基于FPGA的ATEX认证的三通道量子级联激光传感器用于在石化工艺流中检测硫种
Harald Moser1, Johannes Paul Waclawek1, Walter Pölz2
1Institute of Chemical Technologies and Analytics, TU Wien, Getreidemarkt 9/164, 1060 Vienna, Austria.
一个新的气体传感器原型使用分布式反量子级联激光器 (DFB-QCLs) 和波长调制光谱 (WMS) 来敏感检测硫化合物,如硫化 (H2S). 这种工业兼容的传感器符合危险环境的安全标准.
科学领域:
- 分析化学 分析化学
- 频谱学是一种光谱学.
- 环境监测 环境监测
背景情况:
- 精确监测硫化合物对于工业安全和环境保护至关重要.
- 现有的气体传感器可能缺乏要求高的应用所需的灵敏度,选择性或工业兼容性.
- 硫化 (H2S),甲基 (CH3SH) 和硫化碳酸 (COS) 是工业过程中的关键硫种.
研究的目的:
- 开发和演示一个高度敏感,选择性和工业兼容的气体传感器原型.
- 为了实现实时,同时监测工业工艺流中的多种硫种.
- 为了确保传感器在危险和爆炸性环境中安全运行.
主要方法:
- 用了三个分布式反量子级联激光器 (DFB-QCL) 进行检测.
- 在特定的红外光谱区域使用波长调制光谱学 (WMS).
- 集成的现场可编程门阵列 (FPGA) 硬件用于实时处理和控制.
- 设计了一个具有ATEX/IECEx认证的安全特征的工业级外.
主要成果:
- 达到较低的检测极限:H2S的~0.3ppmv,CH3SH的60ppbv,COS的5ppbv.
- 对于H2S,CH3SH和COS,已证明具有高噪声等效吸收灵敏度 (NEAS).
- 在水解硫 (HDS) 和流体催化裂变 (FCC) 单元的工艺流中成功验证了传感器原型.
结论:
- 基于DFB-QCL的WMS传感器原型为敏感和选择性的硫种监测提供了一个有前途的解决方案.
- 传感器的设计确保了工业兼容性和在危险环境中安全操作.
- 该系统适用于炼油厂和石化工厂的实时过程监控.
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