Kompletny opis osuszacza gazów

Stworzenie strumienia suchego gazu lub źródła suchego powietrza jest esencją właściwego użytkowania szerokiego spektrum ekwipunku pomiarowego.
Pary wody wchodzą w interakcje z urządzeniami pomiarowymi na wiele sposobów.
Przy projektowaniu ekwipunku pomiarowego, istotnie ważne jest rozumienie typowych metod usuwania wilgoci ze spalin, rozumienia ich mocnych stron i ograniczeń. Ten krótki poradnik został napisany, aby pomóc wam ustalić najlepszą metodą dla waszej aplikacji.

Na początek, opiszemy pięć typowych aplikacji, gdzie usuwanie wilgoci jest krytycznie ważne, aby osiągnąć dokładne wyniki pomiarów. Jest ich dużo więcej, lecz te dadzą wam dobry punkt wyjścia:

Analiza w podczerwieni

używana do monitorowania i pomiaru CO2 ‐ Powszechnie stosowany do pomiarów gazów wdychanych a także innych aplikacji, pary wody pojawiają się na skali w tym samym rejonie co CO2 powodując niedokładność pomiaru, chyba że zostaną usunięte.

CEM (ciągły monitoring emisji)

i analiza procesów używana w przemyśle chemicznym, petrochemicznym i energetycznym – Związki krytyczne jak SO2, NO2 i Cl są ekstremalnie łatwo rozpuszczalne w wodzie. SO2 może wchodzić w reakcję tworząc ostre kwasy, które mogą zniszczyć sensory chemiczne. Pary wody muszą być usunięte w fazie lotnej, aby skład chemiczny badanego gazu pozostał nietknięty.

Spalanie próbki używane w pomiarze całkowitego węgla organicznego TOC

oraz analizy pierwiastkowej i rtęci – Próbki są spalane i analizowane w stanie gazowym w temperaturze bliskiej temperaturze otoczenia. Wilgoć obecna w próbce lub wygenerowana przez proces spalania musi być usunięta w fazie gazowej, aby skład chemiczny próbki gazu pozostał nietknięty, a sensor został zabezpieczony przed kondensacją.

Sensory elektrochemiczne

używane do detekcji gazów ‐ Kondensacja ze strumienia gazu może wyrządzić nieusuwalne szkody w sensorach i uczynić analizator bezużytecznym – typowy problem, gdy próbka jest pobierana z zewnątrz w gorący, wilgotny dzień, a analizator znajduje się w klimatyzowanym otoczeniu.

Wlot powietrza osuszającego do chemiluminescencji

(Monitoring NOx) lub spektrometrii ruchliwości jonów (IMS) – Powietrze otoczenia musi być osuszone do niskiego poziomu zawilgocenia przed użyciem go do generowania ozonu lub do analizy procesu. Konwencjonalne metody osuszania próbek gazów są najeżone trudnościami i kompromisami, sprawiając że tworzenie wyników spójnych dokładnych jest trudne i kosztowne. Najpopularniejsze metody są wymienione poniżej razem z ich ograniczeniami:

Odstojniki kondensatu

(pułapki wilgoci) są to tanie urządzenia, które pozwalają wodzie wykroplić się, gdy temperatura mierzonego gazu osiągnie temperaturę otoczenia. Umieszczane są w torze gazowym. Niestety są bardzo niedokładne; nie tylko usuwają wodę z gazów ale także część tych gazów rozpuszcza się w wykroplonej wodze, powodując niedokładność pomiaru.

Osuszacze adsorpcyjne

funkcjonują poprzez wiązanie wody w chłonnym materiale. Absorbent może być materiałem stałym (jak żel silikonowy) lub płynne (jak kwas siarkowy), który wiąże wodę w swojej strukturze jako nawadnianie. Osuszacze są bardzo proste w obsłudze. Niestety, jak odstojniki kondensatu i chłodnice termoelektryczne,są nieprecyzyjne i mogą usunąć także inne związki nie tylko wodę. W przeciwieństwie do skraplaczy lub chłodnic, woda nie może być po prostu usunięta lub odprowadzona. Podczas działania substancja pochłaniająca będzie się nasycać wodą i musi być okresowo regenerowana lub wymieniana. Dla większości zastosowań analizatorów, to oznacza regularną wymianę substancji pochłaniającej, co oznacza stratę czasu i dodatkowe koszty użytkowania analizatora. Jednakże, materiały pochłaniające mogą być osuszane do punktu rosy już od ok – 60°C.

Chłodnice termoelektryczne lub Peltiera

są najbardziej popularną metodą odprowadzania wilgoci z gazów. Działają one jako skraplacze przez chłodzenie strumienia gazu, aż woda i inne płyny połączą się i zostaną potem odprowadzone. Jak skraplacze, są niedokładne, nie tylko skutecznie usuwają skropliny z gazów w niskiej temperaturze, ale także co najmniej część składników gazów, które rozpuszczą się w kondensacie. Duże ilości gazów, takich jak dwutlenek siarki, są tracone i takie chłodnice są całkowicie nieodpowiednie do strumienia gazów suchych zawierających chlorowodór lub chlor (chyba że pożądane jest ich usunięcie). Są także ograniczone do punktu rosy +4°C. Chłodnice Peltira wymagają także regularnych napraw lub wymian, które powodują wzrost kosztów lub skracanie okresów międzyprzeglądowych.

Osuszacze nafionowe Perma Pure

Osuszacze nafionowe® korzystają z unikalnych właściwości przenoszenia wilgoci w rurkach Nafionowych®. Działają one na zasadzie selekcji na podstawie powinowactwa do grupy kwasu sulfonowego w strukturze materiału, umożliwiając przeniesienie chemiczne wody z jednej strony membrany na drugą. Zależnie od różnicy ciśnienia względnego par wody pomiędzy wewnętrzną a zewnętrzną powierzchnią rurki, wilgoć może szybko przejść z jednej strony membrany na drugą. Ciśnienie nie jest wymagane do napędzenia procesu. W przeciwieństwie do innych sposobów, rurka jest niezwykle selektywna i przenosi tylko wilgoć, pozostałe składniki pozostawiając w stanie nienaruszonym. To sprawia, że Nafion® jest idealny do kondycjonowania gazu.
Gdy są poprawnie skonfigurowane, pozwalają na osiągnięcie punktu rosy poniżej -20°C.