，所以根据规范要求在爆炸下限（25%）时，应当对两种气体分别设置可燃气体检测器。但由于混合气体的组分是固定的，需要事先通过计算，计算出哪种气体组分先到达爆炸下限，那么只可设置一种可燃气体检测器，从而节约项目成本。
假设有10体积气体，计算当这10体积气体中两种可燃气体分别达到25%爆炸下限时，混合气体的体积为：
.png)
经过计算，每10体积气体达到爆炸下限时，混合气体的体积乙烷为0.375，氢气为0.2。所以当混合气体泄漏0.2体积时，其中的氢气已经达到了25%的爆炸下限。因此得知，此混合气体中，只需设置测量氢气的可燃气体检测器即可。
第二种情况为两种或多种混合有毒气体，假设某有毒混合气体的组分分别是硫化氢0.4%，一氧化碳5%，两种气体的最高容许浓度分别为10、20mg/m3,分子量为34、28。由此可计算出1m3气体中，一种有毒气体的最高容许浓度为：
.png)
通过计算得出，硫化氢的最高容许浓度百分比为0.00066%，一氧化碳的最高容许浓度为0.0016%。混合气体中硫化氢的浓度为0.4%，一氧化碳的浓度为5%，因为一氧化碳的含量是硫化氢的12.5倍，而且通过最高容许浓度下的百分比计算得出的结果，一氧化碳是硫化氢的2.5倍左右。基于这种情况下最先达到最高容许浓度是气体，所以只需要设置一氧化碳检测器就可以。
结束语：
综上所述，随着全球工业化脚步不断加快，工业产生的化学气体对人类的危害也越来越严重。通过对不同气体检测器的原理，讨论了化工工程中单一及混合气体检测器的设置，选择正确的气体检测器，能够更好的发挥气体检测器的作用。
参考文献：
[1]常茜. 石油化工厂气体检测器及系统的设计应用[J]. 自动化博览, 2017, (008):101-105.
[2]祝晋. 化工过程中可燃有毒气体检测仪的设置及选型[J]. 化工自动化及仪表, 2017, (005):585-586.
[3]邓 恺. 用红外气体检测技术在化工企业安全生产中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2019, (011):152-152.