Система газового анализа Советский патент 1987 года по МПК G01N1/22 

ним выходным патрубком 15, С содер жит три дросселя 16, 17 и 18, эжектор 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 разбавителя 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 разбавителя 4, выход кото1

Изобретение относится к области газового анализа с помощью газоанализаторов, имеющих измерительную и сравнительную кюветы, преимущественно к средствам контроля химического состава газов в технологических линиях, Б выбросах вредных веществ в атмосферу и может найти применение, например р при контроле окиси углерода в выбросах и-в воздухе производствен- помещений химических комбинатов.

Целью изобретения является повьппение точности измерений и повьшение надежности установки.

На фиг„ 1 представлена блок-схема системы газового 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 7j линию 8 подачи анализируемой газовой CMecHj линию 9 нулевого газа, пороговое устройство 10, через кото- рое выход газоанализатора 1. связан с коммутатором 11, подключенным к управляющему входу газового переключателя 12, имеющего нормально открытьш канал 13 и нормально закрытый канал 14, связанные с выходным патрубком 15 дроссели 16 18, побудитель расхода /эжектор) 19 и формирователь 20 пото-

рой 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 разбавителя 4, выход 22 - с каналом 13 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 соеди-- нены 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 отклоняться от оптимальных значений. Оптимальным является ход процесса, при котором в отходящем газе достигается минимальное содержание окиси углеро- да (0,12%). Значения концентрации окиси углерода в условиях переменных нагруз.ок непрерывно меняются, но не превышают 0,2% СО. Достижение оптимального технологического режима очистки возможно при наличии непрерывного контроля отходящих газов как в области, близкой к оптимальной (до 0,2% со), так и при значительных увеличениях концентрации (до 0,6% СО). При каталитической очистке отходящие газы являются горячими парогазовыми смесями при контроле которых целесообразно использовать диффузионное разбавление. Конкретно для анализа СО в отходящих газах применен оптико-акустический газоанализатор ГИП Ю МБ со шкалой 0-0,005% СО. Диапазон измерения концентрации СО в отходящих газах разбит на два участка: основной диапазон 0,0-0,2% и диапазон перегрузки

0,2-0,6%. 1

Рассмотрим работу системы по первому варианту.

При измерении в основном диапазоне канал 13 газового переключателя 12 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 Qj нулевого газа с выхода 22 поступает в канал 13 газового переключателя 12,. а часть его сбрасывается в атмосферу. Третий поток Qj нулевого газа, выте-- кающий с выхода 23, смешивается с потоком р4, вытекающим из патрубка 15, и поступает в сравнительную кювету 3,

Эжектор 19 просасывает нулевой газ с продиффундировавщим 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 Q и Qg 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 примере коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 4 устанавливается .равньм 40. В измерительную кювету 2 поступает смесь с концентрацией до 0,005% СО, в сравнительную кювету 3 - нулевой газ, не содержащий СО. Газоанализатор

1 измеряет концентрацию СО в режиме прямого измерения.

В диапазоне перегрузки, например, При стравлении катализатора концентрация СО в линии 8 приближается

к 0,2% и в измерительной кювете 2 она приближается к 0,005%. Пороговое устройство 10 вырабатывает сигнал, поступающий на коммутатор 11, который переводит 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 продиф- фундировавшим в него анализируемым

компонентом поступает с расходом Q через канал 14 на выход газового переключателя 12, где он смешивается с третьим потоком нулевого газа Qj, 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 потокаQ

нулевого газа, поступающего с выхода 23, в два раза меньше расхода Q, выходящего из патрубка 15. Происходит дополнительное разбавление потока Q4 выходящего из камеры 6. Суммарное

разбавление для смеси, поступающей в кювету 3, равно 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 0,015% СО, т.е. на вход усилителя (не показан) газоанализатора 1 поступает сигнал, соответствующий концентрации до 0,005 СО, что исключает зашкаливание газоанализатора 1 и позволяет производить измерение концентрации СО до 0,6%. При уменьшении содержания СО в анализируемой смеси до величины менее 0,2% процесс повторяется в

5136

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

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

При измерении в основном диапазоне переключатель 12 закрыт. Анализируемая газовая смесь от линии 8 проходит дроссель 16, камеру 7 и сбрасывается в атмосферу. Н левой газ от линии 9 поступает к формирователю 20 потоков, из которого один поток с выхода 21 проходит камеру 6 диффузионного разбавителя 4, а другой с выхода 23 - камеру 27 диффузионного разбавителя 25. Части этих потоков величиной порядка 10% проходят отверстия 24 и 29 и сбрасываются в атмосферу. Эжектор 19 просасывает нулевой газ с продифун- дировавшим через мембрану 5 контролируемым компонентом (окисью углерода) из камеры 6 через измерительную кювету 2 и дроссель 17, а нулевой газ, 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 ц необходимой величины изменением расхода нулевого газа, поступающего с формирователя 20 потоков. В рассматриваемом примере коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 4 устанавливается равным 40. В измерительную кювету 2 поступает смесь с концентрацией до 0,005% СО, в сравнительную кювету 3 - нулевой газ, не содержащий СО. Газоанализатор 1 измеряет концентрацию СО в режиме прямого измерения,

В диапазоне перегрузки, например, при отравлении катализатора концентрация СО в линии 8 приближается к 0,2% и. в измерительной кювете 2 к 0,0005%, Пороговое устройство 10 вы- рабатьшйет сигнал, поступающий на коммутатор 11, который открывает переключатель 12. Анализируемая газовая смесь от линии 8 через дроссель 30 и переключатель 12 начинает поступать в камеру 28 и далее на сброс в атмосферу.

4716

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

5 СО, т.е. на вход усилителя (н е показан) газоанализатора 1 поступает сигнал, соответствующий концентрации до 0,005% СО, что исключает зашкаливание прибора и позволяет производить

0 измерение и регистрацию концентрации СО до 0,6%.

При уменьшении содержания СО в анализируемой смеси до величины менее 0,2% процесс повторяется в обратном

5 порядке: пороговое устройство 10 вырабатывает сигНсШ, поступающий на коммутатор 11, который закрывает переключатель 12, и система переходит в режим измерения в основном диапазо0 не, 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 остает- с.я стабильным и близким к атмосферному, что стабилизирует процесс диффузии на мембране 5 и повышает точность измерения.

Подстройка основного диапазона из- 0

мерения 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, Qf+Q4; Qz Q4+Q3 Q6.

5

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

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

В предлагаемой системе через камеру 6 (27) в обоих режимах непрерывно прокачивается поток нулевого га- за, поэтому в момент переключения газового переключателя 12 в камере 5 (27) не может быть накопления повы- шейной концентрации определяемого компонента, а следовательно, не мо- 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 входом коммутатора, подключенного к газовому переключателю, отличающаяся тем, что, с.целью повьше- ния точности измерения, система дополнительно содержит формирователь потока нулевого газа, первый выход которого соединен с входом второй камеры диффузионного раабавителя, 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 ходов камер.

Фиг, 2

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