सबसे पहले शीर्षक का सही अर्थ समझना आवश्यक है
“VOC और दहनशील गैसें एक ही सेंसर से नहीं पकड़ी जातीं” का अर्थ यह नहीं है कि दोनों जोखिम समूहों में कोई भी पदार्थ समान नहीं है। बेंजीन, टोल्यून और हेक्सेन जैसे अनेक पदार्थ वाष्पशील भी हैं और दहनशील भी। परिस्थितियों के अनुसार फोटोआयनीकरण डिटेक्टर (PID) और दहनशील गैस सेंसर दोनों एक ही वाष्प पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। लेकिन दोनों उपकरण जिस भौतिक राशि को देखते हैं, उनकी प्रतिक्रिया सीमा, प्रदर्शन इकाई और सुरक्षा निर्णय का उद्देश्य अलग होता है। शीर्षक का मुख्य आशय यह है कि केवल एक सेंसर के प्रतिक्रिया करने से यह नहीं मान लेना चाहिए कि दूसरे जोखिम की भी मात्रात्मक माप हो गई है।
पेट्रोकेमिकल स्थलों पर PID का उपयोग मुख्यतः कम ppm स्तर के कार्बनिक वाष्पों की छँटाई और रिसाव का स्थान या सांद्रता में बदलाव खोजने के लिए होता है। उत्प्रेरक दहन या अवरक्त प्रकार के दहनशील गैस सेंसर आग और विस्फोट के दृष्टिकोण से सांद्रता को विस्फोट की निचली सीमा के प्रतिशत (%LEL) में दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि किसी विलायक वाष्प को PID और LEL दोनों सेंसर पकड़ते हैं, तब भी PID का “50 ppm” और LEL सेंसर का “5% LEL” एक ही पैमाना नहीं है। पहला चयनित संदर्भ गैस के सापेक्ष आयनीकरण प्रतिक्रिया है और दूसरा अंशांकन गैस की विस्फोट-निचली सीमा के सापेक्ष प्रतिक्रिया।
इसलिए काम से पहले प्रश्न “क्या यह उपकरण VOC भी पकड़ता है?” नहीं, बल्कि “लक्ष्य पदार्थ के विषाक्त संपर्क और विस्फोट जोखिम को अलग-अलग किस सीमा और सटीकता में आँकना है?” होना चाहिए। यही कारण है कि अनेक प्रक्रियाओं में विषाक्तता सीमा जाँचने के लिए PID और विस्फोट जोखिम जाँचने के लिए LEL चैनल साथ चलाने पड़ते हैं।
PID पराबैंगनी प्रकाश से आयनित होने वाले वाष्पों को देखता है
PID हवा के नमूने पर पराबैंगनी लैम्प का प्रकाश डालता है और अणु के आयनित होने पर उत्पन्न धारा मापता है। OSHA तकनीकी मैनुअल के अनुसार, किसी पदार्थ का पता तभी लगाया जा सकता है जब लैम्प ऊर्जा उसकी आयनीकरण ऊर्जा के बराबर या उससे अधिक हो। आम लैम्प ऊर्जाएँ 9.5, 10.6 और 11.7 eV हैं। अधिक ऊर्जा वाला लैम्प अधिक पदार्थों को आयनित कर सकता है, लेकिन उसकी आयु और चयनात्मकता भी अलग होती हैं।
यही सिद्धांत बताता है कि PID “हर VOC का सेंसर” क्यों नहीं है। 10.6 eV वाला लैम्प टोल्यून या बेंजीन पर अच्छी प्रतिक्रिया कर सकता है, लेकिन अधिक आयनीकरण ऊर्जा वाले पदार्थों पर कमजोर या बिल्कुल प्रतिक्रिया नहीं कर सकता। EPA की PID संचालन सामग्री बताती है कि PID गैर-चयनात्मक होता है और कुल VOC का मोटा मात्रात्मक अनुमान देता है; वह मीथेन और एथेन जैसे कम आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बनों पर प्रतिक्रिया नहीं करता। अर्थात, मीथेन का रिसाव विस्फोट जोखिम पैदा कर रहा हो, तब भी सामान्य 10.6 eV PID की स्क्रीन शांत रह सकती है।
इसका उलटा भी हो सकता है। PID कई दर्जन ppm दिखाए, फिर भी केवल उस मान से यह नहीं कहा जा सकता कि सांद्रता शीघ्र विस्फोट सीमा तक पहुँचने वाली है। अनेक कार्बनिक विलायकों में विषाक्तता या जलन का जोखिम जिस ppm सीमा पर समस्या बनता है, वह LEL तक पहुँचने वाली सांद्रता से बहुत कम होती है। PID ऐसी कम सांद्रता वाले रिसाव की प्रवृत्ति खोजने में उपयोगी है, लेकिन मिश्रण आने पर वह स्वयं यह नहीं बताता कि कौन-सा घटक कितनी मात्रा में है। EPA Method 3815 भी चेतावनी देता है कि PID की प्रतिक्रिया VOC के प्रकार के अनुसार बहुत बदलती है और विशेष रूप से एल्केन की प्रतिक्रिया एरोमैटिक या कुछ हैलोजनीकृत पदार्थों की तुलना में एक क्रम-परिमाण या उससे भी अधिक कम हो सकती है।
आर्द्रता, लैम्प विंडो का प्रदूषण, लैम्प का पुराना होना और गैर-आयनीकृत गैसों द्वारा शमन भी प्रतिक्रिया घटा सकते हैं। इसलिए स्थल जैसी तापमान और आर्द्रता वाली स्वच्छ हवा में शून्य सेट करें और निर्माता द्वारा निर्दिष्ट गैस से उपयोग-पूर्व जाँच तथा अंशांकन करें। यदि PID के मान को पदार्थ-पहचान परिणाम की तरह इस्तेमाल करना हो, तो डिटेक्टर ट्यूब, पोर्टेबल GC या नमूना लेकर प्रयोगशाला विश्लेषण जैसी चयनात्मक विधि से पुष्टि करनी चाहिए।
उत्प्रेरक दहन LEL सेंसर दहन ऊष्मा मापता है
उत्प्रेरक दहन सेंसर को पेलिस्टर भी कहा जाता है। गर्म उत्प्रेरक बीड की सतह पर दहनशील गैस के ऑक्सीकरण से उत्पन्न ऊष्मा बीड का विद्युत प्रतिरोध बदलती है और ब्रिज सर्किट संदर्भ बीड से अंतर पढ़ता है। NIST की गैस सेंसर तकनीक समीक्षा भी बताती है कि उत्प्रेरक सेंसर लक्ष्य पदार्थ की ऑक्सीकरण अभिक्रिया की ऊष्मा को सांद्रता संकेत में बदलता है। स्क्रीन सामान्यतः मीथेन या पेंटेन जैसी अंशांकन गैस पर आधारित %LEL दिखाती है।
इस विधि की ताकत यह है कि यह अनेक दहनशील गैसों और वाष्पों पर व्यापक प्रतिक्रिया देती है। लेकिन अभिक्रिया के लिए ऑक्सीजन चाहिए। NIOSH की दुर्घटना जाँच रिपोर्ट बताती है कि सही मापन के लिए उत्प्रेरक बीड को लगभग 8~10 vol% या अधिक ऑक्सीजन चाहिए और लगभग 100% गैस या वाष्प वाले वातावरण में वह 0% LEL जैसा दिख सकता है। नाइट्रोजन से पर्ज किए गए उपकरण, निष्क्रिय किए गए टैंक या उच्च-सांद्रता रिसाव स्रोत के पास कम संकेत को सीधे सुरक्षित मानना घातक हो सकता है। पहले ऑक्सीजन जाँचें और तेजी से बढ़ने के बाद गिरते या अस्थिर LEL मान में ऑक्सीजन की कमी, सीमा से अधिक सांद्रता और सेंसर दमन की संभावना पर भी संदेह करें।
सिलिकॉन, सल्फर और सीसा यौगिक उत्प्रेरक बीड को अस्थायी रूप से दबा सकते हैं या अपरिवर्तनीय रूप से पॉइज़न कर सकते हैं। क्लोरीनीकृत हाइड्रोकार्बन और अम्लीय गैसें भी प्रतिक्रिया घटा सकती हैं। अधिक क्वथनांक वाले वाष्प नमूना होज़ में संघनित होकर वास्तविक से कम मान दिखा सकते हैं। बम्प टेस्ट केवल यह पुष्टि करता है कि गैस मार्ग और अलार्म काम कर रहे हैं; वह सटीक संवेदनशीलता और लक्ष्य पदार्थ के लिए पूरी प्रतिक्रिया की गारंटी नहीं देता। संपर्क के बाद अंशांकन जाँच, निर्माता द्वारा निर्धारित परीक्षण गैस और सेंसर प्रतिस्थापन मानदंड संचालन प्रक्रिया में शामिल होने चाहिए।
अवरक्त LEL सेंसर विशिष्ट तरंगदैर्घ्य का अवशोषण देखता है
अवरक्त दहनशील गैस सेंसर इस गुण का उपयोग करता है कि कुछ हाइड्रोकार्बन अवरक्त प्रकाश अवशोषित करते हैं। स्रोत से निकला प्रकाश नमूने से गुजरने के बाद मापन और संदर्भ तरंगदैर्घ्य की तीव्रताओं की तुलना करके सांद्रता निकाली जाती है। NIST बताता है कि हर गैस का अपना अवरक्त “फिंगरप्रिंट” होता है और उस तरंगदैर्घ्य पर अवशोषित प्रकाश की मात्रा से सांद्रता तय की जा सकती है। स्थल पर प्रयुक्त गैर-विसरण अवरक्त (NDIR) सेंसर भी यही मूल सिद्धांत अपनाते हैं।
चूँकि गैस को उत्प्रेरक सतह पर जलाया नहीं जाता, अवरक्त सेंसर ऑक्सीजन कम या अनुपस्थित होने पर भी माप सकता है और उत्प्रेरक पॉइज़निंग के प्रति अपेक्षाकृत मजबूत होता है। इसी कारण वह निष्क्रियकरण प्रक्रियाओं या लगातार हाइड्रोकार्बन मौजूद रहने वाले स्थिर मापन के लिए उपयोगी है। लेकिन “ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं” और “हर दहनशील गैस को पकड़ता है” दो बिल्कुल अलग बातें हैं। हाइड्रोजन जैसे अणु पर्याप्त अवरक्त प्रकाश अवशोषित नहीं करते और उन्हें सामान्य हाइड्रोकार्बन IR LEL सेंसर से नहीं मापा जा सकता। एसीटिलीन जैसी गैसों के लिए भी सेंसर की तरंगदैर्घ्य डिजाइन और प्रमाणित गैस सूची देखनी चाहिए। प्रकाशीय भाग का प्रदूषण, संघनन, बीम अवरोध और लक्ष्य गैसों के बीच अवशोषण अंतर भी त्रुटि के कारण हैं।
इसलिए हाइड्रोजन उत्पन्न हो सकने वाली हाइड्रोजनेशन प्रक्रिया में केवल हाइड्रोकार्बन IR सेंसर लगाना, या नाइट्रोजन-पर्ज टैंक में केवल उत्प्रेरक सेंसर लगाना, मापन का अंधा क्षेत्र बनाता है। पहले लक्ष्य गैस सूची, ऑक्सीजन की दशा, विषाक्तता सीमा, अपेक्षित सांद्रता और स्थापना वातावरण निर्धारित करें, फिर सेंसर संयोजन चुनें।
सुधार गुणांक संख्या बदलता है, सेंसर नहीं
PID का अंशांकन सामान्यतः आइसोब्यूटिलीन से किया जाता है। जब यह निश्चित हो कि कोई विशिष्ट पदार्थ मौजूद है, तब प्रदर्शित मान पर उस पदार्थ का प्रतिक्रिया या सुधार गुणांक लगाकर अनुमानित सांद्रता प्राप्त की जाती है। OSHA के अनुसार, यह गुणांक पदार्थ के साथ लगे हुए लैम्प की ऊर्जा पर भी निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, निर्माता की तालिका में सुधार गुणांक 0.5 हो तो आइसोब्यूटिलीन-समतुल्य प्रदर्शित मान को 0.5 से गुणा किया जा सकता है। लेकिन गुणांक की परिभाषा निर्माता के अनुसार “गुणन गुणांक” या “प्रतिक्रिया गुणांक” हो सकती है, इसलिए मनमानी गणना न करें। उपकरण लाइब्रेरी, लैम्प प्रकार और मैनुअल के सूत्र को एक सेट के रूप में जाँचें।
मिश्रित VOC में एकल सुधार गुणांक और कमजोर हो जाता है। टोल्यून, हेक्सेन और एसीटोन एक साथ बदलें तो PID की धाराएँ जुड़ जाती हैं, लेकिन वह संरचना अलग करके नहीं बताता। सबसे सावधानीपूर्ण पदार्थ के आधार पर अलार्म मान तय करें, या प्रक्रिया संरचना स्थिर हो तो स्थल पर सहसंबंध बनाएँ, और मात्रात्मक निर्णय की पुष्टि चयनात्मक विश्लेषण से करें। रिकॉर्ड में यह भी लिखें कि सुधारित मान “उस पदार्थ की समतुल्य सांद्रता” है या “आइसोब्यूटिलीन समतुल्य सांद्रता”।
LEL सेंसर में भी अंशांकन गैस का अंतर होता है। मीथेन से अंशांकित उत्प्रेरक सेंसर की प्रोपेन, पेंटेन या हाइड्रोजन के प्रति संवेदनशीलता समान नहीं होती। अवरक्त सेंसर में भी हाइड्रोकार्बन के अनुसार अवशोषण गुण अलग हैं। OSHA बताता है कि वास्तविक वातावरण संदर्भ गैस से अलग हो तो निर्माता का सुधार चार्ट या वक्र उपयोग करें। लेकिन LEL सुधार गुणांक PID के VOC सुधार गुणांक के साथ विनिमेय नहीं है। तालिका में एक ही पदार्थ का नाम होने पर भी एक ओर आयनीकरण प्रतिक्रिया, दूसरी ओर विस्फोट-निचली सीमा के सापेक्ष प्रतिक्रिया सुधारी जा रही है।
इसके अलावा, मिश्रित गैस में हर प्रदर्शित मान को उसके गुणांक से गुणा करके जोड़ने की सरल विधि प्रायः सत्यापित नहीं होती। यदि वास्तविक लक्ष्य मिश्रण से अंशांकन संभव न हो, तो निर्माता के साथ जाँचें कि अपेक्षित घटकों में सेंसर की संवेदनशीलता सबसे कम होने पर भी अलार्म पर्याप्त जल्दी बजेगा। सुधार गुणांक सेंसर के सिद्धांत से बाहर के पदार्थ को नया पकड़ने योग्य नहीं बनाता। PID सुधार गुणांक लगाने पर भी मीथेन दिखाई नहीं देगा और हाइड्रोकार्बन IR में गुणांक लगाने पर भी हाइड्रोजन दिखाई नहीं देगा।
पेट्रोकेमिकल स्थल पर उद्देश्य के अनुसार चैनल जोड़े जाते हैं
कच्चा तेल, नैफ्था, विलायक, योजक और मध्यवर्ती पदार्थ साथ मौजूद हों तो एक ही प्रकार के उपकरण से कार्य-अनुमति पूरी करना कठिन है। मापन के उद्देश्य को निम्न प्रकार विभाजित करने से चूक घटती है।
ऑक्सीजन चैनल से पहले कमी या अधिकता और उत्प्रेरक LEL की व्याख्या की दशाएँ जाँचें।
उत्प्रेरक दहन या अवरक्त LEL चैनल से आग और विस्फोट जोखिम की लगातार निगरानी करें। हाइड्रोजन या निष्क्रिय वातावरण हो तो सेंसर सिद्धांत की अलग समीक्षा करें।
PID से आयनित हो सकने वाले VOC का कम-सांद्रता रिसाव, सांद्रता ढाल और कामगार संपर्क में बदलाव छाँटें।
बेंजीन, हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे विशिष्ट विषाक्त पदार्थों की पुष्टि समर्पित सेंसर या चयनात्मक विश्लेषण विधि से करें।
प्रक्रिया कच्चे माल, SDS, सामान्य और असामान्य संचालन, सफाई एजेंट, पर्ज और रखरखाव परिदृश्य को ध्यान में रखकर मापन स्थान और अलार्म मान तय करें।
उदाहरण के लिए टैंक खोलते समय, प्रवेश से पहले ऊपरी, मध्य और निचले भाग को पर्याप्त स्थानांतरण तथा प्रतिक्रिया समय देते हुए मापें और काम के दौरान भी निगरानी करें, क्योंकि टैंक खोलने या स्लज को हिलाने से वाष्प संरचना बदल सकती है। PID पर 0 ppm होने का अर्थ यह नहीं कि मीथेन या लैम्प से आयनित न होने वाला पदार्थ अनुपस्थित है; LEL पर 0% होने का अर्थ यह नहीं कि विषाक्त VOC अपनी संपर्क सीमा से नीचे है। दूसरी ओर, PID और LEL साथ बढ़ें तो दोनों ने एक ही वाष्प पर प्रतिक्रिया दी हो सकती है, लेकिन पदार्थ की पहचान के बिना दोनों मानों को एक-दूसरे में परिवर्तित न करें।
उपकरण चयन तालिका में लक्ष्य पदार्थ, अपेक्षित सांद्रता सीमा, विषाक्तता सीमा, LEL, PID आयनीकरण ऊर्जा, लगा लैम्प, उत्प्रेरक सेंसर की ऑक्सीजन आवश्यकता, IR से पता लगने की क्षमता, अंशांकन गैस और सुधार गुणांक का स्रोत पास-पास लिखना उपयोगी है। उपयोग से पहले हर चैनल की उपयुक्त परीक्षण गैस से पुष्टि करें और सेंसर को पॉइज़न कर सकने वाले पदार्थ के संपर्क के बाद फिर जाँचें। मापन विफलता या सीमा से अधिक संकेत को “0” के रूप में दर्ज न करने की प्रक्रिया भी आवश्यक है।
निष्कर्ष: प्रतिक्रिया होने से अधिक मापन का उद्देश्य अलग करें
PID, उत्प्रेरक दहन LEL और अवरक्त LEL सेंसर की प्रतिक्रिया सीमाएँ कुछ यौगिकों में मिलती हैं, लेकिन वे एक-दूसरे का स्थान नहीं ले सकते। PID पराबैंगनी प्रकाश से आयनित होने वाले पदार्थों की सापेक्ष ppm प्रतिक्रिया मापता है, उत्प्रेरक सेंसर ऑक्सीजन वाली दशा में ऑक्सीकरण ऊष्मा मापता है और IR सेंसर निर्धारित तरंगदैर्घ्य के अवशोषण से दहनशील सांद्रता आँकता है। यह ओवरलैप सुरक्षा का अतिरिक्त मार्जिन हो सकता है, पर समान मापन नहीं है।
सबसे सुरक्षित व्यवस्था सबसे अधिक सेंसर वाला उपकरण नहीं, बल्कि वह संयोजन है जिसमें जोखिम परिदृश्य और सेंसर सिद्धांत मेल खाते हैं। VOC विषाक्त संपर्क और आग-विस्फोट जोखिम को अलग प्रश्न मानें तथा लक्ष्य पदार्थ के अनुकूल अंशांकन और सुधार, ऑक्सीजन दशाएँ, क्रॉस-सेंसिटिविटी और जिन पदार्थों का पता नहीं लग सकता उन्हें दस्तावेज में लिखें। तब PID और LEL प्रतिस्पर्धी नहीं, बल्कि एक-दूसरे के अंधे क्षेत्रों को घटाने वाले पूरक उपकरण बनते हैं।
स्रोत
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