Способ определения концентрации сажи в газах

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКО.МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 763787 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 14.0277 (21) 2452507/23-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 150980 (51)М. Нл.з

G 01 Н 31/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

{53) УДН 543. .544(088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Л. Волосова и О.И. Демочка (71) Заявитель (54),СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ САЖИ В ГАЗАХ

Изобретение относится к анализу газов и может быть использовано для определения содержания сажи (днмности) в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания и дымовых 5 газах.

Состав отработавших газов в дви- гателях внутреннего сгорания можно разделить на две группы веществ: первая группа — газообразные вещества, 10 вторая — аэрозоли — совокупность твердых и жидких продуктов неполного сгорания топлива и масла, обуславливающих так называемую дымность.

По своему составу укаэанные аэроэо- 15 ли (дымность) представляют собой взвесь частиц сажи (углерода с углеводородными остатками) с примесью углеводородов и паров воды. При этом содержание сажи в отработавших газах 2О является основным показателем, определяющим их дымность. Для гигиенической оценки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и характеристики совершенства его рабо-25 чего процесса содаржение сажи также имеет наиболее важное значение среди всех компонентов аэрозолей.

Известен способ определения сажи в газовом потоке, при котором содер- ЗО жанне сажи в анализируемой смеси определяют количественно по привесу фильтра (11 .

Однако указанный способ обеспе-. чивает удовлетворительную точность измерения лишь при высокой концентрации сажи в газовом потоке. Применение этого способа при оценке содержания сажи в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания и дымовых выбросах не.представляется целесообразным; так как весовая доля частиц топлива, масла и воды значительно превышает долю сажи, и погрешность измерения в этом случае может превьхиать 50%.

Известен также фильтрационный способ определения сажи в газах, в котором отработавшие газы пропускают через фильтр и фотометрически определяют степень его черноты (2) .

Однако этот способ дает информа" цнв лишь об относительной величине дымностн отработавших газов в процентах условной шкалы и не позволяет получить истинное содержание сажи в продуктах сгорания.

Наиболее близким к предлагаемо" му является способ определения коицентрации сажи в газах путем про763787 измерения которого на 2-3 порядка выше точности измерения фотоэлектрического устройства.

Пример. При анализе выбросов иэ дизеля пропускают дозированный объем отработавших газов через фильтр при 235-240 С. Затем фильтр с осевшей на нем пробой нагревают при избытке кислорода до температуры горения сажи (1000-1100oC). Полученную газовую смесь, содержащую двуокись углерода, азот и кислород, гидрируют при 350 С над никелевым катализатором. Образовавшуюся смесь метана т азота и паров воды осушают и подают в пламенно-ионизационный анализа15 тор. Шкала показывающего прибора отградирована в мг сажи на литр отработавших газов.

Преимущества способа определения содержания сажи по сравнению с из20 вестными способами заключаются в повышении точности определения за счет выделения истинной сажи в 8-10 раэ и применении пламенно-иониэационного устройства — на 2-3 порядка; сопоста25 вимости результатов анализа газов эа счет получения количественных значений содержания сажи вместо условных единиц относительной шкалы дымности; возможности проведения достоверных балансных расчетов (по углероду) процесса горения топлива с учетом результатов анализа всех углеродсодержащих компонентов (газообразных, жидких и твердых).

Формула изобретения

Способ определения концентрации сажи в газах путем пропускания через

40 фильтр доэированного объема газа и регистрации количества сажи на фильтре, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения содержания сажи, пропускание ra45 за проводят при температуре ниже температуры самовоспламенения сажи, но выше температуры кипения углеводородов, которые содержатся в газовой смеси, фильтр с осевшей на нем сажей

5О сжигают в избытке окислителя, полученную газовую смесь гидрируют до метана, измеряют его содержание, по которому судят о концентрации сажи в газах.

Источники информации, 55 принятые во внимание. при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 482б59, кл. G 01 и 21/12, 1974.

2. Описание способа и устройства дымометра фирмы Bosch (ФРГ) марки щ Е FAR (прототип) °

ВИИИПИ Заказ 6597/15 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, r. пускания через фильтр доэированного объема газа и. регистрации количества сажи на фильтре (2).

Недостатком этого способа является то, что при контроле отработавших газов, где количество этих частиц соизмеримо с количеством частиц сажи, погрешность измерения может достигать 30-40%, так как способ не достаточно точен.

Цель изобретения — повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что пропускание газа проводят при температуре ниже температуры самовоспламенения сажи, но выше температуры кипения углеводородов, содержащихся в газовой смеси, фильтр с осевшей на нем сажей сжигают в избытке окислителя, полученную газовую смесь гидрируют до метана и измеряют его содержание, по которому судят о концентрации сажи.

Способ осуществляют следующим образом.

Пропускание газов при температуре выше температуры кипения углеводородов дает возможность пропустить сквозь фильтр все жидкие углеводороды, содержащиеся в отработавших газах, и получить чистую пробу беэ примесей. Верхний предел — ниже температуры самовоспламенения сажи— гарантирует отсутствие потерь сажи, которые могли бы иметь место при дальнейшем повышении температуры.

Фильтр с сажей нагревают при избытке окислителя, например кислорода, до температуры горения сажи. Полученную газовую смесь подвергают конверсии, например гидрируют, до получения метана и подают в высокочувствительный анализатор, например пламенно-иониэационный, сигнал которого пропорционален содержанию углерода в анализируемой смеси, т.е. пропорционален содержанию сажи в отработавших газах. Шкалу анализатора градуируют в единицах весовой концентрации сажи.

Применение этого способа позволяет испарить и пропустить сквозь фильтр, без осаждения на нем, жидкие частицы топлива, углеводородов и воды, оставив на фильтре частицы сажи. Таким образом, проба на фильтре содержит только частицы сажи, что увеличивает достоверность пробы и примерно в 8-10 раз, повышает точность определения содержания сажи.

Дальнейшие преобразования выделенной сажи позволяют применить высокочувствительный анализатор (например пламенно-ионизационный), точность

Ужгород, ул. Проектная, 4