線上分析

線上分析是指採用自動採樣系統，將試樣自動輸入分析儀器中進行連續或間歇連續分析的分析技術。線上分析、內線分析和外感分析這3種分析方式統稱為線上分析。與經典的化學分析或實驗室一般的儀器分析相比，線上分析具有分析速度快、效率高(每小時可分析幾十甚至上百個樣品)、操作簡單、自動化程度高、節省人力以及試劑用量等特點，可實現連續監測和數據處理計算機化，消除了人為產生的誤差。

基本介紹

• 中文名：線上分析
• 外文名：on-line analysis
• 實質：直接檢測產品特性量值的分析方法
• 分類：間歇式、連續式、直接式等
• 特點：可得到實時的分析數據
• 套用：生產過程的控制和最最佳化

基本分類

線上分析基本可分為以下4種：

①間歇式線上分析。在工藝主流程中引出一個支線，通過自動取樣系統，定時將部分樣品送入測量系統，直接進行檢測。所用儀器有過程氣相色譜儀、過程液相色譜儀、流動注射分析儀等。

②連續式線上分析。讓樣品經過取樣專用支線連續通過測量系統連續進行檢測。所用儀器大部分是光學式分析儀器，如傅立葉變換紅外光譜儀、光電二極體陣列紫外可見分光光度計等。

③直接線上分析。將化學感測器直接安裝在主流程中實時進行檢測。所用儀器有光導纖維化學感測器、感測器陣列、超微型光度計等。

④非接觸線上分析。探測器不與樣品接觸，而是靠敏感元件把被測介質的物理性質與化學性質轉換為電信號進行檢測。非接觸線上分析是一種理想的分析形式，特別適用於遠距離連續監測。用於非接觸線上分析的儀器有紅外發射光譜、X射線光譜分析、超音波分析等。

線上分析設備

分析儀器組成

對於大型線上分析儀器來說，一般包括6個部分。組成框圖如圖所示。

組成框圖

(1)自動取樣裝置：取樣裝置自動快速地把被分析試樣取到儀表主機處。

(2)試樣預處理系統：其任務是對氣體和液體試樣進行過濾、穩壓、冷卻、乾燥、定容、稀釋、分離等操作，對固體試樣進行切割、研磨、粉碎、縮分、加工成形等操作。

(3)檢測器：分析儀器的檢測器是根據某種物理或化學等原理把被測的成分信息轉換成電信息。

(4)信息處理系統：其任務是對檢測器給出的微弱電信息進行放大、對數轉換、模數轉換、數學運算、線性補償等信息處理工作。

(5)顯示器：用模擬表頭、各種數字顯示器或螢幕顯示器顯示出被測成分量的數值。

(6)整機自動控制系統：自動控制各個部分自動而協調地工作，每次測量時自動調零、校準；有故障時顯示報警或自動處理故障。

分析儀器分類

線上分析儀器一般可按測量原理分為8類：

(1)電化學式：採用電位、電導、電流分析法的各種電化學分析儀器．如電導式、電解式、酸度計、離子濃度計、氧化鋯氧分析器、電化學式有毒性氣體檢測器等。

(2)熱學式：利用氣體的熱學性質進行氣體成分分析的熱導式氣體分析儀、熱磁式氧分析儀。

(3)磁學式：目前主要用於氧含量分析。它利用氧的高順磁特性製成，如磁力機械式、磁壓力式氧分析器等。

(4)光學、電子光學及離子光學式：採用吸收光譜法原理的紅外線氣體分析器、近紅外光譜儀、紫外～可見分光光度計、雷射氣體分析儀等；採用發射光譜法的化學發光法、紫外螢光法分析儀器；利用透射和散射光度法原理的煙塵濃度計、煙塵不透明計等。

(5)射線式或輻射式：如X射線分析儀、丫射線分析儀、同位素分析儀、微波分析儀等。

(6)色譜儀與質譜儀：利用物質性質進行組分分離並檢測的定性、定量分析方法，如氣相色譜儀、液相色譜儀、四極桿質譜計、飛行時間質譜儀等。

(7)物性測量儀表：定量檢測物質物理性質的一類儀器。按其檢測對象來分類和命名，如水分計、黏度計、密度計、濕度計、塵量計、濁度計以及石油產品物性分析儀器等。

(8)其他，如半導體氣敏感測器等。

分析儀器特點

線上分析儀器與實驗室分析儀器相比較，它應具有3個特點：

第一，從生產工藝流程取樣，樣品狀態複雜必須作預處理，才能送入分析儀器進行分析。因此，線上分析儀器必須具有自動取樣和試樣預處理系統。
第二，分析數據處理自動進行，並顯示或輸出給調節器或計算機。從取樣操作到數據處理全部自動進行，線上分析儀器必須是完全自動化的。

第三，線上分析儀器的精度可以低些，但是長時間運行，其穩定性必須好。

主要優勢

離線分析在時間上有滯後性，得到的是歷史性分析數據，而線上分析得到的是實時的分析數據，能真實地反映生產過程的變化，通過反饋線路，可立即用於生產過程的控制和最最佳化。離線分析通常只是用於產品（包括中間產品）質量的檢驗，而線上分析可以進行全程質量控制，保證整個生產過程最最佳化。線上分析是今後生產過程控制分析的發展方向。

線上分析的套用

在石油煉化廠中，工業色譜儀常用於蒸餾、催化裂化、加氫、潤滑油裝置以及油品儲運調合系統中，其檢測的項目主要有餾程、密度、酸值、黏度、閃點、蒸氣壓、辛烷值、凝點、含硫量和水分等。近期又發展了線上高速液體色譜儀，快速氣相色譜儀，線上程式升溫色譜儀及氣動氣體色譜儀。例如，用高速液體色譜對汽油、噴氣燃料、單環或雙環芳香烴、石油飽和烴組分進行分析，分析時間約lOmim還可用於柴油、潤滑油組分的分析。線上程式升溫色譜儀適用於多組分分析，主要用於煉廠汽、柴、煤等油品分析，代替蒸餾、閃點等物理參數的測定。

其他線上質量分析儀器有餾程、密度、黏度等分析儀。自動餾程分析儀可以連續測量5%～97%之間預定的任何一點的餾出溫度，其溫度範圍為66～316℃；還有減壓餾程分析儀，可用於沸點範圍更高的重油和潤滑油的測定；密度儀則主要用於原油蒸餾裝置的進料分析，用來確定蒸餾塔的操作參數和修定原油的密度指數範圍；在潤滑油和燃料油的加工過程中，採用了黏度計；在調合系統中，採用了氣液比測定儀、蒸餾分析儀、辛烷值測定儀、閃點及濁點測定儀等。

20世紀80年代，自動分析儀的主要發展方向是帶微處理機的分析系統。例如，微處理機一色譜系統可以完成數字積分器的功能，包括峰的檢測、面積積分、保留時間的計算、基線漂移的校正、組分含量的計算等。並對產品質量進行閉環控制，把測定結果作為自動控制的信號，直接發出指令進行操作，使生產控制在最佳數值上。

微處理機還可與其他線上質量分析儀聯用。利用微處理機的控制運算，存儲機能進行自動調零，根據標準樣品調整範圍以達到測量的線性化，從而使分析儀器達到更高的準確度和靈敏度。帶微處理機的分析儀的特點是能長期連續自動進行，可靠性高，方法簡易，自動進行校準和標準化，帶自動狀態檢測和故障分析程式，能自動校正環境溫度、壓力變動所引起的分析誤差等；並可以實行閉環控制，可使生產操作有顯著的改進，不但提高了產品質量，還節省了大量的分析人員。