先进的气相色谱仪（GC），助力提升工厂运营效率
GC8000工业气相色谱仪是一款先进的工业气相色谱仪（工业GC），可将气体或挥发性液体的多组分混合物分离为单一组分并进行检测。新开发的GC模块可针对各组分在适当条件下进行分析，既支持通过并行气相色谱技术同时进行多项分析，也能满足精细化工领域对高精度分析的要求。
实验室气相色谱仪（实验室GC）主要依靠人工操作进行批次分析，而工业气相色谱仪可在生产过程中实现全自动连续分析。这有助于解决分析工作劳动强度大、长期人员短缺及成本上升等问题，从而提升工厂运营效率。
GC8000可满足以下需求：
- 减少人工分析中的日常重复性工作
- 有助于减少人工取样造成的样品采集差异
- 有助于减少相关人工操作和维护工作量
- 提高高精度分析的重现性
与常规实验室气相色谱仪相比，GC8000工业气相色谱仪的功能特点使其更适合工厂应用。以下介绍GC8000为工厂运营带来的一些优势。
通过连续分析自动化节省人力
GC8000是先进的工业气相色谱仪，可在精细化工领域开展浓度为数百至数千ppm的高难度测量。对于预先设定的待测组分，可实现全天24小时全自动连续分析。
实验室气相色谱仪通常设置在远离生产现场的实验室等场所，而GC8000可安装在靠近生产过程的位置，减少包括取样、样品运送在内的繁琐人工分析工作，从而有助于降低劳动强度、节省人力。此外，将操作人员从人工分析的日常重复性工作中解放出来，可使其将更多时间投入更重要的分析工作。
以高重现性和一致性提升质量
常规实验室气相色谱分析需要一系列人工操作，包括从混合物中取样、运送、预处理、进样和分析。然而，近年来，随着熟练技术人员减少，工作质量波动及下降的问题日益受到关注。
相比之下，GC8000可针对各生产过程预先设定待测组分及其适宜浓度，并对各组分含量进行全自动连续分析。由于减少了对操作人员经验和知识的依赖，因此能够提高精细化工领域所需高精度分析的重现性和一致性。此外，全天24小时连续分析可快速发现缺陷和异常，有助于提升工厂的产品质量。
降低运行成本等费用
生产过程中连续分析的全面自动化，可降低三班制人工成本，并减少人工分析和报告编制所需的工时。因此，GC8000有助于在中长期内降低运行成本等费用。其分析频率高于实验室气相色谱仪，有助于及时发现和处理缺陷与异常，从而降低不合格产品处置相关成本。
在某些情况下，为补偿人工分析带来的波动和时间延迟，实验室气相色谱分析会采用更严格的分析结果合格判定标准。而GC8000可实现全自动分析，尽可能地降低波动和时间延迟所带来的风险。
全厂优化
GC8000可与集成控制系统及集散控制系统（DCS）连接。横河电机的CENTUM VP综合生产控制系统涵盖工厂运营相关的多种功能，包括运行监视、控制、工程组态、现场数字化及安全防护。从工厂设计直至停止运营，该系统可在工厂整个生命周期内提供优化的操作与工程环境。
将GC8000与CENTUM VP配合使用，可快速共享生产过程中的分析结果，并将其应用于设备控制。通过快速响应缺陷和异常，可稳定产品质量、提高维护效率，从而加速实现全厂优化。
关于OpreX
OpreX是横河电机工业自动化（IA）与控制业务的综合品牌，代表其相关技术与解决方案的优良品质。该品牌由多个类别及各类别下的产品系列组成。本产品属于OpreX 测量类别下的 OpreX分析仪系列。
详细介绍
GC8000工业气相色谱仪具有四大优势。
1. 多柱箱结构，实现高速分析
GC8000可通过配置多个GC模块组成一个系统，如同同时配备多台气相色谱仪。这既能缩短分析时间，也可根据客户需求灵活配置仪器。
GC模块由阀、色谱柱、检测器等组成，各模块可独立设置分析周期、柱箱温度等参数。因此，不仅可以通过并行气相色谱技术同时分析多个组分，还可将复杂应用拆分为较小的分析单元，在更佳条件下进行分析。
2. 触摸屏提升操作便捷性
GC8000配备12英寸大尺寸彩色触摸屏，采用图形化显示，便于操作和维护。
只需轻触屏幕，即可在现场轻松查看分析参数和结果。总览画面清晰显示重要参数及趋势数据，便于判断设备的测量状态。此外，系统配置采用图形化显示，即使是首次使用GC8000的用户也能轻松理解，从而缩短操作及熟练掌握所需的时间。
3. 灵活、安全的网络连接
GC8000标准配备以太网接口，用于通信组网。通过PC，可与GC工作站及集散控制系统（DCS）灵活、安全地进行双向数据传输，同时支持网络冗余。
由于采用Modbus TCP/IP协议，在许多情况下，与DCS设备连接时无需通信网关。这不仅简化了网络配置，还降低了潜在通信故障的风险。对于需要串行Modbus网关的通信系统，可采用横河电机的ASGW。
GC工作站配置图
PCAS分析仪服务器：
采集多台气相色谱仪的数据，执行指令控制，并与上位系统进行双向数据通信。
ASET工程终端：
通过分析仪服务器连接多台气相色谱仪，并通过PC对分析仪进行监视和维护。
ASGW分析仪服务器网关：
作为多台气相色谱仪与上位系统之间的网关。
4. 高精度、高可靠性的过程分析
50多年来，横河电机持续提供高精度、高可靠性的工业气相色谱仪。GC8000继续采用检测器、阀等关键部件，横河电机已在这些部件方面积累了丰富的经验和专业知识。这既有助于支持设备可靠运行、让用户安心使用，也使其可与现有横河电机产品共用可维护部件。
此外，通过组合不同类型的柱箱，可轻松优化分析并拓展应用。根据客户的分析需求，优化GC模块与柱箱的组合，即使复杂的分析也能得到简化，从而提高维护便利性。
柱箱温度控制
凭借先进的柱箱温度控制技术，即使在严苛的运行环境下，GC8000仍可提供良好的重复性和长期稳定性。
恒温箱内的风扇使空气均匀循环，实现相对于设定温度的高水平温度控制。此外，恒温箱内还安装有减压阀，有助于保持载气流量稳定。
检测器
GC8000的检测器同样采用了创新技术。
其热导检测器（TCD）具有非常高的灵敏度，常用于数ppm级测量，而这类测量通常需要使用氢火焰离子化检测器（FID）。氢火焰离子化检测器（FID）具有良好的长期稳定性，无需改变空燃比，只需按下按钮即可重新点火。
规格
GC8000工业气相色谱仪的主要规格如下。
| 测量对象 | 气体或挥发性液体（沸点不高于400°C） |
|---|---|
| 分析方法 | 气相色谱法 |
| 测量范围 | TCD：1 ppm - 100% MTCD：1 ppm - 100% FID：1 ppm - 100% FID（带甲烷化装置）：1 ppm - 0.1% FPD：1 ppm - 0.1% |
| 待测组分数量 | 最多999个（所有流路的组分总数，包括校准标准样品流路） |
| 分析周期 | 最长21600.0秒（6小时） |
| 测量流路数量 | 最多31路（包括校准标准样品流路） |
| 样品接触部件材质 | RV：316不锈钢、Hastelloy-C哈氏合金、Rulon、PTFE（Teflon、Bearee） LSV：316不锈钢、Hastelloy-C哈氏合金、Rulon、PTFE（Teflon、Bearee）、玻璃、氟橡胶（Viton）、全氟弹性体（Kalrez） |
| 重复性 | 取决于分析条件。 气体样品：测量满量程的±1%（2σ） 液体样品：测量满量程的±2%（2σ） |
分析仪
| 防护型式 | 正压外壳、隔爆外壳、增安型、本安型及其他防护型式 认证标准：TIIS、JPEx (CML)、FM、CSA、ATEX (DEKRA)、IECEx (DEKRA)、NEPSI TIIS (Type 1 - 4)：Ex pd IIB+H2 T1 - T4 JPEx (Type 1 - 5): Ex db pxb IIB+H2 T1、T2、T3或T4 Gb FM/CSA： 适用于 Class I, Division 1, Groups B、C、D的X型正压及防爆结构，温度组别 T1 至 T4 适用于Class I, Division 1, Groups B、C、D的X型和Y型正压结构，温度组别 T1 至 T4 ATEX：II2G Ex db pxb IIB+H2 T1、T2、T3或T4 Gb IECEx：Ex db pxb IIB+H2 T1、T2、T3或T4 Gb NEPSI：Ex db pxb IIB+H2 T1、T2、T3或T4 Gb |
||
|---|---|---|---|
| 外壳防护等级 | Type 3R（ANSI/UL 50E、CSA C22.2 No. 94.2），相当于 IP54（IEC 60529）（防尘、防水结构） | ||
| 运行环境条件 | -10至50°C，相对湿度不高于95% RH（无凝露） 对于 ATEX、IECEx、NEPSI 和 JPEx 防爆认证，允许的环境温度范围取决于温度组别： T1、T2：-10 - 40 °C T3：-10 - 45 °C T4：-10 - 50 °C 也取决于分析条件。 |
||
| 重量 | 壁挂式 | 落地式 | |
| Type 1 | 约100 kg | 约140 kg | |
| Type 2 | 约155 kg | 约190 kg | |
| Type 3 | 约200 kg | 约220 kg | |
| Type 4 | 约140 kg | 约170 kg | |
| Type 5 | 约175 kg | 约195 kg | |
恒温箱/程序升温箱
| 容积 | 大型恒温箱：约45 L；恒温箱：约31 L |
|---|---|
| 柱箱温度范围 | 恒温箱：55至225 ℃ 程序升温箱：5至320℃（配备冷却器） （温度设定步长为 1 度。） |
| 温度稳定性 | ±0.03°C* *参考值 |
| 温度控制 | PID |
输入与输出
| 模拟量输入/输出 | 最多16路/最多32路 |
|---|---|
| 接点输入/输出 | 最多32路/最多20路 |
| PC通信 | 以太网通信 |
| DCS通信 | RS422 协议：MODBUS、Y-Protocol、日本用 BTU 以太网通信 协议：Modbus/TCP |
公用工程条件
| 电源 | Type 1、2、3、5： 100/110/115/120/200/220/230/240 V AC，±10%，50/60 Hz ±5% Type 4： 200/220/230/240 V AC，±10%，50/60 Hz ±5% 注：取决于分析条件。需配备断路器等保护装置，以防止过电流。 |
|---|---|
| 最大额定功率 | Type 1：0.8 至 1.6 kVA；Type 2：1.4 至 2.9 kVA Type 3：2.0 至 4.3 kVA；Type 4：1.7 至 3.7 kVA Type 5：1.9 至 3.0 kVA |
| 仪表空气 | 压力：350 - 900 kPa；500 - 900 kPa（配备 FPD） 350 - 900 kPa（程序升温箱，不带冷却器） 500 - 900 kPa（程序升温箱，带冷却器） 最大流量： Type 1：140 L/min；440 L/min（配备FPD）（环境温度 Tamb=25℃时典型值为280 L/min） Type 2：210 L/min；510 L/min（配备FPD）（环境温度 Tamb=25℃时典型值为340 L/min） Type 3：280 L/min Type 4：210 - 600 L/min（取决于规格） Type 5：210 L/min；510 L/min（配备1个FPD）（环境温度 Tamb=25℃时典型值为340 L/min）；870 L/min（配备2个FPD）（环境温度Tamb=25℃时典型值为550 L/min） |
| 载气 | 种类：H2、N2、He 或 Ar 纯度： 测量量程为0至50 ppm或更高：不低于99.99%（水分不高于10 ppm，有机组分不高于5 ppm） 测量量程为0至低于50 ppm：不低于99.999%（水分不高于 5 ppm，有机组分不高于0.1 ppm） 压力： H2：500 ±20 kPa（为满足防爆要求，应单独安装减压阀，并以500 kPa供气） H2以外的气体：400 - 700 kPa 耗量：每个柱箱60至300 mL/min |
工业气相色谱仪支持的行业应用
GC8000工业气相色谱仪可用于各类产品的质量保证，以及生产设施的维护与控制。
化工
化工厂通过涉及化学反应的生产过程制造多种物质。近年来，以高功能性和高附加值为特点的精细化工领域需求持续增长。然而，由于这些化学品组成复杂，生产过程中必须采用先进的过程控制。
化工厂使用的气相色谱仪必须具有足够的灵活性，以适应多种物质的分析，提供高精度分析，并通过与其他仪器连接实现实时控制。随着技术的发展，工业气相色谱仪已能够满足这些要求，并在化工厂中得到越来越广泛的应用。
应用示例：醇类、醛类、酯类、乙烯基化合物、卤化物、酚类、环烯烃
石油化工
石油化工行业生产用于多种日常用品的化学品，包括塑料、洗涤剂、化肥和农药。该行业的关键业务领域是生产现代社会广泛使用的各类塑料和合成树脂。塑料和合成树脂通过化合物的聚合反应形成长链分子而制得。
石油化工行业使用的工业气相色谱仪必须能够分析难以检测的化合物。这类分析仪通常结合高灵敏度检测器、先进的色谱柱技术、专用硬件和新材料构建而成。
应用示例：乙烯、聚丙烯、聚乙烯、BTX（苯、甲苯和二甲苯）、丁二烯、氯乙烯、苯乙烯、醇类、醛类、酯类和醋酸乙烯酯
石油炼制
炼油厂生产的汽油为汽车提供动力，支撑着现代社会的发展。炼油厂先分离出原油中少量的天然汽油，再通过反应将其余化学组分转化为汽油。例如，在炼油厂的烷基化装置中，两个 C4 分子相互反应生成辛烷。对于分子量过大、不适合用作汽油的组分，则通过其他设备分离，再通过催化裂化或热分解将其裂解。
由于这些化学反应同时进行，在线监测与控制至关重要。因此，工业气相色谱仪已在炼油厂中得到大规模应用。
应用示例：馏程分析、PINA/PIONA 分析、流化催化裂化（FCC）、硫回收
天然气
天然气加工相关行业承担着供应每日大量消耗的天然气的任务。在加工过程中，采用工业气相色谱技术监测天然气的热值（BTU值）及组成。
天然气加工行业的要求与其他行业有很大不同。虽然分析本身相对简单，但环境条件要求十分严苛。此外，监测人员通常远离用于监测天然气的分析仪，且分析仪分布范围广，因此需要具备远程通信能力。
分析应用：热值（BTU）分析
环境监测
环境监测市场的发展源于创建安全工作环境，以及尽量减少工业活动对环境影响的需求。必须开展监测，以防止化学品引发事故和泄漏，并确保危险物质得到安全、可靠的处置。
工业气相色谱仪可用于自动监测废水中的部分污染物，也可用于空气、水及化工过程的自动监测。用于环境监测的工业气相色谱仪必须能够进行准确测定，以满足严格的环境标准，同时还应具备多点测量和数据记录能力。
应用示例：空气/土壤污染监测、工厂/工作环境分析、水质分析（VOC）
参考
GC8000 was selected to detect components responsible for stainless steel corrosion of pipeline.
GC8000 with custom container analyzes crude oil components every 4 mins at an offshore platform.
High volumes of volatile organic compounds (VOCs), typified by trichloroethylene and tetrachloroethylene, have long been used in various industrial fields for their high degrees of industrial usefulness. On the other hand, there is a growing awareness of environment preservation today, and of the fact that we face serious environmental pollution due to such harmful VOCs.
In recent years, shale gas extraction technology has made rapid progress, inducing a shale gas revolution mainly in the USA. Thus, the need for analysis of hydrocarbon gases, including natural gas, is expected to grow rapidly. Traditionally gas chromatography has been used for the analysis of hydrocarbon gases; it can accurately measure the concentration of each hydrocarbon component in a sample of natural gas.
Control Engineering Asia, May 2012
An exception level of engineering expertise tailored for the local market is one of the primary reasons why Yokogawa has managed to capture and keep the process automation top spot in the Land of Smiles, says Somkid Teraboonchaikul, managing director, Yokogawa Thailand.
Loek van Eijck, Yokogawa, The Netherlands, questions whether rapid analysis of gases and liquids can be better achieved through use of a gas chromatograph or near infrared analyser. Conventionally, the liquid and gas components such as those broken down by naphtha crackers have been measured by a process gas chromatograph (PGC), with the subsequent measurement values then being used for control purposes.
The EPA rule, 40 CFR 63 Subparts CC and UUU, is forcing refineries to monitor flares. Fortunately, modern analyzer technology makes it possible to meet the requirements, generate the necessary reports, and stay in compliance.
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