Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючих смесей Советский патент 1984 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке устройств, предназначенных для изме рения концентраций компонентов горю чих смесей термохимическим методом в процессах получения бензинов и сжиженого газа на нефтеперерабатьюающих заводах, для измерения кон центрации метана и водорода при кон роле качества сжигания топлива, а также при контроле взрьшоопасности атмосферы подземных выработок, калий ных рудников и для других целей. Известен способ термохимического газового анализа, согласно которому температуру термоэлементов датчика стабилизируют на уровне, достаточно для окисления анализируемого компонента L1 При этом горючие газы, температу ра начала окисления которых вьше стабилизированной температуры термоэлементов (газы второй группы), не окисляются на их поверхности, следовательно, не влияют на точност измерения. Однако газы, температура начала окисления (т.н.о.) которы ниже, чем у измеряемого компонента (газы первой группы), окисляются на поверхности чувствительного элемента, вызьюают паразитный сигнал датчика и увеличивают погреш ность измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ избирательного измерения концентраций компонентов горючих смесей, включакмций удаление из смесей перед анализом части сопутствую щих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на каталитически активной пове1 хности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, а измерение концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, темпера тура которой меньше температуры оки ления любого из сопутствующих компо нентов с более высокими температурами окисления С 23 Анализируемую смесь перед анализом подают в смеситель, где в строг заданной пропорции разбавляют возду хом, играющим роль окислителя, зате смесь перекачивают в термофильтр. где выжиганием из нее удаляют горючие компоненты первой группы, прорабатывают холодильником-осушителем и только после перечисленных операций охлажденную газовую смесь, не содержащую горючих газов первой группы, подают в камеру датчика, температуру термоэлементов которого поддерживают постоянной, но достаточной для термохимического преобразования анализируемого компонента и недостаточной для беспламенного окисления газов второй группы. Таким образом, избирательность анализа достигается за счет предварительного ( перед подачей в камеру датчика удаления из анализируемой смеси сопутствующих горючих газов первой группы, путем их .выжигания и устранения влияния сопутствующих газов второй группы на датчик за счет стабилизации температуры его термоэлементов на уровне, недостаточном для их окисления. Выжигание газов первой группы по Известному способу осуществляется в Специальном устройстве - термофильтре. С этой целью внутренняя полость термофильтра заполнена пористым носителем, покрытым мелкодисперсным катализатором. Температура термофильтра, при которой происходит беспламенное выжигание указанных компонентов, стабилизирована. Большие габариты термофильтра затрудняют обеспечение изотермического режима его катализатора, необходимого для эффективного выжигания мешающих компонентов без влияния на концентрацию анализируемого газа. В то же время применение термофильтра, обладающего заметным пневматическим сопротивлением в виде конструктивно обособленного от датчика узла, исключает возможность естественно (диффузионной ) подачи анализируемой смеси в камеру датчика. В результате этого возникает необходимость применения вспомогательных устройств, предназначенных для принудительной подачи анализируемой смеси (побудителей и стабилизаторов расхода газа, противопылевых фильтров и т.д. ), что усложняет газоанализатор и увеличивает трудоемкость обслуживания, снижает надежность прибора и увеличивает его погрешность из-за влияния нестабильности расхода анализируемой смеси на сигнал датчика. Цель изобретения - повышение точ ности измерения путем обеспечения возможности диффузионной подачи анализируемой смеси в камеру датчика. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу избирательного измерения концентрации ком понентов горючих смесей, включающему удаление из смеси перед анализом части сопутствующих горючих ком понентов путем их избирательного вжигания на каталитически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, и измерение концентрации анализируемого KONraoHeHTa по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, температура которой меньше температуры окисления любого из сопутствующих компонентов с боле высокими температурами окисления, в жигание неизмеряемых коьшонентов пр водят непосредственно в камере датчика, причем осуществляют его со ск ростью, превышающей скорость диффуз указанных компонентов в камеру датчика. Для обеспечения эффективного выжигания неизмеряемых компонентов и, следовательно, для устранения их влияния на точность измерения скорость выжигания этих компонентов должна быть больше максимальной ско рости их диффузии в камеру датчика. В свою очередь максимальная скорост диффузии компонентов первой группы в камеру датчика наблюдается при максимальном перепаде их концентрации (парциального давления ) между полостью камеры датчика и окружающей ее средой. Максимальный перепад концентраций этих компонентов может быть определен как разность максимальной концентрации их в окружающей среде, известной в каяздом конкретном случае и максимально допустимой концентрации этих компонентов в камере датчика, при которой погре кость измерения, обусловленная их влиянием на датчик, не превышает допустимую. На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа. Устройство содержит датчик , в состав которого входит активный тер моэлемент 2, стабилизатор 3 его тем пературы, подключенный к нему своим выходом и настроенный на температуру термоэлемента 2, достаточную для окисления измеряемого газа, но недостаточную для окисления сопутствующих газов с более высокими т.н.Ъ., компенсационный термоэлемент. А, стабилизатор 5 температуры термоэлемента 4, подключенный к нему своим выходом и настроенньй на температуру, равную температуре термоэлемента 2. Вторичный прибор 6, включенный между выходами стабилизаторов 3 и 5 температуры, термофильтр 7, в состав которого входит каталитически активная поверхность 8, ее нагреватель 9 и термометр 10 сопротивления, а также стабилизатор I 1 температуры каталитической поверхности 8 термофильтра, настроенный на температуру, недостаточную для окисления измеряемого газа, но достаточную для окисления сопутствующих газов с более низкими т1н.о., камеру 12, датчика с огнепреградителем 13 (выполненным, например, в виде пористого металлокерамического колпачка ), Устройство работает следующим образом. Анализируемая газовоздушная смесь, содержащая наряду с измеряемым компонентом сопутствующие газы, т.н.о. которых ниже и вьште, чем у него, через огнепрёградитель 13 поступает в камеру 12 датчика. Здесь на каталитически активной поверхности 8 термофильтра 7 происходит глубокое . окисление сопутствующих газов с iT.H.o. более низкими, чем у анализируемого. В результате эти газы уда1ляются из пробы анализируемой смес|1, . ограниченной объемом камеры, и не влияют на сигнал датчика. Анализируемый компонент не окисляется на каталитически активной поверхности 8 термофильтра 7, так как температура его каталитической поверхности для этого недостаточна. При этом анализируемый компонент окисляется только на каталитически активной поверхности активного термоэлемента 2 дат- . чика, температура которого достаточна для его окисления, но недостаточна для окисления сопутствующих газов с более высокими т.к.о., которые не вносят погрешность в результаты измерения.

СПОСОБ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ, включающий удаление 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 измерение концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, температура которой меньше температуры окисления любого из сопутствующих компонентов с более высокими температурами окисления, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений путем обеспечения возможности диффузионной подачи смеси, выжигание i неизмеряемых компонентов проводят непосредственно в камере датчика, iw причем осуществляют его со скоростью, превьшающей скорость диффузии указанных компонентов камеру датчика. го &I ел