Способ анализа состава газа

 

СПОСОБ АНАЛИЗА СОСТАВА ГАЗА , заключающийся в последовательном облучении проточной кюветы с анализируемым газом и герметичной кюветы с эталоннымгазом потоком монохроматического излучения и регистрации потоков прошедших через эти кюветы излучений, отличающийся тем, что, с целью повышег. ния точности анализа, пропускают газ с известны для используемого вида излучения абсорбционными свойствами через третью,проточную кю.вету, поддерживают этот газ при одинаковых с анализируемым газом температуре и давлении, облучают третью кювety, регистрируют поток прошедшего через эту кювету излучения, a о содержании определяемого компонента судят , по значению отношения tM(NalNi)+A где N;j , Nj, N5- потоки излучения, N зарегистрированные оосле прохождения соответственно проточной кюветы с анализируемым гаяом, герметичной кюветы с эталонным газом и проточной кюветы с газом, имеющим известные абсорбционные свойстваj А - постоянная ,;|:арактеризу10щая ослабление потока излучения эталонным газом в герметичной кювете. 1 0 л W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0Ю 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3326881/18-25 (22) 03.08.81, (46) 15.04.83. Бюл. 1т 14 (72) С. A. Халяпин, А, Л. Смовж и

В. Ф. Грунвальд (71 ) Днепропетровский горный институт им. Артема (53) 539.1.06(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

М 247602, кл, G 01 и 21/61, 1967.

2; Авторское свидетельство СССР

II 305393, кл, G 01 и 21/61, 1954 (прототип), (5") (57) СПОСОБ AHAJlH3A СОСТАВА ГАЗА, заключающийся в последовательном облучении проточной кюветы с анализируемым газом и герметичной кюветы с эталонным газом потоком монохроматического излучения и регистрации потоков проведших через эти кюветы излучений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше.-. ния точности анализа, пропускают

)(др С 01 N 23/06 G 01 N 21/61 газ с известными для используемого вида излучения абсорбционными свойствами через третью, проточную кювету, поддерживают этот газ при одинаковых с анализируемым газом температуре и давлении, облучают третью кювету,регистрируют поток прошедшего через эту кювету излучения, а о содержа нии определяемого компонента судят по значению отношения (%1 ь —.

Мь

- пот зарегистрйрованные цосле прохождения соответственно проточной кюветы с анализируемым гаем, герметичной кюветы с эталонным- газом и проточной кюветы с газом, имеющим известные абсорбционные свойства; А - постоянная,характеризующая ослабление потока излучения эталонным газом в герметичной кювете..10

Изобретение относится к способам анализа состава:газообразных продуктов и сырья и может быть использовано в газодобывающей, газоперерабатывающей, нефтехимической и металлургической промышленности.

Современные способы анализа состава газа с использованием излучения предполагают поддержание заданной температуры или давления исследуемого газа, или их учет.

Известен способ состава анализа газа, заключающийся в просвечивании световым излучением проточной кюве» ты с исследуемым газом H- герметизи; рованной кюветы с эталонным газом, в котором учет изменения температуры исследуемого газа осуществляется путем введения в плечо отношений мостовой схемы измерений термозависимого сопротивления 11).

Основными недостатками этого .способа являются неизбежная пог- решность при анализе газов в широком температурном диапазоне, так как температурный коэффициент-расширения идеального и реального газов отличается по своей величине, а также:необходимость поддержания заданной, величины давления анализируемого газа.

Наиболее близким к изобретению является способ анализа состава газа, заключающийся в последовательном облучении проточной кюветы с анализируемым газом и герметичной кюветы с эталонным газом потоком монахроматического излучения и регистрации потоков прошедших через эти кюветы излучений $ 21.

Погрешность анализа этим способом во многом определяется колебаниями температуры анализируемого газа, так как температура эталонного газа равна температуре окружающего воздуха.

Целью изобретения является повышен ние точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу анализа состава газа, заключающемуся в последовательном .оЬлучении проточной кюветы с анализируемым газом и .герметичной кюветы с эталонным газом потоком монохроматического излучения и регистрации потоков прошедших через эти кюветы, излучений, пропускают газ с известными для ис12112 2 пояьзуемого вида излучения абсорбционными свойствами через третью, проточную кювету, этот газ поддерживают при одинаковых с анализируемым газом температуре и давлении, облучают третью кювету, регистрируют поток прошедшего через эту кювету излучения, а о содержании определяемого компонента судят по значению отноше10 „„„ ь("-„ „). д

Ви(— }+ А

15 где й1, й2, N+- потоки излучения, зарегистрированные после прохождения соответственно проточной кюветы с анализируемым газом, герметичной кюветы с эталонным газом и проточной

20 кюветы с газом, имеющим известные аЬсорбционные свойства; А - постоянная, ( характеризующая ослабление потока из-. лучения эталонным газом в герметичной кювете.

На фиг, 1 изображена блок-схема установки для осуществления предлагаемого способа на фиг. 2 -завиМ1 симость отношения --- - потоков изМ2 лучения после прохождения проточной

30 кюветы с анализируемым газом (Й ) и герметичной кюветы с эталонным газом (Й ) от значения отношения давления анализируемого газа к его температуре для 10т; (кривая 8) и 204

35 (кривая 9) содержания сероводорода в воздухе; на фиг. 3 - зависимость аналитического параметра 9"Ь(Н, 1,Ъ

40 от того же параметра для тех же содержаний сероводорода в воздухе (104 .- кривая 10; 204 - кривая 11).

Схема содержит теплообменник 1, 45 источник излучения 2, проточную кюве"

/ ту 3 с исследуемым газом, герметизированную кйвету 4 с эталонным газом, проточную кювету 5 с газом, имеющим известные абсорбционные свойства для данного вида излучения, детектор 6, излучения, устройство 7 (жидкостный раствор, ротаметр и т.п.),с помощью которого давление исследуемого газа и газа с известными абсорбционными свойствами в проточных кюветах 3 и 5 поддерживаются одинаковыми.

Источник излучения 2 и детектор 6 излучения могут быть одновременно ус1Ои112 против од30 (г) где поток излучения, зарегистрированный на выходе кювет из газа; массовый коэффи40 циент ослабления излучения, соот1 ветственно опреде-, ляемый компонентом, эталонным газом газом с известны.ми свойствами и газовым остатком, м /кг; молярная масса га- 0 за, соответственно определяемого компонента, эталонного газа, га», за с известными свойствами и газового остатка, кг/моль;

Для апробирования способа анализа состава газа изготовляются три одинаковые по своим абсорбционным свойствам кюветы: две проточные и одна герметизированная. Кюветы имеют цилиндрическую форму диаметром 25 и длиной 50 мм с окнами в торцах из ваку умно-плотного бериллия толщиной

0,15 мм и снабжены многокапиллярными коллиматорами, расположенными внутри них. 8 качестве излучателя используется поверхностный источник железа-55 активностью 50 мКи, изготовленный в форме диска с эффективной поверхностью 500 мм ; в качестве детекХ тора излучения. — сцинтилляционный счетчик с фотоэлектронным умножи:телзм ФЭУ-85 и сцинтнллятором.

Nal/T1/ диаметром 30 и толщиной 1 мм.

1 1 Э| о м„,и, м, м

3 тановлены и зафиксированы ной из кювет.

Исследуемый гаэ и гаэ с известными для данного вида излучения абсорбционными свойствами проходят че рез теплообменник 1, соответствующие газовые кюветы 3 и 5, лоступают на устройство 7, выравнивающее давление этих газов, и выбрасываются в атмосферу или отводятся в га- ià эопровод. Все три кюветы 3,4 и 5 в любой последовательности поочередйо просвечиваются излучением с одновременной регистрацией потоков излучения на выходе кювет, а о . концентрации судят по значению соотг<(й }1 1,)+А . ношения

Е.Сюда

Сущность способа анализа состава 20 газа поясняется следующим образом.

Потоки излучения й,., и и N>, зарегистрированные после прохождения им соответствующих кювет с газами, определяются следующим образом.

I и,=и„ехг(-(р„ь„-д,и)ср,ц ) "-„Ц;() й,1,Екр (-р М ), мъ м,е"р (-p,м, „,) (з) ф.

С - объемная долевая концентрацию определяемого компонен-, та)

Р - давление газа, Па;

Т - температура газа, оК, Ф

d - толщина газового слоя, м; и - газовая г@стоян-. ная.

Количество молекул эталонного газа, находящееся в герметизированной кювете, всегда остается постоянным, и не зависит от изменения окружающей температурЫ и давления, поэтому выражение (2) можно представить в виде

N ; — — и ехр (- А ), (4) о где А - постоянная, характеризующая степень ослабления из лучения, а величина ее для конкретного газа, взятого, в качестве эталонного, и данного вида излучения может быть определена с необходимой точностью экспериментальным путем.

Концентрация определяемого компонента вычисляется из соотношения а,, (Щу, + @ ,О„МЩМ„(Ь(Н,1й )+А/ Qql4q Pol4o (5)

Иэ этого выражения видно, что получаемая информация о концентрации компонента не зависит от температуры и давления исследуемого газа.

S 10121

Для выравнивания температуры и давления анализируемого газа и газа с известными для используемого вида излучения абсорбционными свойствами используют газовый теплообменник и дрексельное устройство соответственно, Для регистрации квантов и обработки информации применяют типовые блоки и МЭВИ типа "Электроника 63-21".

Апробирование производят на ис- 1Î кусственно приготовляемой смеси сероводорода с воздухом, 8 качестве газа о известными абсорбционными свойствами для данного вида излучения используют очищенный воздух. Герме- 15 тизированная отпаянная кювета, заполненная сухим воздухом при 291оК и давлении 100600 Па (754,7 мм рт.ст.).

12 4 тщательно выверена по своим абсорбционным свойствам.

Как видно иэ зависимости (фиг.2) при определении концентрации сероводорода по способу-прототипу аналитический параметр (и вместе с ним результат анализа) существенно эави« сит от давления и температуры анали зируемого газа.

Таким образом, использование предложенного способа анализа позволяет существенно снизить погрешность определения концентрации сероводорода, обусловленную колебаниями этих дестабилизирующих факторов (см.фиг.3)

Это позволяет с успехом применять предложенный способ анализа в производственных условиях.

1012112

Составитель И. Викторов

Редактор H. Бандура Техред A,Áàáèíåö Корректор A. Дзятко

Заказ 275Н53 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Москва,N-35, Рауаская наб., д. 4/5

С»

Подписное У

Филиал ПЦП Патент", r. Ужгород, ул. Проектнал, 4