Способ селективного определения горючего компонента в смесях горючих газов

 

,.SUÄÄ 1022025 . А

СОК)3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Sm G 01 И 25/32

Г

М» ъе, » Н Ъ»», ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А9"ТОРСИОМЪ СВИДЕТЕПЬСТВУ " *" *ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (54 )(57 ) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРЮЧЕГО КОМПОНЕНТА В СМЕСЯХ

ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, заключающийся в измерении разности термоэффектов кания. неизмеряемого горючего компонента измеряют разность термоэффектов каталитического окисления определяемого компонента. (21 ) 34460>r3/18-25 (22 ) 28.0 .82 (46)- 07.06,83.Бюл. Н 21 (72) S. Г. Семеновский, В.В.Баринов, В. Л. Смирнова, С. М. Самойленко и А, Н,. Щербань (71) Йнститут технической теплофизики AH Украинской ССР (53) 543.274(088.8) (56) 1. .Авторское свидетельство СССР . М 480964, кл . G 01 и 25/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 397829, кл . С 0 l М 25/32, 1974 (прототип). талитического окисления горючих компонентов на двух нагретых до. раз-. ных температур термокаталитичвских элементах, на одном из которых окисляются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты .смеси,. о тл и ч а ю шийся. тем, что,. с це-лью повышения метрологических. воз.можностей способа, повышают температуру второго термокаталитического элемента до.значения, при котором окисляются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты смеси, и при равенстве нулю разности термо-. эффектов каталитического окисле1022025

Изобретение относится к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического окисления горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючего компонента в газовых смесях, содержащих два или три горючих. компонента, отличающихся друг от друга температурой начала каталитического окисления на катализаторах. Примерами газовых .смесей, содержащих два или три горючих компонента, являются рудничная атмосфера, содержащая метан и водород; уходящие дымовые газы, содержащие продукты химического недожога топлива (окись углерода и водород );твхнологические и печные газы, доменные газы, пропанбутановые,.смеси и т.п.

Известен способ селективного определения горючего компонента в смесях горючих газов путем измерейия термоэффекта его каталитического окисления на термокаталитическом датчике. и последующим полным выжиганием селективно on. ределяемого горючего компонента на термокаталитическом фильтре.

Способ позволяет последовательно определять горючие компоненты смеси, начиная с горючего,.компонента, обладающего в данной газовой смеси самой низкой температурой начала каталитического окисления, До этой температуры нагревают термокаталитический датчик и термокаталитический фильтр, На.термокаталитическом датчи» ке окисляется первый гдрючий компое нент и по величине термоэффекта каталитического окисления определяют его концентрацию, а на термокаталитическом фильтре измеренный горюv чии компонент полностью выжигают, подготавливая тем самым горячую смесь для определения второго горючего-компонента с более высокой, чем для первого горючего компонента, температурой начала каталитического окисления, Селективное определение второго горючего компонента проводят при температуре термокаталитического датчика и термокаталитического фильтра, равной температуре начала каталитического окисления этого горючего компонента,Аналогичным образом определяют третий, четвертый и т.д. горючие компоненты в анализируемой горючей смеси, отличающиеся друг от друга температурой начала каталитического окисления 1 ).

Недостатком способа селективного определения горючего компонента является рост погрешности измерения для каждого следующего опреде10 ляемого компонента, обусловленный проскоком части выжигаемого ком-. понента через термокаталитический фильтр и частичным подгоранием еще не измеренного второго горючего компонента, Кроме того, измерение термоэффекта каталитического окисления горючего компонента при начальной температуре гетерогенной реакции характеризуется неудовлетворительной воспроизводимостью процесса измере20 ния, требуется строгое соблюдение температурных режимов, что усложняет реализацию способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ селективного определения трудновоспламеняемого компонента в смесях горючих газов, заключающийся в измерении разности термоэффектов каталиЗ0 тического окисления горючих компонентов смеси на двух нагретых до разных температур термокаталитических элементах, на одном из которых окисля ются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты смеси.

Элементы включены дифференциально в параллельные относительно источника ветви моста, Нагрев элементоЬ до разных температур обусловлен наличием в нижней ветки моста добавочного сопротивления. Горючие компоненты смеси, имеющие температуру каталитического окисления, ниже температуры каталитического окисления селективно опреде- .

45 ляемого горючего компонента, при измерении автоматически компенсируют-. ся, и разность термоэффектов остается мерой концентрации селективно определяемого компонента (2 j

Однако область применения из50 вестного способа ограничена. Способ может быть использован для анализа. горючих компонентов, далеко отстоя° > щих по температуре каталитического

55 окисления, как например метан от окиси у глерод а или мет ан от водород а, Дяя указанных горючих компонентов смеси температуры начала каталитического окисления обладают значительl 022025

5 о I5

30 ями элементов 1 и 3, в ветви 5-8-6 сопротивлениями элементов 1,2 и 4, и

Целью изобретения является одновременное- повышение точности определения, избирательности анализа и .расширения диапазона измерения путем перевода неизмеряемого горючего компонента в сопутствующий измерению фактор, что повышает метрологические воэ . можности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу селективногo определения горючего компонента в смесях горючих газов, заключающемуся в измерении разности термоэффектов ка-= талитического окисления горючих ком-, понентов на двух .нагретых до разных температур термокаталитических weментах, на одном из которых окисляются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты смеси, повышают температуру второго термокаталитического элемента до значения, при котором окисляются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты смеси, 1 и npl4 равенстве нулю разности термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого горючего компонента измеряют разность термоэффектов катали35

Зависимости (фиг.2 ) разности термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого 11 (например, водо40 рода) и селективно определяемого 12 (например, окиси углерода) горючих компонентов получают в схеме при изменении питающего напряжения. Начало каталитического окисления

45 горючего компонента 11. соответствует режиму схемы при напряжении питания U„ а для горючего компонента 12 этот процесс наступает при напряжении питания 0 >. Иэ располо50 жения кривых 11 и 12 видно, что нача55 ным интервалом и соответственно равны 270, 120 и 70 С. Если горючие компоненты анализируемой смеси незначительно отличаются один от другого по температуре начала каталитического окисления, то селективное определение горючего компонента осуществляют с погреаностью. Чем ближе температура начала каталитического окисления одного, горючего компонента к таковой температуре для другого горючего -компонента, тем больше погрешность. Величина погрешности в. этом случае обуславливается неидентичностью .значений термоэффектов каталитического окисления на каждом из термокаталитических элементов для компенсируемых горючих компонентов.

Кроме того, известный- способ селек тивного определения горючего компокента обладает узким диапазоном

-измерения. При значительных содержаниях горючих компонентов из-за прироста термоэффектов их каталитического окисления температура термокаталитических элементов возрастает.

Это приводйт к подгоранию селективно бЬределяемого компонента на втором термокаталитическом элементе и его измерение становится неточным.

4 тического окисления определяемого ком- . понента.

Особенность предлагаемого способа заключается в выборе температурного режима, при котором неиэмеряемый горючий компонент обращается в сопутствующий .измерению фактор, и при этом режиме определяют измеряемый горючий компонент .

На фиг. I приведена схема включения термокаталитических элементов; на фиг. 2 - график зависимости термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого и определяемого горючих компонентов смеси от температурного режима термокаталитических элементов и -С ).

Схема составлена из включенных дифференциально в мост активных тер-мокаталитических 1 и 2 и -компенсационных 3 и 4 элементов. К вершинам

5 и 6 моста подключен источник тока, к вершинам 7 и 8 - измерительный прибор 9. В ветвь моста включен резистор 10, При включении схемы под напряжеwe через ветви моста, параллельные источнику питания, пойдет ток, обусловленный в ветви -7-6 сопротивленирезистора 10 . Величина тока в ветви

5-8-6 будет меньше, чем в ветви 5-76.Этим обеспечивают нагрев элементов в ветвях моста до различных темпе-: ратур. ло их каталитического-окисления обусловлено гетерогенной реакцией, происходящей на термокаталитическом элементе 1 как на наиболее нагретом. Каталитическое окисление этих

° горючих компонентов на втором элементе наступает при напряжении пита3 ния схемы равном U„äëÿ горючего кож:1022025

3 понента 11 и 02- для горючего I компонент а 12 . P або чими н ап ряжения ми схемы являются 0 или 0,1. Нри напряжении О горючий компонент 11 переводится в сопутствующий измере- 5 нию, и при этом режиме разность тер-; моэффектов горючего компонента

1.2 равна at . При напряжении О+ измеряемым становится гррючий компонент 11, содержание которого определяют по величине dt, а горю( чий компонент 12 полностью компенсируется. Кривые зависимости термоэффектов (пунктирные линии ) горючих компо- 15 нентов 11 и 12 получены. в мостовых .схемах для элемента 1 (кривые 13 и

14) и элемента 2 (кривые 19 и 16) путем замены соответствующих ветвей моста эквивалентными плечами отноше- 20 ния. Из расположения кривых термо эффектов следует, что кривая ll является геометрической разностью кривых 13 и 15„ а кривая 12 - соответствующей геометрической разностью 25 кривых 14:.и 16, Рабочие напряжения известного способа лежат между значениями

О и 0„,, при этом температурный режим термокаталитического эле- З0 мента 1 обусловлен изменением напряжения на отрезке 0> - 0, а для термокаталитического элемента 2 температурный режим задан напряжением на отРе4ке 02 - О1. По кРивым 35

13,14 и 11 в соответствии с известным способом селективно определяют горючий компонент 12 как их разность при рабочих напряжениях элементов 1 и 2, Из расположения 40 указанных кривых следует, что селек гивное определение горючего компонента 12 будет определено с большой погрешностью, обусловленной неидентичностью термоэффекта горю- 45 чего компонента 11 на элементах

1и2 °

При. анализе горючей смеси предлагаемым способом на термокаталитических элементах 1 и 2 акисляются горючие компоненты 11 и 12, при

1этом один из них является измеря емым, а второй - сопутствующим измерению,т.е. неизмеряемым, При рабочем напряжении U разность термоэффектов горючего компонента 11

6 . равна нулю и, таким образом, его влияние на измерение компенсировано полностью, а разность термоэффектов горючего компонента !2, равная величине 3t, является мерой его концентрации. При рабочем напряжении

0 неизмеряемым становится горючий компонент 12, а измеряемым выступа-: ет горючий компонент 11. Его содержание определяют по величине at

Таким образом можно селективно определять любой из .двух горючих компонентов, переводя неизмеряемый горючий компонент в сопутствующий измерению фактов. Согласно известному способу селективно можно измерить только горючий компонент с боль= шой температурой начала каталитического окисления (например; только горючий компонент 12), Согласно предлагаемому способу измеряемый горючий компонент из смеси, в которой неизмеряемый горючий компонент незначительно отличается от измеряемого по температуре начала каталитического окисления, измерение проводят значительно точнее..

Изобретение позволяет: во-первых, повысить точность измерения путем полной компенсации влияния неизмеряемого горючего компонента во-вторых, повысить избирательность способа за счет определения любого из горючих компонентов в смеси, а также за счет возможности анализа смесей, горючие компоненты которых незначительно отличаются друг от друга температурой начала каталитического окисления; в-третьих, расширить диапазон измерения благодаря равномерному воздействию на термокаталитические элементы термоэффекта каталитического окисления горючих компонентов, Изобретение может быть эффективно использовано в переносных автоматических приборах для контроля окиси углерода в продуктах химического недожога топлива, в печных газах при производстве фарфора, позволит автоматизировать контроль оптимального снижения топлива, контролировать и снизить вредные выбросы в атмосферу.

)022025

- Фс.

Составитель Н . Преображенская

Техред М.Коштура Корректор 0, Билак

Редактор О. @рковецкая

Заказ 4029/35 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий I13035, Москва, М-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4