Способ анализа состава газа Советский патент 1983 года по МПК G01N23/06 G01N21/61 

Изобретение относится к способам анализа состава газообразных продуктов и сырья и может быть использовано в газодобывающей, газопе рерабатывающей, нефтехимической и металлургической промышленности. Современные способы анализа состава газа с использованием излучени предполагают поддержание заданной температуры или давления исследуемого газа, или их учет. Известен способ состава анализа газа, заключающийся в просвечивании световым излучением проточной кюветы с исследуемым газом и герметизированной кюветы с эталонным газом в котором учет изменения температуры исследуемого газа-осуществляется путем введения в плечо отношений мо товой схены измерений термозависимого сопротивления СООсновными недостатками этого способа являются неизбежная погрешность при анализе газов в широком температурном диапазоне, так как температ;урный коэффициент, расширения идеального и реального газо отличается по своей величине, а также необходимость поддержания заданной, величины давления анализируе мого 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 мо нохроматического излучения и регист рации потоков прошедших через эти кюветы излучений LZ. П.огрешнос;ть анализа этим способо во многом определяется колебаниями температуры анализируемого газа, так как температура эталонного газа равна температуре окружающего возду ха. Целью изобретения является повыш ние точности анализа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу анализа состава газа, заключающемуся в последовательном .облучении 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 используемого вида излучения абсорбционными свойствами через третью, проточную кювету, этот газ поддерживают при одинаковых с анализируемым raisoM температуре и давлении, облучают третью кювету, регистрируют поток прошедшего через эту кювету излучения, а о содержании определяемого компонента судят по значению отношенияev.t)A Ч||)А где N , N2, потоки излучения, зарегистрированные после прохождения соответственно проточной кюветы с анализируемым газом , герметичной кюветы с эталонным газом и проточной кюветы с газом, имеющим известные абсорбционные 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 -зави оимость отношения ---потоков из.пучения после прохождения проточной, кюветы с анализируемым газом (N) и герметичной кюветы с эталонным газом (Ы) от значения отношения давления анализируемого газа к его температуре для 10% (кривая 8) и 20% (кривая 9) содержания сероводорода в воздухе; на фиг. 3 - зависимость аналитического параметра 4 tM( от того же параметра для тех же содержаний сероводорода в воздухе (10% .- кривая 10; 201 - кривая 11). Схема содержит теплообменник 1, источник излучения 2, проточную кювету 3 с исследуемым газом; герметизированную ккзвету А с эталонным газом, проточную кювету 5 с газом, имеющим известные абс9рбционные 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 ус3тановлены и зафиксированы против о ной из кювет. Исследуемый газ и газ с известными для данного вида излучения а6сорб11ионными свойствами проходят че рез теплообменник 1, соответствующие газовые кюветы 3 и , поступают на устройство 7, выравнивающее давление этих газов, и выбрасываются в атмосферу или отводятся в газопровод. Все три кюветы З, и 5 в любой посл овательности поочередно просвечиваются излучением с одновременной регистрацией потоков излучения на выходе кювет, а о концентрации судят по значению соо 5(Ма1Н,ТИ-А ношения t«(4i/N,)AСущность способа анализа состава газа поясняется следующим образом. Потоки излучения N, N, зарегистрированные после прохождения им соответствующих кйвет с газами, определяются следующим образо Ц Моехр р,) (- JiMa-), Ы,;-Ноеур ( ), - поток излучения, зарегистрированный на выходе кювет из газа; .1Лз,Ч массовый коэффициент ослабления излучения, соответственно опреде ляемый компонент эталонным газом, газом с известными свойствами и газовым остатком 1 М М, молярная масса га за, соответственно определяемого компонента, эталонного газа, газа с известными свойствамии газо вого остатка, кг/моль; 2 С - объемная долевая концентрация определяемого компонента; . , Р - давление газа, Па; Т - температура газа, d - толщина газового слоя, м; R - газовая пЬстоянная, 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. V о - А ) , ( где А - постоянная , характеризующая степень ослабления излучения, 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 /eH Ha/N04A. Ms /HMi ,,i/N,,HAr -Oi ,-Д,Мо N0 + А / , (5) . Из этого выражения видно,, что получаемая информация о концентрации компонента не зависит от температуры и давления исследуемого газа. 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 ааку умно-плотного бериллия толщиной 0,15 мм и снабжены многокапиллярными коллиматорами, расположенными внут-ри них. в качестве излучателя используется поверхностный источник железа-55 активностью 50 мКи, изготовленный в форме диска с эффективной поверхностью 500 в качестве детектора излучения - сцинтилляционный счетчик с фотоэлектронным умножи;тег.зм ФЭУ-85 и сцинтиллятором Nal/Tl/ диаметром 30 и толщиной 1 мм.

510121

Для выравнивания температуры и давления анализируемого газа и газа с известными для используемого вида излучения абсорбционными свойствами используют газовый теплообменник и s дрексельное устройство соответственно. Для регистрации квантов и обработки информации применяют типовые блоки и МЭВМ типа Электроника 53-21.

Апробирование производят на ис- Ю кусственно приготовляемой смеси сероводорода с воздухом. В качестве газа G известными абсорбционными свойствами для данного вида излучения используют очищенный воздух. Герме- ts тизированная отпаянная кювета, заполненная сухим воздухом при 291 К и давлении ЮОбОО fla (75,7мм рт.ст.).

12«

тщательно выверена по своим абсорбционным свойствам.

Как видно из зависимости (фиг.2} при определении концентрации сероводорода по способу-прототипу аналитический параметр (ивместе с ним результат анализа) существенно зависит от давления и температуры аналиг зируемого газа.

Таким образом, использование предложенного способа анализа позволяет существенно снизить погрешность определения концентрации сероводорода, обусловленную колебаниями этих дестабилизирующих факторов (см.фиг.З Это позволяет с успехом применять предложенный способ анализа в производственных условиях.

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

W

т

т

Риг

11

I

3W

. 60 p,Jja

т. Т