Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючей смеси

 

Изобретение относится к области газоаналитического приборостроения и может быть использовано при термохимических методах анализа для измерения концентраций горючих смесей в процессах получения бензинов и сжиженного газа на нефтеперераИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано при термохимических методах анализа для измерения концентраций компонентов горючих смесей в процессах получения бензинов и сжиженного газа на нефтеперерабатывающих предприятиях, в энергетике и других отраслях промышленности . Целью изобретения является повышение селективности,чувствительности и точности измерений. батывающих предприятиях в энергетике и других отраслях промышленности. Цель - повышение селективности, чувствительности и точности измерений. Способ заключается в удалении из смесей перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента и измерения концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности датчика. Температура поверхности меньше температуры окисления любого из сопутствующих компонентов с более высокими температурами окисления, выжигание неизмеряемых компонентов проводят на нагреваемой каталитически активной, газопроницаемой поверхности камеры датчика. 1 ил. Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючей смеси заключается в удалении из смеси перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной поверхности , температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, и измерении концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхно Ј О 00 N3 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (E () (51)5 G 01 N 27/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685364/25 (22) 28.04,89 (46) 30.09.91. Бюл. N. 36 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР и Гурьевский химический завод им.

50-летия Октябрьской революции (72) Б.M.Ëèñîãîð, А,В,Примак, А.С.Бурдейный, 3.Г.Бобохидзе, Э.M.Þãàé и А,P.Çóáêo (53) 543.274 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М

960610, кл. G 01 N 27/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1125526, кл. G 01 N 27/16, 1984. (54) СПОСОБ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ

ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ (57) Изобретение относится к области гаэоаналитического приборостроения и может быть использовано при термохимических методах анализа для измерения концентраций горючих смесей в процессах получения бензинов и сжиженного газа на нефтеперераИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано при термохимических методах анализа для измерения концентраций компонентов горючих смесей в процессах получения бензинов и сжиженного rasa на нефтеперерабатывающих предприятиях, в энергетике и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение селективности, чувствительности и точности измерений. батывающих предприятиях в энергетике и других отраслях промышленности. Цель— повышение селективности, чувствительности и точности измерений, Способ заключается в удалении из смесей перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента и измерения концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окис- ления на каталитически активной поверхно- сти датчика, Температура поверхности меньше температуры окисления любого из сопутствующих компонентов с более высокими температурами окисления, выжигание Я неизмеряемых компонентов проводят на нагреваемой каталитически активной, газопроницаемой поверхности камеры датчика. а

1 ил. 0

Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючей смеси заключается в удалении из смеси перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, и измерении концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхно1681219 сти (КАП) датчика, температура которой меньше температуры окисления сопутствующего компонента с более высокой температурой окисления.

Датчик помещают в камеру с гаэонепроницаемой стенкой с каталитически активной поверхностью, нагревают эту поверхность, выжигание неизмеряемых компонентов проводят на этой поверхности камеры датчика, каталитическая активность которой не превышает каталитической активности поверхности датчика.

Сущность способа состоит в следующем, Анализируемую смесь горючих компонентов разбавляют газом-окислителем, наи ример воздухом, до суммарной концентрации горючих компонентов в газовоздушной смеси равной преимущественно

1-2 об, j. Газовоэдушную смесь подают к реакционной камере термокаталитического датчика. Реакционную камеру выполняют d"".oïðoHèöàåìoé, например пористой. Поверхность камеры пропитывают катализатором, например платино-палладиевым.

Камеру датчика нагревают (например, с помощью нагревателя, встроенного в стенку камеры) до температуры, не превышающей температуру начала окисления (т,н.о.) измеряемого компонента и с помощью катализатора, нанесенного на поверхность газопроницаемой камеры, выжигают низкот мпературные сопутствующие компоненты анализируемой смеси, В реакционной камере устанавливают термокаталитический датчик, например, выполненный в виде цилиндра со встроенным в него нагревателем — термометром. На поверхность датчика также наносят катализатор, например платино-палладиевый.

Датчик нагревают до температуры окисления измеряемого компонента, Рабочие температуры камеры и датчика стабилизируют путем регулирования тока (напряжения), раздельно подводимых к их нагревателям.

При подаче к камере датчика газовоздушной анализируемой смеси неизмеряемые низкотемпературные компоненты выжигают на поверхности (и/или к стенке) камеры. Появляющийся при этом тепловой аффект выжигания (повышение температуры к.а.п. камеры) компенсируют путем уменьшения тока (напряжения), подаваемого на нагреватель камеры.

Оставшуюся смесь диффузионным путем через стенку камеры подают к к.а.п, датчика, Измеряемый компонент смеси окисляют с помощью нанесенного на поверхность датчика катализатора. Поя вившийся при этом тепловой эффект (повышение тем5

55 пературы датчика) компенсируют путем уменьшения тока(напряжения), подводимого к нагревателю датчика. По уменьшению тока (напряжения) на нагревателе датчика судят о концентрации измеряемого компонента, Рабочую температуру датчика выбирают таким образом, чтобы на нем

"подгорали" высокотемпературные сопутствующие компоненты анализируемой смеси.

Перед измерениями датчик калибруют путем подачи к нему эталонной гаэовоздушной смеси, содержащей заданную концентрацию измеряемого компонента, например, 1 об. .

На чертеже показано устройство, с помощью которого реализуют способ.

На газопроницаемой, например цилиндрической, стенке 1 камеры датчика с нанесенным на нее катализатором установлен нагреватель 2 камеры датчика. Термокаталитический датчик 3 со встроенным в него нагревателем — термометром 4 закреплен в тепло- и электроизоляционных торцовых стенках 5 реакционной камеры, в месте 6 крепления выводов нагревателя — термометра 4.

Термокаталитический датчик 3 формируют в виде цилиндра из окиси алюминия диаметром 1,5 — 2 мм, длиной 5 — 6 мм. Внутрь датчика впрессовывают нагреватель-термометр в виде цилиндрической спирали из Зб витков платиновой проволоки диаметром

0,03 мм. Поверхность датчика пропитывают мелкодисперсным пиатино-палладиевым катализатором, Разброс размеров датчика обусловлен особенностями технологии его изготовления.

Реакционную камеру датчика формируют в виде полого цилиндра из газопроницаемого, например, пористого материала внутренним диаметром 10 — 20 мм, длиной

15 — 35 мм и толщиной 2 — 5 мм. Минимальные значения внутреннего диаметра:„еакционной камеры и ее длины ограничены требованиям равномерного распределения температуры внутри камеры и на поверхности датчика при их нагреве, а также размерэми датчика. Максимальные размеры реакционной камеры (диаметр и длина) ограничены величиной электрической мощности, расходуемой на ее нагрев до требуемой температуры, Толщину гаэопроницаемой стенки выбирают из условия практически полностью выжигания неизмеряемых горючих компонентов смеси на каталитически активной поверхности камеры и (или) в объеме ее стенки, также пропитанной катализатором, при диффузионном поступлении смеси че

1681219

Составитель В.Екаев

Техред М.Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор О.Спесивых

Заказ 3308 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 реэ стенку камеры к датчику, Так, например, при повышенных концентрациях неизмеряемых компонентов в анализируемой смеси (2-5 об. $) для полного их выжигания требуется увеличение толщины газопроницаемой 5 стенки до 5 мм.

Последовательность операций в примере реализации способа проверялась на метановодородной горючей смеси. Измеряемый компонент в этой смеси метан. Сопутствую- 10 щий неиэмеряемый компонент — водород.

Анализируемую горючую смесь разбавляют воздухом до суммарной концентрации горючих компонентов в газовоздушной смеси

1 об. ф. Температуру к.а.п. реакционной 15 камеры устанавливают и стабилизируют на уровне 100 С. Температуру к.а.п. датчика устанавливают и стабилизируют на уровне

400 С. Перед измерениями к реакционной камере подают эталонную 1 об. -ную во- 20 дородовоэдушную смесь. При этом напряжение питания нагревателя-термометра датчика остается беэ изменений. Это значит, что водород полностью "выжигается" на поверхности камеры и не поступает к 25 датчику. Это подтверждает работоспособность предлагаемого способа измерений, К реакционной камере подают и измеряют напряжение питания нагревателя — термометра датчика 0до. Затем к реакционной 30 камере подают анализируемую газовоздушную смесь. Водород этой смеси выжигают с помощью катализатора, нанесенного на поверхность газопроницаемой камеры. Метан анализируемой смеси диффузионным путем 35 через газопроницаемую стенку камеры подают к датчику и окисляют с помощью платино-палладиевого катализатора, нанесенного на поверхность датчика. Появившийся при этом тепловой эффект окисления (повышение температуры датчика) компенсируют путем умен ьшени я на и ряжения питания нагревателя — термометра датчика.

Напряжение питания датчика уменьшают до достижения ранее заданной ему температуры — 400 С. Измеряют напряжение питания нагревателя — термометра датчика

0дг при окислении метана. По разности напряжения Л0д = Одг - 0до судят о концентрации измеряемого компонента, в приведенном примере — метана.

Формула изобретения

Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючей смеси, включающий удаление иэ смеси перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной поверхности и измерение концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности датчика, температура которой меньше температуры окисления сопутствующего компонента с более высокой температурой окисления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения селективности, чувствительности и точности измерений, датчик помещают в камеру с газопроницаемой стенкой с каталитически активной поверхностью, нагревают эту поверхность, выжигание неизмеряемых компонентов проводят на этой поверхности камеры датчика, каталитическая активность которой не превышает каталитической активности поверхности датчика.