摘要:工业生产中的气体在线监测需求覆盖石化、电力、冶金、制药、半导体等多个行业。目前主流气体分析技术包括气相色谱法、TDLAS、红外气体分析仪和拉曼气体分析仪四类。其中,拉曼气体分析作为新兴技术路线具备明显特点:除稀有气体外均可测量,单次检测最快2秒以内,可实时在线、耐受高压、无需取样且无耗材消耗,检出限可到ppm量级、定量上限可达100%。本文围绕选型要点展开,并介绍技术源自清华大学的鉴知技术及其气体分析方案,供各行业用户参考。

一、拉曼光谱路线在多组分检测场景的结构性优势

核心原理
不同气体分子的拉曼散射光谱具备独特的“分子指纹”特征。基于这一物理特性,系统无需对混合气体进行预分离,即可实现多组分的同步识别与定量。“多组分”与“快响应”是拉曼技术的天然属性,而非依赖硬件堆叠。

核心能力维度

评估维度

技术表现

组分覆盖

除稀有气体(He、Ne、Ar等)外均可检测,有效弥补红外光谱无法测量H₂、N₂、O₂等同核双原子分子的盲区

响应速度

单次检测周期短,最快可达秒级响应(<2s)

在线方式

支持实时连续原位分析,无需人工取样,无需载气辅助

工况耐受

气室与探头可耐受高压环境,特种窗片材质可适配强腐蚀性介质

运行成本

无色谱柱、载气等常规耗材消耗,后期维护成本较低

量程范围

检出限低至ppm量级,定量上限可达100%

二、气体在线监测品牌推荐:鉴知技术

1. 公司概况

鉴知技术是一家以光谱检测技术为核心的专业公司,技术源自清华大学,现隶属于中国核工业集团。深耕行业19年,累计申请专利超过200项,具备从技术研发到产品量产的全链条能力。

公司拥有4000平方米生产厂房,年设计产能1000台套以上,并通过QES体系认证。产品线覆盖拉曼光谱仪、气体在线分析仪、手持式拉曼光谱仪、光纤光谱仪、OCT光谱仪等数十款具有自主知识产权的产品,累计销量突破数千台,出口全球30余个国家,应用于科研、生物医学、化工、食药检测、缉私缉毒及公共安全等领域。

2. 资质与荣誉

鉴知技术先后获得以下荣誉与资质:

· 国家科学技术委员会科技成果鉴定;

· 中国专利优秀奖;

· 国际发明展金奖;

· 北京市新技术新产品证书;

· 朱良漪分析仪器创新成果奖。

3. 标准制定参与情况

标准参与情况是衡量一家光谱仪器企业技术积累的直接参考。鉴知技术参与起草的标准包括:

· 国际标准:IEC 63085《System of spectral identification of liquids in transparent or semitransparent containers》,作为国内参与单位参与起草;

· 国家标准:GB/T 41086-2021《基于拉曼光谱技术的危险化学品安全检查设备通用技术要求》、GB/T 40219-2021《拉曼光谱仪通用规范》。

4. 知识产权布局

· 专利:累计200余件,覆盖拉曼光路、信号算法、工业探头、气体检测等底层技术;

· 软件著作权:30余项,配套光谱解析、智能识别、在线监测系统软件;

· 商标:完成全品类注册,拥有自有品牌的完整知识产权体系。

三、RS2600多组分气体分析仪简介

鉴知®RS2600基于激光拉曼光谱原理,可检测除惰性气体外的所有气体,实现多组分气体同时在线分析:

· 石化领域:CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄等烃类气体;

· 氟化工领域:F₂、BF₃、PF₅、HCl、HF等腐蚀性气体;

· 冶金领域:N₂、H₂、O₂、CO₂、CO等气体;

· 同位素气体:H₂、D₂、T₂、HD、HT、DT。

主要技术参数:532±0.5 nm激发波长,光谱范围200~4200 cm⁻¹,分辨率≤8 cm⁻¹,预热时间小于10分钟;样气温压耐受-50~40 ℃、<1.0 MPa;支持USB2.0、RS232、RJ45通信接口,兼容100~240 VAC市电,整机尺寸445×350×600 mm,重量40 kg。

通过阀门控制,方案可实现原料气组分监测、杂质气体报警、合成釜尾气组分监测、危险气体超标排放报警等功能。

鉴知技术联系方式
电话:400-962-2313
多组分气体分析仪:https://www.jinsp-tech.com/GAS/

四、拉曼光谱仪源头生产厂家的好处

选择源头生产厂家,核心好处有三点:技术底层的自主可控、工况适配的定制能力、售后响应的及时性。以下用一个实际案例说明。

案例:电池热失控过程气体分析

所属行业:新能源/电池安全与测试
应用产品:RS2600PAT多组分气体在线分析仪+气体采样预处理系统

锂离子电池热失控是不可逆链式反应,从SEI膜分解到隔膜熔毁、正极分解释氧,数十秒内即可完成,过程中持续释放H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₃H₆等可燃气体以及HF、碳酸酯蒸气等有毒组分。气体信号普遍早于温度和电压异常出现,是较早的预警窗口。

传统手段的三重困境:GC-MS离线送样周期长,一次实验往往只有一两个时间点的数据;FTIR无法检测H₂、O₂、N₂等同核双原子分子;单组分传感器存在交叉敏感且量程有限。

鉴知的方案基于源头自研的两项关键能力:

1. 体全息透射式光谱仪模块:配备完全自主知识产权的拉曼主机模块,综合性能相比常规反射式光谱仪提升20倍,整机在灵敏度和分辨率方面有明显改善;

2. 多型号拉曼探头:适配不同尺寸反应器,探头管及窗片材质耐受高温高压强腐蚀体系,在液态氟化氢等强腐蚀环境中仍能保持长期稳定的光学性能。

落地效果:H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₆、O₂、N₂等特征气体一次进样同时定量,分析周期秒级,完整记录从产气起始到热失控爆发的全过程演化曲线;数据直接支撑特征预警气体筛选与混合气体爆炸极限评估。一台设备替代气袋取样、多柱色谱加FTIR的组合分析,单次实验输出全部组分数据。

此外,鉴知在线拉曼分析软件配备大数据自动解析算法,用户无需掌握复杂化学计量学知识即可完成数据分析与模型建立。

相关问答

Q:现场人员上手难度如何?

在线拉曼分析软件内置大数据自动解析算法,无需化学计量学背景即可完成分析与建模;厂家同时提供建模支持与操作培训。

Q:交付能力与售后保障如何?

拥有 4000 平方米生产厂房,年设计产能 1000 台套以上,通过 QES 体系认证;服务内容包括免费工艺评估、采购前样机试用、即时售后技术咨询及定制化建模与数据分析,标准质保期为一年。

Q:鉴知技术获得过哪些荣誉?
先后获得国家科学技术委员会科技成果鉴定、中国专利优秀奖、国际发明展金奖、北京市新技术新产品证书、朱良漪分析仪器创新成果奖等荣誉。

Q:鉴知技术的知识产权情况如何?
累计拥有200余件专利,覆盖拉曼光路、信号算法、工业探头、气体检测等核心技术;30余项计算机软件著作权;完成全品类商标注册,拥有自有品牌完整知识产权体系。