Флуоресцентный газоанализатор для измерения микроконцентраций сернистого газа и сероводорода Советский патент 1992 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к технике аналитического приборостроения, а конкретно к флуоресцентным газоанализаторам,которые могут быть использованы для санйтар- но-экологическогомониторинга

атмосферного воздуха.

Известен анализатор сернистого газа и сероводорода, принцип работы которого состоит в измерении с помощью ИК- или УФ- метода содержания 302 в анализируемом газе и добавки SOa после преобразования HaS в SOa в результате прохождения анализируемого газа через подогреваемый реактор, заполненный каталитически активным кристаллическим NIS04.

Однако, известный анализатор непри- годец для контроля микроконцентраций HaS и SOa в атмосферном воздухе вследствие недостаточной чувствительности и зна;

чительной погрешности, обусловленной выделением SOa в результате термического разложения NiS04.

Наиболее близким к изобретению является флуоресцентный двухканальный анализатор микроконцентраций SOa и HaS в атмосферном воздухе, содержащий флуоресцентный детектор, соединенный входом с термокаталитическим преобразователем HaS в SOa. заполненным катализатором на основе пятиокиси ванадия.

Известный анализатор позволяет контролировать содержание SOa и HaS в атмосферном воздухе на уровне предельно допустимых концентраций.

Однако, при длительной работе (особенно при наличии в атмосферном воздухе раз- личных углеводородных соединений) окисно-ванадиееый катализатор снижает

СЛ

сл

„™А

СО

ю

свою активность, что вносит погрешность в измерения по каналу HaS.

Для проверки работоспособности термокаталитического преобразователя N28 рекомендуется использовать контрольную газовую смесь с аттестованным содержанием НзЗ.

Необходимость в применении указанной газовой смеси увеличивает материальные и трудовые затраты на проверку работоспособности термокаталитического преобразователя-.

Цель изобретения - снижение материальных tf трудовых затрат на проверку рабо- тоспособности термокаталитического преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в флуоресцентном газоанализаторе для измерения микроконцентраций сернистого газа и сероводорода, включающем блок подготовки анализируемой газовой пробы, связанный с термокаталитическим преобразователем сероводорода в сернистый газ, содержащем окисно-ванадиевый катализатор и установленным на входе флуоресцентного детектора, блок подготовки пробы и термокаталитический преобразователь соединен через ультрафиолетовый озонатор, связанный через переключатель с источником питания.

Функциональная блок-схема предлагаемого газоанализатора изображена на фиг. 1 и 2.

Газоанализатор содержит блок подготовки анализируемой газовой пробы 1, включающий фильтры 2 и 3, соединенные выходами с двухпозиционным трехканаль- ным электроклапаном 4, УФ-озонатор 5, термокаталитический преобразователь 6, установленный на входе флуоресцентного детектора 7, при этом УФ-озонатор 5 через переключатель 8 связан с источником питания 9.

Газоанализатор работает следующим образом.

В режимах измерения S02 или H2S, задаваемых циклической работой электроклапана 4, анализируемый воздух проходит поочередно через фильтры 1 или 2, которые избирательно поглощают HaS или S02 соответственно. Далее анализируемый газ через отключенный переключателем 8 от источника питания 9 УФ-озонатора поступает в термокаталитический преобразователь 6, в котором на окисно-ванадиевом катализаторе при температуре 400 - 500°С H2S количественно (1 :1) окисляется- в S02. С выхода указанного преобразователя газовый поток направляется затем в флуоресцентный детектор 7, который вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный концентрации S02 ИЛИ H2S.

Проверка работоспособности термокаталитического преобразователя проводится

в режиме измерения Н2$ путем подключения переключателем 8 УФ-озонатора к источнику питания 9.

Увеличение показаний газоанализатора при этом будет свидетельствовать о пони0 женной эффективности термокаталитического преобразователя, потерь которой количественно можно определить по соотношению показаний газоанализатора до и после включения УФ-озонатора,

5 Если же показания газоанализатора при включении УФ-озонатора не увеличиваются, то это будет свидетельствовать о том, что преобразователь сохраняет свою работоспособность, т, е. преобразование Й2$ в

0 S02 находится на прежнем уровне.

В основу предложенного технического решения положена установленная авторами способность озона, образующегося под воздействием УФ-облучения анализируе5 мого воздуха, количественно (1 : 1) в газофазных условиях окислять H2S в S02 при температурах 400 - 500°С.

Поскольку указанный температурный интервал совпадает с диапазоном рабочих

0 температур окисно-ванадиевого катализатора, то недоокислившаяся из-за снижения эффективности этого катализатора часть Н2$ при наличии озона преобразуется в S02, что и приведет к росту выходного сиг5 нала газоанализатора.

Снижение материальных и трудовых затрат на проверку работоспособности термо- каталитического преобразователя обеспечивается за счет отказа от примене0 ния контрольной газовой смеси с аттестованным содержанием H2S, а также минимальными затратами на техническое обслуживание УФ-озонатора.

Пример, Предложенное техническое

5 решение экспериментально проверено с помощью промышленного флуоресцентного газоанализатора сернистого газа 1 типа 667 ФФ 01, к входу которого были подключены термокаталитический преобразова0 тель2, УФ-озонатор Зс источником питания 4 и переключателем 5, а также генератор анализируемой газовой смеси, состоящий из капиллярного разбавителя 6 и баллонов 7, 8 с исходной газовой смесью Н2$ + N2 и

5 чистым воздухом (фиг. 2)

УФ-озонатор 3 построен на базе ртутной лампы ДРТ-230, в которой под воздействием импульсов высоковольтного напряжения возбуждался барьерный разряд.

Производительность указанного озонатора составляла 20 ±2 ррт озона при объемной скорости газового потока 1 л/мин.

В качестве катализатора окисления HaS в S02 применяли пятиокись ванадия, нане- сенную на природный кварцевый песок.

Рабочая температура в каталитическом реакторе составляла 400 ±5)°С.

Проводилась проверка влияния озона на работу свежеприготовленного, а также искусственно состаренного /205-катализа- тора. Степень преобразования Н2$ в $0г в первом случае составляла 0,98 ±0,02, во втором-0,82±0,02.

Результаты измерения концентрации HaS (ppm)в газовых смесях 1,2,3с применением свежеприготовленного и состаренного катализаторов приведены в таблице, из кото рой-следует: озонирование анализируемого воздуха не оказывает заметного влияния на эффективность работы свежеприготовленного катализатора; в случае состаренного- (неработоспособного) катализатора озонирование анализируемого воздуха повышает эффективность прёоб- разования Н2$ в S02, что проявляется в увеличении показаний газоанализатора при включении озонатора,:

Следовательно, увеличение показаний газоанализатора при включении УФ-озона- тора однозначно свидетельствует о потере работоспособности катализатора.

Таким образом, УФ-озонатор, установленный на входе термокаталитического преобразователя, позволяет оперативно, не прекращая работы газоанализатора, и с минимальными затратами про вёр ить работоспособность указанного преобразователя.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Флуоресцентный газоанализатор для измерения микроконцентраций сернистого газа и сероводорода, включающий блок отбора анализируемой газовой пробы, связан- ныйстермокаталитическим

преобразователем сероводорода в сернистый газ, содержащим окиено-ванадиевый катализатор и установленным на входе флуоресцентного детектора, о т л и ч а ю щи й- с я тем, что, с целью снижения материальных и трудовых затрат Ва пр оверку работоспособности термокаталитического преобразователя, блок отбора пробы и термоэлектрический преобразователь соединены через ультрафиолетовый озонатор, связанный через переключатель с источником питания. ; .. : , -

Флуоресцентный газоанализатор для измерения микроконцентраций сернистого газа и сероводорода в атмосферном воздухе содержит флуоресцентный детектор с термокаталитическим преобразователем сероводорода в сернистый газ на основе окиснованадиевого катализатора. На входе преобразователя установлен ультрафиолетовый озонатор, снабженный переключателем электрического напряжения. 1 табл , 2 ил.

Фие.1

Е

Фиг. 2