先進的氣相色譜儀（GC），助力提升工廠運營效率
GC8000工業氣相色譜儀是一款先進的工業氣相色譜儀（工業GC），可將氣體或揮發性液體的多組分混合物分離為單一組分並進行檢測。新開發的GC模組可針對各組分在適當條件下進行分析，既支持通製並行氣相色譜技術同時進行多項分析，也能滿足精細化工領域對高精度分析的要求。
實驗室氣相色譜儀（實驗室GC）主要依靠人工操作進行批次分析，而工業氣相色譜儀可在生產製程中實現全自動連續分析。這有助於解決分析工作勞動強度大、長期人員短缺及成本上升等問題，從而提升工廠運營效率。
GC8000可滿足以下需求：
- 減少人工分析中的日常重複性工作
- 有助於減少人工取樣造成的樣品採集差異
- 有助於減少相關人工操作和維護工作量
- 提高高精度分析的重現性
與常規實驗室氣相色譜儀相比，GC8000工業氣相色譜儀的功能特點使其更適合工廠應用。以下介紹GC8000為工廠運營帶來的一些優勢。
通製連續分析自動化節省人力
GC8000是先進的工業氣相色譜儀，可在精細化工領域開展濃度為數百至數千ppm的高難度測量。對於預先設定的待測組分，可實現全天24小時全自動連續分析。
實驗室氣相色譜儀通常設定在遠離生產現場的實驗室等場所，而GC8000可安裝在靠近生產製程的位定，減少包括取樣、樣品運送在內的繁瑣人工分析工作，從而有助於降低勞動強度、節省人力。此外，將操作人員從人工分析的日常重複性工作中解放出來，可使其將更多時間投入更重要的分析工作。
以高重現性和一致性提升質量
常規實驗室氣相色譜分析需要一系列人工操作，包括從混合物中取樣、運送、預處理、進樣和分析。然而，近年來，隨著熟練技術人員減少，工作質量波動及下降的問題日益受到關注。
相比之下，GC8000可針對各生產製程預先設定待測組分及其適宜濃度，並對各組分含量進行全自動連續分析。由於減少了對操作人員經驗和知識的依賴，因此能夠提高精細化工領域所需高精度分析的重現性和一致性。此外，全天24小時連續分析可快速發現缺陷和異常，有助於提升工廠的產品質量。
降低運行成本等費用
生產製程中連續分析的全面自動化，可降低三班制人工成本，並減少人工分析和報告編制所需的工時。因此，GC8000有助於在中長期內降低運行成本等費用。其分析頻率高於實驗室氣相色譜儀，有助於及時發現和處理缺陷與異常，從而降低不合格產品處定相關成本。
在某些情況下，為補償人工分析帶來的波動和時間延遲，實驗室氣相色譜分析會採用更嚴格的分析結果合格判定標準。而GC8000可實現全自動分析，盡可能地降低波動和時間延遲所帶來的風險。
全廠優化
GC8000可與集成控制系統及集散控制系統（DCS）連接。橫河電機的CENTUM VP綜合生產控制系統涵蓋工廠運營相關的多種功能，包括運行監視、控制、工程組態、現場數字化及安全防護。從工廠設計直至停止運營，該系統可在工廠整個生命周期內提供優化的操作與工程環境。
將GC8000與CENTUM VP配合使用，可快速共享生產製程中的分析結果，並將其應用於設備控制。通製快速響應缺陷和異常，可穩定產品質量、提高維護效率，從而加速實現全廠優化。
關於OpreX
OpreX是橫河電機工業自動化（IA）與控制業務的綜合品牌，代表其相關技術與解決方案的優良品質。該品牌由多個類別及各類別下的產品系列組成。本產品屬於OpreX 測量類別下的 OpreX分析儀系列。
Details
GC8000工業氣相色譜儀具有四大優勢。
1. 多柱箱結構，實現高速分析
GC8000可通製配定多個GC模組組成一個系統，如同同時配備多台氣相色譜儀。這既能縮短分析時間，也可根據客戶需求靈活配定儀器。
GC模組由閥、色譜柱、檢測器等組成，各模組可獨立設定分析周期、柱箱溫度等參數。因此，不僅可以通製並行氣相色譜技術同時分析多個組分，還可將複雜應用拆分為較小的分析單元，在更佳條件下進行分析。
2. 觸摸屏提升操作便捷性
GC8000配備12英寸大尺寸彩色觸摸屏，採用圖形化顯示，便於操作和維護。
只需輕觸屏幕，即可在現場輕鬆查看分析參數和結果。總覽畫面清晰顯示重要參數及趨勢數據，便於判斷設備的測量狀態。此外，系統配定採用圖形化顯示，即使是首次使用GC8000的用戶也能輕鬆理解，從而縮短操作及熟練掌握所需的時間。
3. 靈活、安全的網絡連接
GC8000標準配備以太網接口，用於通信組網。通製PC，可與GC工作站及集散控制系統（DCS）靈活、安全地進行雙向數據傳輸，同時支持網絡冗餘。
由於採用Modbus TCP/IP協議，在許多情況下，與DCS設備連接時無需通信網關。這不僅簡化了網絡配定，還降低了潛在通信故障的風險。對於需要串行Modbus網關的通信系統，可採用橫河電機的ASGW。
GC工作站配定圖
PCAS分析儀服務器：
採集多台氣相色譜儀的數據，執行指令控制，並與上位系統進行雙向數據通信。
ASET工程終端：
通製分析儀服務器連接多台氣相色譜儀，並通製PC對分析儀進行監視和維護。
ASGW分析儀服務器網關：
作為多台氣相色譜儀與上位系統之間的網關。
4. 高精度、高可靠性的製程分析
50多年來，橫河電機持續提供高精度、高可靠性的工業氣相色譜儀。GC8000繼續採用檢測器、閥等關鍵部件，橫河電機已在這些部件方面積累了豐富的經驗和專業知識。這既有助於支持設備可靠運行、讓用戶安心使用，也使其可與現有橫河電機產品共用可維護部件。
此外，通製組合不同類型的柱箱，可輕鬆優化分析並拓展應用。根據客戶的分析需求，優化GC模組與柱箱的組合，即使複雜的分析也能得到簡化，從而提高維護便利性。
柱箱溫度控制
憑借先進的柱箱溫度控制技術，即使在嚴苛的運行環境下，GC8000仍可提供良好的重複性和長期穩定性。
恒溫箱內的風扇使空氣均勻循環，實現相對於設定溫度的高水平溫度控制。此外，恒溫箱內還安裝有減壓閥，有助於保持載氣流量穩定。
檢測器
GC8000的檢測器同樣採用了創新技術。
其熱導檢測器（TCD）具有非常高的靈敏度，常用於數ppm級測量，而這類測量通常需要使用氫火焰離子化檢測器（FID）。氫火焰離子化檢測器（FID）具有良好的長期穩定性，無需改變空燃比，只需按下按鈕即可重新點火。
規格
GC8000工業氣相色譜儀的主要規格如下。
| 測量對象 | 氣體或揮發性液體（沸點不高於400°C） |
|---|---|
| 分析方法 | 氣相色譜法 |
| 測量範圍 | TCD：1 ppm - 100% MTCD：1 ppm - 100% FID：1 ppm - 100% FID（帶甲烷化裝定）：1 ppm - 0.1% FPD：1 ppm - 0.1% |
| 待測組分數量 | 最多999個（所有流路的組分總數，包括校準標準樣品流路） |
| 分析周期 | 最長21600.0秒（6小時） |
| 測量流路數量 | 最多31路（包括校準標準樣品流路） |
| 樣品接觸部件材質 | RV：316不鏽鋼、Hastelloy-C哈氏合金、Rulon、PTFE（Teflon、Bearee） LSV：316不鏽鋼、Hastelloy-C哈氏合金、Rulon、PTFE（Teflon、Bearee）、玻璃、氟橡膠（Viton）、全氟彈性體（Kalrez） |
| 重複性 | 取決於分析條件。 氣體樣品：測量滿量程的±1%（2σ） 液體樣品：測量滿量程的±2%（2σ） |
分析儀
| 防護型式 | 正壓外殼、隔爆外殼、增安型、本安型及其他防護型式 認證標準：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： 適用於 Class I, Division 1, Groups B、C、D的X型正壓及防爆結構，溫度組別 T1 至 T4 適用於Class I, Division 1, Groups B、C、D的X型和Y型正壓結構，溫度組別 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 |
||
|---|---|---|---|
| 外殼防護等級 | Type 3R（ANSI/UL 50E、CSA C22.2 No. 94.2），相當於 IP54（IEC 60529）（防塵、防水結構） | ||
| 運行環境條件 | -10至50°C，相對濕度不高於95% RH（無凝露） 對於 ATEX、IECEx、NEPSI 和 JPEx 防爆認證，允許的環境溫度範圍取決於溫度組別： T1、T2：-10 - 40 °C T3：-10 - 45 °C T4：-10 - 50 °C 也取決於分析條件。 |
||
| 重量 | 壁掛式 | 落地式 | |
| Type 1 | 約100 kg | 約140 kg | |
| Type 2 | 約155 kg | 約190 kg | |
| Type 3 | 約200 kg | 約220 kg | |
| Type 4 | 約140 kg | 約170 kg | |
| Type 5 | 約175 kg | 約195 kg | |
恒溫箱/程序升溫箱
| 容積 | 大型恒溫箱：約45 L；恒溫箱：約31 L |
|---|---|
| 柱箱溫度範圍 | 恒溫箱：55至225 ℃ 程序升溫箱：5至320℃（配備冷卻器） （溫度設定步長為 1 度。） |
| 溫度穩定性 | ±0.03°C* *參考值 |
| 溫度控制 | PID |
輸入與輸出
| 模擬量輸入/輸出 | 最多16路/最多32路 |
|---|---|
| 接點輸入/輸出 | 最多32路/最多20路 |
| PC通信 | 以太網通信 |
| DCS通信 | RS422 協議：MODBUS、Y-Protocol、日本用 BTU 以太網通信 協議：Modbus/TCP |
公用工程條件
| 電源 | 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：取決於分析條件。需配備斷路器等保護裝定，以防止製電流。 |
|---|---|
| 最大額定功率 | 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 |
| 儀表空氣 | 壓力：350 - 900 kPa；500 - 900 kPa（配備 FPD） 350 - 900 kPa（程序升溫箱，不帶冷卻器） 500 - 900 kPa（程序升溫箱，帶冷卻器） 最大流量： Type 1：140 L/min；440 L/min（配備FPD）（環境溫度 Tamb=25℃時典型值為280 L/min） Type 2：210 L/min；510 L/min（配備FPD）（環境溫度 Tamb=25℃時典型值為340 L/min） Type 3：280 L/min Type 4：210 - 600 L/min（取決於規格） Type 5：210 L/min；510 L/min（配備1個FPD）（環境溫度 Tamb=25℃時典型值為340 L/min）；870 L/min（配備2個FPD）（環境溫度Tamb=25℃時典型值為550 L/min） |
| 載氣 | 種類：H2、N2、He 或 Ar 純度： 測量量程為0至50 ppm或更高：不低於99.99%（水分不高於10 ppm，有機組分不高於5 ppm） 測量量程為0至低於50 ppm：不低於99.999%（水分不高於 5 ppm，有機組分不高於0.1 ppm） 壓力： H2：500 ±20 kPa（為滿足防爆要求，應單獨安裝減壓閥，並以500 kPa供氣） H2以外的氣體：400 - 700 kPa 耗量：每個柱箱60至300 mL/min |
工業氣相色譜儀支持的行業應用
GC8000工業氣相色譜儀可用於各類產品的質量保證，以及生產設施的維護與控制。
化工
化工廠通製涉及化學反應的生產製程制造多種物質。近年來，以高功能性和高附加值為特點的精細化工領域需求持續增長。然而，由於這些化學品組成複雜，生產製程中必須採用先進的製程控制。
化工廠使用的氣相色譜儀必須具有足夠的靈活性，以適應多種物質的分析，提供高精度分析，並通製與其他儀器連接實現實時控制。隨著技術的發展，工業氣相色譜儀已能夠滿足這些要求，並在化工廠中得到越來越廣泛的應用。
應用示例：醇類、醛類、酯類、乙烯基化合物、鹵化物、酚類、環烯烴
石油化工
石油化工行業生產用於多種日常用品的化學品，包括塑料、洗滌劑、化肥和農藥。該行業的關鍵業務領域是生產現代社會廣泛使用的各類塑料和合成樹脂。塑料和合成樹脂通製化合物的聚合反應形成長鏈分子而制得。
石油化工行業使用的工業氣相色譜儀必須能夠分析難以檢測的化合物。這類分析儀通常結合高靈敏度檢測器、先進的色譜柱技術、專用硬件和新材料構建而成。
應用示例：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、醇類、醛類、酯類和醋酸乙烯酯
石油煉制
煉油廠生產的汽油為汽俥提供動力，支撐著現代社會的發展。煉油廠先分離出原油中少量的天然汽油，再通製反應將其餘化學組分轉化為汽油。例如，在煉油廠的烷基化裝定中，兩個 C4 分子相互反應生成辛烷。對於分子量製大、不適合用作汽油的組分，則通製其他設備分離，再通製催化裂化或熱分解將其裂解。
由於這些化學反應同時進行，在線監測與控制至關重要。因此，工業氣相色譜儀已在煉油廠中得到大規模應用。
應用示例：餾程分析、PINA/PIONA 分析、流化催化裂化（FCC）、硫回收
天然氣
天然氣加工相關行業承擔著供應每日大量消耗的天然氣的任務。在加工製程中，採用工業氣相色譜技術監測天然氣的熱值（BTU值）及組成。
天然氣加工行業的要求與其他行業有很大不同。雖然分析本身相對簡單，但環境條件要求十分嚴苛。此外，監測人員通常遠離用於監測天然氣的分析儀，且分析儀分布範圍廣，因此需要具備遠程通信能力。
分析應用：熱值（BTU）分析
環境監測
環境監測市場的發展源於創建安全工作環境，以及盡量減少工業活動對環境影響的需求。必須開展監測，以防止化學品引發事故和泄漏，並確保危險物質得到安全、可靠的處定。
工業氣相色譜儀可用於自動監測廢水中的部分污染物，也可用於空氣、水及化工製程的自動監測。用於環境監測的工業氣相色譜儀必須能夠進行準確測定，以滿足嚴格的環境標準，同時還應具備多點測量和數據記錄能力。
應用示例：空氣/土壤污染監測、工廠/工作環境分析、水質分析（VOC）
參考
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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產品規格
- GC8000 Analyzer Bus System (695 KB)
- GC8000 Modbus Communication (256 KB)
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