一种应用于工业过程控制与监控的质谱定量分析方法

阐述一种质谱定量分析方法的分析原理、数据处理,以及在工业过程中的监测与应用。考虑到工业过程控制对连续稳定、高精度分析的需求,文中重点讨论了取样系统及样品分析方法,充分发掘质谱定量分析方法实时、快速、准确、多流路、多组分分析的特点。以工业过程质谱在合成氨工艺过程控制中的实际应用为例,详细阐述了质谱定量分析方法。     

质谱仪在乙二醇工艺中的动态监测

针对乙二醇生产工艺中气体组分浓度的动态监测,介绍了一种质谱检测方法。相比其它在线分析仪表,质谱仪具有实时在线测量组分多、灵敏度高、稳定性好、动态范围宽等优点。本文对质谱仪的工作原理及分析方法进行介绍,对质谱仪动态检测乙二醇工艺中组份浓度进行分析验证,其分析准确性及稳定性完全满足工艺检测需要,它的成功应用极大提高了乙二醇生产效率。     

基于分离重叠谱峰的在线过程质谱气体定量分析方法

在线定量分析工业生产过程的反应气体或尾气,获知各组分气体含量,有助于及时调整生产工艺、提高产品质量,对相关工业的转型升级有着重要的意义。但受工业生产成本的影响,价格高昂的高分辨率质谱仪在工业在线定量分析中的应用相对局限,而采用低分辨率质谱仪检测出的带有重叠谱峰的质谱图可能会对反应气体或尾气的准确定量造成困难。虽然现有的在线定量分析方法较为成熟,但在定量准确度、方法适用性以及设备复杂性方面仍存在优化空间。为实现更准确且高效的在线定量分析,本研究提出了采用在线过程质谱仪对反应气体或尾气进行检测并分离重叠谱峰的定量分析方法。首先,根据工业生产场景精确预估待测反应气体或尾气的各组分气体及其含量,获得预测矩阵并配制校正标气。其次,通过查找各组分气体的标准质谱图,获得校正标气的所有重叠谱峰,根据各组分气体的主峰与重叠谱峰之间的关系构造最简单的比值矩阵,并配制与相关组分气体含量相同的比值标气修正比值矩阵。然后,利用质谱仪测量校正标气获得校正矩阵,并与预测矩阵和比值矩阵构建校正数学模型求得相对灵敏度矩阵。最后,根据计算出的相对灵敏度矩阵、修正后的比值矩阵与测算待测反应气体或尾气后获得的检测矩阵一同构建...     

浅析过程质谱分析仪在过程气体监测中的应用

过程质谱分析仪根据质谱定性、定量分析的原理对工业过程气体进行在线监测,依据其自动化程度高、测量范围广、分析速度快、仪器稳定性高、可靠性好等特点,在石化、煤化行业广泛应用,使企业节省原料及能源、提高了生产效率、增加了经济效益。过程质谱分析仪在石化、煤化行业应用的领域包括:乙烯裂解炉、环氧乙烷/乙二醇、催化剂活性评价、烯烃生产以及合成氨、甲醇装置等一些反应剧烈,需要进行快速在线分析的场合。快速、准确、全面的气体分析数据确保控制系统实时更新,从而优化生产装置,并获得最大化收益。     

光电子电离质谱在线监测SF_6气体分解物

电气设备内部放电故障的原因与其中SF6杂质气体的种类和含量相关。本工作设计了一套基于光电子电离飞行时间质谱的在线监测系统,通过对电气设备腔体内SF6气体组分的实时监测,实现电气设备放电故障的诊断。同时,结合实验室研制的SF6气体低压放电系统,研究了不同掺杂气的SF6气体放电产物谱图和动力学监测曲线,初步探讨了不同条件下SF6放电产物的产生机理。该技术有望实现在线质谱分析技术进入电力生产现场和及时监控SF6电气设备内部故障情况。     

WGA1000软件系统设计及定量分析方法优化研究

介绍了国内第一款用于录井系统的快速气相色谱-四极杆质谱联用气测仪WGA1000软件系统,说明了其设计原理和用户界面实现方法。该软件系统实现了对仪器的运行状态和参数的精确控制,以及对数据的快速采集与处理,可得到各组分的实时浓度值,并将该结果传送给终端服务系统,最终获得钻井过程中各组分浓度的变化趋势图;通过改进和优化线性校正方法与离子扫描方式,显著提高了气体组分定量计算结果的准确性和重复性。经过长期现场应用及模拟实验证明,WGA1000软件系统结合硬件及数据解析软件系统,能够满足目前气测录井系统在线气体分析仪器的实时监测要求。     

国产过程质谱仪在环氧乙烷/乙二醇催化剂活化及驯化过程中的应用

环氧乙烷/乙二醇工艺通常在银催化剂作用下,乙烯和氧气反应生成环氧乙烷,环氧乙烷水解生成乙二醇。在反应过程中,需要监测反应器中气体组分的浓度,通过调节气体组成浓度比例,使催化剂充分激活。在线质谱仪具有实时在线测量组分多、灵敏度高、稳定性好、动态范围宽等优点。所以质谱仪可以应用在EO/EG催化剂活化过程中,快速分析气体浓度及对反应过程进行闭环控制,确保反应安全和高效。     

基于主元空间数据分布比较的统计过程监测

过程数据的分布特性涵盖了过程运行状态的有效信息,据此通过对主元子空间数据分布结构的分析比较,提出一种新的在线连续过程监测方法.与传统的多变量统计过程控制(MSPC)方法相比,该方法通过定量评估主元子空间中数据集的质心偏移以及数据集的分布方向2个监测指标来揭示数据分布结构的不同,对过程稳定运行点以及变量间相关性的变化作出准确判断,从而实现了对过程运行状况的实时监测和故障诊断.仿真例子验证了该方法的有效性和可行性.     

短路GMAW焊在线质量监测的多变量统计过程控制方法

熔化极保护气体焊(GMAW)广泛地应用在自动焊尤其是机器人焊接过程中,机器人焊接过程中的快节拍要求对焊接质量进行自动监测及备份。现采用焊接过程中的电信号,通过对过程电信号的处理,实现对被加工部件质量的在线判别。通过分析单变量统计过程控制(SPC)对焊接过程的质量监测,发现了其存在的局限性,并在此基础上,采用多变量统计过程控制(MSPC),实现了GMAW过程的在线质量监控;最后在自开发的在线监测系统上,试验验证MSPC方法的可行性。     

一种在线同时分析一氧化氮和二氧化氮含量的方法

氮氧化物(NO_x)在工业生产和科学研究中具有重要的应用。通过多通道快速质谱碎片扣除的方法来测定气体中氮氧化物的含量,旨在实现在线多通道同时快速准确分析一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO_2)。方法的稳定性较好,一氧化氮和二氧化氮的稳定性相对标准偏差分别小于1.07%和1.23%。该方法具有快速分析的特点,30s内完成流路切换、进样和样气平衡到检测报告样气组分的全部过程。该方法已分别用于单通道和多通道切换检测氮氧化物含量,所得结果准确。结果表明,多通道质谱干扰离子扣除法可以成功地应用于气体中NO_x含量的快速多点动态监测。     

一种在线监测快速过程质谱仪的设计与测试

工业生产过程中,如何实现准确、连续、可靠地检测目标组分是产物及排放物在线监测的重点。本工作研制了一种在线监测快速过程质谱仪,采用高增益的复合跨导线性放大技术代替传统的过程质谱仪所采用的对数放大技术,该技术可实现质谱仪在高增益条件下仍然具有超高速的特点,结合16位高速AD转换器,可以实现更快的扫描速度和更高的数据输出频率,能够更准确地捕捉快速反应（如热解）过程的气体生成物随时间的变化信息,进而实现反应特性的精准分析和量化,为反应动力学研究提供无失真的在线分析数据。本实验对该仪器的质量分辨率、灵敏度、质量轴稳定性、长时稳定性等关键技术指标进行了测试,同时结合煤热解反应过程监控需求进行了实际应用测试。结果表明,该仪器各项指标已基本达到市场主流过程质谱仪器的水平。     

Real-time single particle mass spectrometry: a historical review of a quarter century of the chemical analysis of aerosols

Real-time single particle mass spectrometry, or continuous aerosol mass spectrometry, was originally developed in the 1970s for the purpose of identifying the chemical composition of airborne particulate matter in real-time. Although this technique has continued to evolve throughout the following decades, the fundamental characteristic of this method remains the same, involving the continuous introduction of solid particle or liquid droplets directly into the ion source region of a mass spectrometer. Continuous sample introduction allows for the chemical analysis of single airborne particles in real-time. A number of mass analyzers have been employed in real-time single particle mass spectrometry. The original real-time single particle mass spectrometer used a magnetic sector mass analyzer. Quadrupole, double-focusing, and ion trap mass spectrometers have also been utilized. The majority of the current real-time single particle mass spectrometry techniques use time-of-flight mass spectrometry. In the literature, a variety of general names have been applied to real-time single particle mass spectrometry methods. These names include direct-inlet mass spectrometry, on-line laser microprobe mass spectrometry, particle analysis by mass spectrometry, particle beam mass spectrometry, and rapid-single particle mass spectrometry. This review covers real-time single particle mass spectrometry techniques that were developed from 1973 through 1998, specifically for analyzing airborne particulate matter, including environmental aerosols, biological aerosols, and clean-room aerosols. Because the majority of the historical and current real-time single particle mass spectrometers have been employed for atmospheric aerosols, this topic is the primary focus of this review. This review does not include on-line mass spectrometry methods that are employed as a detector for other instrumental methods, such as liquid chromatography.     

SF6气体泄漏环境在线智能检测系统的设计

为实现SF6气体实时在线准确检测,提出了采用红外光谱吸收技术在线检测SF6气体泄漏的设计方案,给出了系统的硬件和软件的设计.通过对传感器信号进行温度补偿和压力补偿,有效提高了传感器的测量精度和灵敏度.利用改进的RS-485通信和数据帧,实现了数据实时、快速、精确传输.现场测试表明,系统性能稳定、寿命长、测量精确、误报率低.测量范围0 ～5000 ppm(1 ppm=10-6),灵敏度1 ppm.可广泛应用于测量SF6气体浓度的场合.     

气相色谱-三重串联四极杆质谱联用测定食用油中残留的腐霉利

为了快速检测和确证食用油中的腐霉利残留量,建立了气相色谱一三重串联四极杆质谱联用法(GC-MS/MS)测定食用油中的腐霉利残留分析方法.样品用(V/V=1:1)环己烷/乙酸乙酯溶解,凝胶渗透色谱(GPC)净化浓缩后,采用GC-MS/MS多反应监测(MRM)模式检测,外标法定量.腐霉利为1.0-200.0 mg/L浓度范...     

压铸单元能效在线监测方法及监测系统

针对压铸单元能效复杂多变、难以实时有效监测的难题,通过对压铸单元能耗的构成进行分析建立了在线监测指标体系,提出了基于功率信息进行数据分析的在线监测方法。该方法通过小波变换对实时测量的压铸单元功率信息进行分析,利用极值查找法在线识别了设备的运行状态和加工件数,从而获得压铸单元的能效信息。基于C#语言开发了压铸单元能效在线监测系统。通过实验验证了所提方法和监测系统的有效性和实用性。     

DOAS系统设计及数据处理

差分吸收光谱技术DOAS由于具有高灵敏度、高分辨率、多组分、实时、快速监测的特点，正在成为大气污染监测的理想工具。这里比较了DOAS相对于传统点探测的优点，介绍了自行设计的DOAS仪器硬件系统以及数据处理过程。     

基于电喷雾质谱的反应监测研究进展

电喷雾质谱(ESI-MS)因具有灵敏度高、响应速度快、分辨率高、原位在线监测等特点,广泛应用于反应监测领域。本文主要从不同离子化技术角度,综述了电喷雾质谱在反应监测和机理研究方面的进展。重点介绍了在线电喷雾质谱技术,其中包括解吸附电喷雾离子化质谱（DESI-MS）、萃取电喷雾离子化质谱（EESI-MS）、纳升电喷雾离子化质谱（nESI-MS）、超声喷雾离子化质谱（SSI-MS）以及其他在线电喷雾离子化质谱在反应监测中的应用。最后,对电喷雾质谱在反应监测的发展趋势进行总结和展望。