Система газового анализа

 

Изобретение Ьтносится к автоматическим системам (С) контроля горячих диффузионно разбавляемых парогазовых смесей и может найти применение в системах контроля окиси углерода в производстве минеральных удобрений . Цель изобретения - повьппение точности измерений. В системе (С) тазовый переключатель 12 выполнен с двумя входными каналами 13 и 14 и од816 (Л с

СС(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (11) (504 С01 И 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4092395/23-26 (22) 14.07.86 (46) 23.12.87. Бюл. М -47 (72) А.М.Гердов, Г.С.Грицевский, В.В.Зайкин, С.А.Плискина и Д.M.Öèíçåðëèíã (53) 543.053(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1064185, кл. G 01 N 1/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1059473, кл. G 01 N 1/22, 1982. (54) СИСТЕМА ГАЗОВОГО АНАЛИЗА (57) Изобретение ьтносится к автоматическим системам (С) контроля горячих диффузионно разбавляемых парогазовых смесей и может найти применение в системах контроля окиси углерода в производстве минеральных удобрений, Цель изобретения — повьппение точности измерений. В системе (С) газовый переключатель 12 выполнен с двумя входными каналами 13 и 14 и од1361471 ним выходным патрубком 15. С содержит три дросселя 16, 17 и 18, зжектор 19 и формирователь 20 потоков нулевого газа, вход которого соединен с линией 9 подачи нулевого газа, один из выходов соединен с входом камеры 6 диффузионного раэбавителя 4, второй выход — с нормально открытым каналом газового переключателя 12 и атмосферой, третий выход — с входом сравнительной кюветы 3. Линия 8 подачи анализируемой смеси соединена через дроссель t6 с камерой 7 диффузионного раэбавитепя 4, выход котоИзобретение относится к области газового анализа с помощью газоанализаторов, имеющих измерительную и сравнительную кюветы, преимущественно к средствам контроля химического состава газов в технологических линиях, в выбросах вредных веществ в атмосферу и может найти применение, например, при контроле окиси углерода в выбросах и-в воздухе производственных помещений химических комбинатов.

Целью изобретения является повьпне ние точности измерений и псвышение надежности установки.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы газовсго анализа (при наличии ходового газового переключателя); на фиг. 2 — блок-схема системы газового анализа (при использовании двух диффузионных разбавителей) .

Система содержит газоанализатор 1 с измерительной 2 и сравнительной 3 . кюветами, диффузионный разбавитель 4, внутренний объем которого разделен проницаемой мембраной 5 на камеры 6 и 7, линию 8 подачи анализируемой газовой смеси, линию 9 нулевого газа, пороговое устройство 10, через которое выход газоанализатора 1. связан с коммутатором 11, подключенным к управляющему входу газового переключателя 12, имеющего нормально открытый

t канал 13 и нормально закрытый канал

14, связанные с выходным патрубком 15, дроссели 16 — 18„ побудитель расхода эжектор) 19 и формирователь 20 поторой соединен с атмосферой. Выход камеры 7 диффузионного разбавителя 4 соединен с входом измерительной кюветы, а через канал 14 газового переключателя — с сравнительной кюветой 3 газоанализатора 1. Выходы кювет 2 и 3 соединены через дроссели 17 и 18 с эжектором 19, а камеры 6 и 7 диффузионного разбавителя сообщены между собой через отверстие 24, расположенное в мембране 5 вблизи выходов камер. Возможен другой вариант системы с двумя параллельно включенными диффузионными разбавителями, 2 ил, ков нулевого газа, вход которого соединен с линией 9, выход 21 соединен с входом камеры 6 диффузионного

5 разбавителя 4 выход 22 — с каналом

Э

i3 газового переключателя 12 и атмосферой, выход 23 — с входом сравнительной кюветы 3, Линия 8 соединена через дроссель 16 с входом камеры 7 диффузионного разбавителя 4. Выход камеры 6 соединен с каналом 14 газового переключателя 12 и с входом измерительной кюветы 2. Выход камеры 7 соединен с атмосферой, Выходы кювет 2 и 3 соединены через дроссели 17 и 18 с эжектором 19. Камеры 6 и 7 соединены между собой через отверстие 24 в мембране 5, расположенное вблизи выходов камер 6 и 7.

Возможен другой вариант технической структуры газоаналитической системы (фиг, 2). Этим вариантом можно воспользоваться в том случае, если отсутствует двухканальный газовый переключатель (имеется просто клапан на одно положение) и имеется дополнительный диффузионный разбавитель 25 с мембраной 26, камерами 27 и 28 и отверстием 29.

Система газового анализа работает следующим образом (на примере аналитического контроля отходящих газов в производстве слабой азотной кислоты) .

Технологический режим каталитической очистки отходящих газов в силу объективных причин, например при отравлении катализатора, может откло= няться от оптимальных значений. Опти-

1361471 мальным является ход процесса, при котором в отходящем газе достигается минимальное содержание окиси углерода (О, 12Х). Значения концентрации

5 окиси углерода в условиях переменных нагрузок непрерывно меняются, но не превышают 0,2Х СО. Достижение оптимального технологического режима очистки возможно при наличии непрерывного контроля отходящих газов как в области, близкой к оптимальной (до 0,2Х СО), так и при значительных увеличениях концентрации (до 0,6Х СО).

При каталитической очистке отходящие газы являются горячими парогазовыми смесями при контроле которых целесообразно использовать диффузионное разбавление. Конкретно для анализа СО в отхоцящих газах применен оптико-акусти20 ческий газоанализатор ГИП 10 ИБ со шкалой 0-0,005Х СО. Диапазон измерения концентрации СО в отходящих газах разбит на,цва участка: основной диапазон 0,0-0,2Х и диапазон перегрузки 25

0,2-0,6Х.

Рассмотрим работу системы по первому варианту, При измерении в основном диапазоне канал 13 газового переключателя 12 30 соединен с его, выходным патрубком 15.

Анализируемая газовая смесь от линии

8 проходит дроссель 16, камеру .7 и сбрасывается в атмосферу, Нулевой газ от линии 9 поступает к формирователю

20, с выхода 21 которого первый поток Q, нулевого газа проходит камеру 6 диффузионного разбавителя 4, а часть его через отверстие 24 сбрасывается в атмосферу. Второй поток Я 4п нулевого газа с выхода 22 поступает в канал 13 газового переключателя 12,. а часть его сбрасывается в атмосферу.

Третий поток Ц нулевого газа, вытекающий с выхода 23, смешивается с по- 45 током, вытекающим из патрубка 15> и поступает в сравнительную кювету 3, Эжектор 19 просасывает нулевой газ с продиффундировавшим через мембрану 5 контролируемым компонентом (окисью углерода) из камеры 6 через измерительную кювету 2 и далее через дроссель 17, а нулевой газ, не содержащий контролируемого компонента, через сравнительную кювету 3 и дроссель 18, а затем оба потока сбрасываются. Дроссели 17 и 18 служат для установления величины расходов и Q6 через кюветы 2 и 3 соответственно. Коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 4 при выбранной мембране 5 доводится до необходимой величины изменением расхода первого потока нулевого газа Q<, поступающего с выхода 21 формирователя 20, В рассматриваемом примера коэффициент разбавления диффузионного раэбавителя 4 устанавливается -равным 40.

В измерительную кювету 2 поступает. смесь с концентрацией до 0,005Х СО, в сравнительную кювету 3 — нулевой газ, не содержащий СО. Газоанализатор

1 измеряет концентрацию CO в режиме прямого измерения.

В диапазоне перегрузки, например, При стравлении катализатора концентрация СО в линии 8 приближается к 0,2Х и в измерительной кювете 2 она приближается к 0,005Х. Пороговое устройство 10 вырабатывает сигнал, поступающий на коммутатор 11, который перевоцит газовый переключатель 12 во второе положение, при этом его канал 13 закрывается, а канал 14 соединяется с патрубком 15.

Из камеры 6 нулевой газ с продиффундировавшим в него анализируемым компонентом поступает с расходом Я через канал 14 на выход газового переключателя 12, где он смешивается с третьим потоком нулевого газа Q, поступающим с выхода 23 формирователя 20, и прокачивается эжектором 19 через сравнительную кювету 3. Газоанализатор 1 начинает работать в дифференциальном режиме. В рассматриваемом примере расход третьего потока О нулевого газа, поступающего с выхода 23, в два раза меньше расхода Q<, выходящего из патрубка 15. Происходит дополнительное разбавление потока Q< выходящего из камеры 6. Суммарное разбавление для смеси, поступающей в кювету 3, равно 60. При концентрации СО в линии 8 до 0,6Х в сравнительную кювету 3 поступает смесь с концентрацией до 0,01 СО, а в измерительную кювету 2 — до 0,015Х СО, т.е. на вход усилителя (не показан) газоанализатора 1 поступает сигнал, соответствующий концентрации до 0,005Х

СО, что исключает зашкаливание газоанализатора 1 и позволяет производить измерение концентрации СО до 0,6Х.

При уменьшении содержания СО в анализируемой смеси до величины менее

0,2Х. процесс повторяется в обратном

136147 порядке: пороговое устройство 10 вырабатывает сигнал, поступающий на коммутатор 11, который переключает газовый переключатель 12 в первое по5 ложение, и система переходит в режим измерения в основном дипаэоне.

Система по второму варианту работает следующим образом (фиг. 2).

При измерении в основном диапазоне 10 переключатель 12 закрыт. Анализируе мая газовая смесь от линии 8 проходит дроссель 16, камеру 7 и сбрасывается в атмосферу. Нулевой газ от линии 9 поступает к формирователю 20 потоков, 15 из которого один поток с выхода 21 проходит камеру 6 диффузионного разбавителя 4, а другой с выхода 23 камеру 27 диффузионного раэбавителя?5, Части этих потоков величиной порядка 10% проходят отверстия 24 и 29 и сбрасываются в атмосферу ° Зжектор 19 просасывает нулевой газ с продифундировавшим через мембрану 5 контролируемым компонентом (окисью углерода) 25 из камеры 6 через измерительную кювету 2 и дроссель 17, а нулевой гаэ, не содержащий контролируемого компонента, — из камеры 27 через сравнительную кювету 3 и дроссель 18, затем оба потока сбрасываются, Дроссели 17 и 18 служат для установления величины расходов через кюветы 2 и 3, Коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 4 доводится до необходимой величины изменением расхода ну35 левого газа, поступающего с формирователя 20 потоков. В рассматриваемом примере коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 4 устанавливается равным 40. В измерительную кюве- ту 2 поступает смесь с концентрацией до 0,005 СО, в сравнительную кювету 3 - нулевой газ, не содержащий СО.

Газоанализатор 1 иэмеряет концентрацию СО в режиме прямого измерения.

В диапазоне перегрузки, например, при отравлении катализатора концентрация СО в линии 8 приближается к 50

0,2 и в измерительной кювете 2 к

0,0005%. Пороговое устройство 10 вырабатывает сигнал, поступающий на коммутатор 11, который открывает переключатель 12. Анализируемая газо- 55

У вая смесь от линии 8 через дроссель

30 и переключатель 12 начинает поступать в камеру 28 и далее на сброс в атмосферу.

1 6

Диффундирующий через мембрану 26 измеряемый компонент поступает в поток нулевого газа, проходящий через камеру 27 и сравнительную кювету 3.

Гаэоанализатор 1 начинает работать в дифференциальном режиме. В рассматриваемом примере коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 25 устанавливается равным 60. При концентрации СО в линии 8 до 0,6% в сравнительную кювету 3 поступает смесь с концентрацией до 0,01% СО, а в измерительную кювету 2 — до 0,15

СО, т.е. на вход усилителя (не показан) гаэоанализатора 1 поступает сигнал, соответствующий концентрации до

0,005 СО, что исключает эашкаливание прибора и позволяет производить измерение и регистрацию концентрации СО до О,б .

При уменьшении содержания СО в анализируемой смеси до величины менее

0,2 процесс повторяется в обратном порядке: пороговое устройство 10 вырабатывает сигнал, поступающий на коммутатор 11, который закрывает переключатель 12, и система переходит в режим измерения в основном диапазоне, работа в котором описана.

Таким образом, предлагаемая система при выбросах больших концентраций определяемого компонента автоматически увеличивает диапазон измерения.

Аналогичные задачи имеют место при контроле отходящих газов в производстве аммиака, уксусной кислот и т.д.

Благодаря наличию дросселя 16, развязывающего по давлению линию 8 от камеры 7, отверстию 24, сообщению камер 6 и 7 с атмосферой и применению отсоса через дроссели 17 и 18 эжектором 19 давление по обе стороны мембраны 5 при переключениях остается стабильным и близким к атмосферному, что стабилизирует процесс диффузии на мембране 5 и повышает точность измерения.

Подстройка основного диапазона измерения осуществляется изменением первого потока Q<,нулевого газа, поступающего. с выхода 21, а диапазон перегрузки — изменением третьего потока Q нулевого газа, поступающего с выхода 23, причем должны соблюдаться следующие соотношения между потоками:

Q< Q +Q4 Q Q Qç Я6

1361471

В предлагаемой системе настройка какого-либо из диапазонов измерений не влияет на настройку другого диапазона, поэтому диапазоны измерений мо5 гут быть настроены с высокой степенью точности при минимальных".. трудоемкости и времени настройки.

Во втором варианте диффузионные разбавители 4 и 25 включены парал- 10 лельно, Настройка расхода нулевого газа через диффузионный разбавитель 4 или 25 никак не влияет на расход через другой диффузионный разбавиф тель, поэтому в предлагаемой системе коэффициенты разбавления диффузионных разбавителей, а следовательно, диапазоны измерений могут быть настроены с высокой степенью точности при минимальных трудоемкости и времени 20 настройки.

В предлагаемой системе через камеру 6 (27) в обоих режимах непрерывно прокачивается поток нулевого га- 25 за, поэтому в момент переключения газового переключателя 12 в камере 6 (27) не может быть накопления повышенной концентрации определяемого компонента, а следовательно, не мо- gp жет быть ложного сигнала порогового устройства 10, возвращающего ошибочно газовый переключатель 12 в исходное положение. Таким образом, предлагаемая система по сравнению с известной обладает повышенными точностью и надежностью.

Формула изобретения

Система газового анализа, содержащая газоанализатор с измерительной и сравнительной кюветами, диффузионный разбавитель, внутренний объем которого разделен проницаемой мембраной на две камеры, первая из которых связана с линией подачи анализируемой смеси и с атмосферой, а выход второй камеры подключен к измерительной кювете газоанализатора, линию подачи нулевого газа, соединенную со сравнительной кюветой газоанализатора выход которого связан через пороговое устройство с управляющим входбм коммутатора, подключенного к газовому переключателю, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с. целью повышения точности измерения, система дополнительно содержит формирователь потока нулевого газа, перный выход которого соединен с входом второй камеры диффузионного разбавителя, второй выход формирователя связан с атмосферой и через нормально открытый канал газового переключателя со сравнительной кюветой, при этом выход второй камеры диффузионного разбавителя дополнительно соединен через нормально закрытый канал газового переключателя со сравнительной кюветой анализатора, а камеры диффузионного разбавителя связаны между собой через отверстие в мембране вблизи вы. ходов камер, 1361471

Составитель Т,Голеншина

Техред А.Кравчук Корректор И.Зрдейи

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 6219/44 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4