Патент ссср 317972

 

Союз Советскиз

Социзлистическиз

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 12.VI.1970 (№ 1449372/26-25) МПК, 6 01п 31/10 с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делом изобретений и открытий при Совете Мииистров

СССР

Приор,итет—

Опубликовано 19.Х,1971. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 29.XII.1971

УДК 543.271 (088.8) Авторы изобретения А. H. Щербань, Н. И, Фурман, Н. С. Белоголовин и П. М. Скрынник

Заявитель Институт технической теплофизики АН Украинской ССР

СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО АНАЛИЗА СМЕСИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ т оа, ови<ста теся ти

1оИзобретение относится к области газоаналитического прИборостроения.

Для селективного анализа газовой смеси в химической, нефтеперерабатывающей,и газовой промышленности в настоящее время широко применяются хроматогра фические газоанализаторы, в которых сложная газовая смесь разделяется на компоненты в результате адсорбционных процессов, происходящих при движении смеси вдоль слоя сорбента, а затем определяется концентрация каждого компонента. Разделение газов осуществляется в хроматографической колонке, представляющей собой трубку, плотно набитую адсорбентом или твердым инертным носителем, пропитанным жидкостью.

За счет различия сорбционной способности газов каждый газ движется в колонке со своей скоростью, поэтому при просасывании пробы анализируемой смеси через колонку компоненты ее появляются на выходе из колонки B разные моменты времени и в количествах, пропорциональных концентрации этих компонентов, Появление очередной компоненты на выходе колонки регистрируется детектором (работающим например, по принципу теплопроводности) и самопишущим прибором. Хроматограмма выглядит как основная линия фона чистого газа-носителя, перемежающаяся пика2 ми, площадь и высота которых характеризу содержание компонентов газовой смеси Не ходимость расшифровки хроматограмм, пе одичность и большая длительность анали

5 обусловленная периодическим вводом в лонку пробы газовой смеси, являются осн ными недостатками приборов, осуществл щих анализ хроматографическим методом.

Поэтому хроматографы не применяют в

10 честве датчиков систем автоматического,ре лирования технологических процессов и пользуют только в лабораторных условиях

Известные способы термохимического а лиза горючих газов со стабилизацией темпе

15 туры термоэлементов датчика не ооеспечи ют селективного измерения концентрации ставляющих многокомпонентной смеси го чих газов. Это объясняется тем, что при ра чей температуре активного термоэлеме

20 окисляется не только анализируемый газ, н газовые компоненты с более низкими тем ратурами начала беспламенного окислен

Поэтому выходной сигнал такого датчика ляется сложной функцией нескольких неиз

25 стных концентраций компонент и не поддае раошифровке.

Способ селективного термохимического а лиза с предварительным дожиганием ча компонент и стабилизацией температур тер.

30 фильтра (дожигателя) и термоэлементов д

317972

65 чика позволяет вести непрерывный анализ концентрации одной из компонент смеси горючих газов или поочередно определять концентрации всех ее составляющих. Согласно этому способу, анализируемую смесь перед подачей ее в камеру термохимического датчика просасывают через термофильтр, температуру которого стабилизируют на уровне максимальном, но недостаточном для начала беспламенного окисления анализируемой компоненты. На каталитически активной внутренней поверхности термофильтра происходит полное окисление горючих газов, имеющих более низкие, чем у анализируемого, температуры начала беспламенного окисления. Благодаря этому указанные газы не поступают в камеру датчика и, таким ооразом, не влияют на результат измерения. Влияние газов с более вьгсокими, чем у анализируемого, температурами начала беспламенного окисления устраняют путем стабилизации температуры термоэлементов датчика на уровне, недостаточном для их окисления, но превышающем температуру начала беспламенного окисления анализируемого газа.

Путем программного изменения (в частности повышения) температур термоэлементов и термофильтра необходимые температурные режимы можно задать для любой горючей компоненты смеси. Таким образом, описанный способ позволяет последовательно определять концентрации всех составляющих анализируемой смеси горючих газов.

Недостатком известных способов является невозможность непрерывного, раздельного контроля концентраций всех компонент газовой смеси.

Предложенный способ селективного анализа смеси горючих газов посредством термохимического датчика со стабилизированной температурой термоэлементов не имеет этого недостатка.

Относительно каждого из измеряемых газов остальные компоненты анализируемой смеси условно разбивают на две группы: газы с темтературой начала беспламенного окисления оолее низкой (1-я группа) или более высокой (2-я группа), чем у анализируемого газа. Влияние газов 1-й группы по предлагаемому способу устраняют тем, что каждый из датчиков в процессе анализа полностью выжигает анализируемую им компоненту. Газовую смесь, не содержащую этой компоненты, подают в камеру следующего датчика, который измеряет концентрацию горючего газа с более высокой (но ближайшей к температуре окисления предыдущего газа) температурой начала беспламенного окисления и также полностью окисляет его цри анализе.

Влияние газов 2-й группы исключают за счет стабилиза ции температуры термоэлементов тех же датчиков на таком уровне, при котором эти газы не окисляются и, следовательно, не искажают результат измерения.

Заданному числу анализируемых компонент

З5

55 смеси соответствует такое же число датчиков с описанным температурным режимом термоэлементов. Камеры датчиков изолированы от окружающей среды и соединены между собой в последовательную .цепь, через которую непрерывным потоком просасывается анализируемая смесь. Стабилизированные температуры термоэлементов датчиков возрастают по ходу смеси. Каждый датчик анализирует

«свою» ком,поненту и «очищает» от нее газовую смесь, подготавливая ее для анализа последующим датчиком, для которого эта смесь уже не содержит газов 1-й группы, полностью окисленных предшествующими датчиками.

На .фиг. 1 показана блок-схема селективного газоанализатора, например, трехкомпонентной смеси, осуществляющего анализ предлагаемым способом.

Газоанализатор состоит из смесителя (СМ), термохимических датчиков 1, 2, 8 со стабилизаторами температуры термоэлементов 1, 2, У и выходными приборами 1", 2", 3". Анализируемая смесь, подается побудителем расхода (ПР).

Анализируемая смесь (АС), состоящая из трех горючих газов Гь Г>, Гз, поступает на вход смесителя, где в строго заданной пропорции разбавляется окислителем, например воздухом г В) .

На фиг. 2 представлен график, характеризующий температурные режимы датчиков. Здесь

ЛУ вЂ” выходной сигнал датчика; температуры начала беспламенного окисления соответственно газов Гi, Гр, Г3 Т! Т, Ts— температура термоэлементов датчиков, причем ti(4(t3.

С выхода смесителя разбавленную воздухом газовую смесь подают в камеру датчика 1.

Стабилизатор температуры 1 поддерживает температуру термоэлементов указанного датчика на уровне, достаточном для термохимического преобразования газа Г и недостаточном для начала окисления газов Г и Гз. В результате выходной сигнал датчика 1, поступающий на стрслочный измерительный прибор 1", зависит только от термоэффекта газа Г, и пропорционален его концентрации.

Конструктивные параметры газоанализатора — скорость подачи анализируемой среды, объем камер датчиков и поверхность их термоэлементов — выбирают таким образом, чтобы обеспечить полное сгорание анализируемой компоненты (например, газа Г,) при прохождении смеси через соответствующий датчик (например, датчик 1). Поэтому газовая смесь, прошедшая датчик 1 и поступающая в камеру датчика 2, уже не содержит газа Гь

При выборе теплового режима термоэлементов датчика 2 его выходной сигнал (по тем же причинам, что и для датчика 1) зависит только от концентрации газа I, который также полностью окисляется при анализе.

Смесь, поступа1ощая в камеру датчика 8, содержит только одну горючую компоненту—

317972

15 г(т,(г(т а г,а тз Риг 2

Составитель Л. Жаркова

Техред Л. Богданова

Корректоры T. Гревцова и Н. Шевченко

Редактор Т. Орловская.За каз 7637 Изд. № 1391 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Областная типография Костромского управления по печати газ Гз. Выходной сигнал этого датчика пропорционален только концентра ции газа Гз.

Таким образом, описанный способ дает возможность проводить непрерывный селективный анализ концентраций компонент смеси горючих газов. Непрерывность анализа и электрическая форма выходных сигналов, пропорциональных измеряемым компонентам, позволяет применять газоанализаторы, работающие по предлагаемому способу, в качестве быстродействующих датчиков систем управления, регулирования и телеконтроля.

Предмет изобретения

Способ селективного анализа смеси горючих газов, заключающийся в пропускании г зовой смеси через термохимические датчик отличающийся тем, что, с целью обеспечен непрерывного анализа всех компонентов см

5 си, температуру датчиков, расположенных ходу движения газового потока в порядке во растания заданной их термоэлементам темп ратуры, программируют таким образом, чтоб она для каждого датчика была выше темпер

1о туры начала беспламенного окисления акал зируемото этим датчиком компонента, но ни аналогичной температуры для компонента ближайшим более высоким ее значением.