Способ избирательного измерения концентрации компонентов горючих смесей

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН К АВТОРСКО ИЗМЕ ГОРЮ ЗБИРАТЕЛЬНОГОКОМПОНЕНТОВ ающий удалени изом части со компонентов и выжигания на(54)(57) СПОСОБ ИРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИЧИХ СМЕСЕЙ, вклюсмесей перед акалствующих горючихнх избирательног из ут тем ката ОСУДАРСТВЕИ.Ь Й НОМИТЕТ СССРО Девам ИЗОЬРЯТВИЧ И ОТНРЬПИй(71) Институт технической теплофизики АН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство ССС9 212609, кл. С О 1 Б 27/б, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 480964, кл. С О 1 Б 27/16, 1972.ЯО 1125529 литически активной поверхности, температуру которой поддерживают нижетемпературы начала окисления аналиэи"руемого компонента,и измерение концентрации анализируемого компонентапо тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, температура которойменьше температуры окисления любогоиз сопутствующих компонентов с болеевысокими температурами окисления,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренийпутем обеспечения возможности диффузионной подачи смеси, выжиганиенеизмеряемых компонентов проводятнепосредственно в камере датчика,причем осуществляют его со скоростью,превышающей скорость диффузии указанных комп-нентов р камеру датчика.1 11255Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке устройств, предназначенных для измерения концентраций компонентов горю 5 чих смесей термохимическим методом в процессах получения бензинов и сжиженого газа на нефтеперерабатывающих заводах, для измерения концентрации метана и водорода при конт О роле качества сжигания топлива, а также при контроле взрывоопасности атмосферы подземных выработок калийных рудников и для других целей.Известен способ термохимического газового анализа, согласно которому температуру термоэлементов датчика стабилизируют на уровне, достаточной для окисления анализируемого компонента 1 11.При этом горючие газы, температура начала окисления которых вьппе стабилизированной температуры термоэлементов (газы второй группы), не окисляются на их поверхности, следовательно, не влияют на точность измерения. Однако газы, температура начала окисления (т,н.о.) которых ниже, чем у измеряемого компонента(газы первой группы), окисляются на поверхности чувствительного элемента, вызывают паразитный сигнал датчика и увеличивают погрешность измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ избирательного измерения концентраций компонентов горючих смесей, включающий удаление иэ смесей перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного выжигания на катали- тически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, а измерение концентрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, температура которой меньше температуры окисО ления любого из сопутствующих компо" нентов с более высокими температурами окисления 2 1.Анализируемую смесь перед анализом подают в смеситель, где в строго 55 заданной пропорции разбавляют возду-. хом, играющим роль окислителя, затем смесь перекачивают в термофильтр,29 2где 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 груй 1 Ты 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 вспециальном устройстве - термофильтре. С этой целью внутренняя полостьтермофильтра заполнена пористым носителем, покрытым мелкодисперсньп катализатором. Температура термофильтра,нри которой происходит беспламенноевыжигание указанных компонентов, стабилизирована.Вольшие 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, обладакпцего 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 1,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.3 11255Цель изобретения - повышение точности измерения путем обеспечения возможности диффузионной подачи анализируемой смеси в камеру датчика.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу избирательного измерения концентрации компонентов горючих смесей, включаю- щему удаление из смеси перед анализом части сопутствующих горючих компонентов путем их избирательного вжигания на каталитически активной поверхности, температуру которой поддерживают ниже температуры нача 15 ла окисления анализируемого компонента, и измерение концечтрации анализируемого компонента по тепловому эффекту его беспламенного окисления на каталитически активной поверхности, температура которой меньше температуры окисления любого нэ сопутствующих компонентов с более высокими температурами окисления, выжигание неизмеряемых компонентов про 25 водят непосредственно в камере датчика, причем осуществляют его со скоростью, превышающей скорость диффузии 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 скорость диффузии компонентов первой группы в камеру датчика наблюдается при максимальном перепаде их концентра- ф ции 1 парциального давления )между полостью камеры датчика и окружающей ее средой, Чаксимальный перепад концентраций этих компонентов может быть определен как разность максимальной концентрации их в окружающей среде, известной в каждом конкретном случае и максимально допустимой концентрации этих компонентов в камере датчика, при которой погреш"50 ность измерения, обусловленная их влиянием на датчик, не превышает допустимую.На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа. 55Устройство содержит датчик 1, в состав которого входит активный термоэлемент 2, стабилизатор 3 его тем 29 4пературы, 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.о., компенсационный термоэлемент .4, стабилизатор 5 температуры термоэлемента 4, подключенный к нему своим выходом и настроенный 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 11 температуры каталитической поверхности 8 термофильтра, настроенный на температуру, недостаточную для окисления измеряемого газа, но достаточную для окисления сопутствующих газов с более низкими т.н.о., камеру 12, датчика с огнепреградителем 13 выцолненным, 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 выше, чем у него, через огнепреградитель 13 поступает в камеру 12 датчика. Здесь на каталитически активной поверхности 8 термофильтра 7 происходит глубокое. окисление сопутствующих газов с т.н.о. более низкими, чем у анализируемого. В результате эти газы уда 1 ляются из пробы анализируемой смеси, 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 датчика, температура которого достаточна для его окисления, но недостаточна для окисления сопутствующих газов с более высокими т,н.о., которые не вносят погрешность в результаты измерения.1125529 6 Составитель Ю.КоршуновТехред С,Мигунова Корректор А.Зимакосов Редактор А.Мотыль Заказ 8531/32 Тираж 822 Подписное ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Б,/5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная 1 Стабилизаторы 3, 5 и 11 температуры поддерживают постоянство температуры термоэлементов 2 и 4 цатчика 1 и каталитически активной поверхности 8 термоФильтра 7 путем регулирования электрической мощности их нагрева, изменяя с этой целью напряжение питания их нагревателей. При этом в силу идентичности термоэлементов 2 и 4, различаюшихся только каталити О ческой активностью, их напрякения питания при отсутствии в анализируемой смеси измеряемого компонента одинаковы и показания выходного при". бора 6 равны нулю. При появлении в .5 анализируемой смеси измеряемого компонента, он начинает окисляться на каталитически активной поверхности чувствительного термоэлемента 2 датчика. Стабилизатор 3, подцеркивая ,И температуру термоэлемента 2, компенсирует тепло, выделяющееся на его поверхности при окислении газа путем снижения напряжения питания термоэлемента 2, Равенство напря-кений питания термоэлементов 2 и 4 датчика нарушается тем больше, чем выше концентрация анализируемого компонента. Разность этих напряже- ний подается на выходной прибор 6,Использование предлагаемого способа обеспечит воэможность естественной диФФузианнойподачи анилизируемой смеси в камеру датчика без предварительной проработки анилизи 35 руемой смеси благодаря тому, что выжигание неизмеряемых компонентсв проводится непосредственно в камере датчика, отделенной ат анилизируемой среды газапраницаемой перегородкой,1 О например, сеткой из металлической проволоки.В тойже газовой среде,в которой расположены чувствительные тер". моэлементы датчика, осуществляющие измерение, происходит также и про-4 работка анилизируемой смеси термо", Фильтром. Таким образом, проработка газовой смеси и измерение проходят параллельно во времени и пространстве,а не госледовательно (сначала прорабатка смеси в конструктивно обособленном термоФильтре, а затем ее принудительная перекачка в камеру конструктивно обособленного датчика и из-мерение, необходимость в принудительной подаче смеси отпадает .Перехоц с принудительной на естестванную подачу смеси существенноупрощает гаэоанализатор и повышаетега надежность, отпадает необходимость в побудителе и стабилизаторерасхода, противапылевых Фильтрах идругих узлах д и подачи анализируемой меси. При этом исчезает и непостоянство скорости подачи, обусловленное несовершенством побудителей и стабилизаторов расхода и влияющее на результаты измерения а значит повышает точность га зоанализатора.Энергоемкость и габариты устройства реализующего стасаб, снижаются из-за отсутствия указанных узлов подготовки и принуцительной подачи анализируемой смеси. имеющих значительные габариты и потребляю.цих электроэнергию 1,в частасти, побудитель расхода 1 а также из-эа существенно меньших габаритов и потребления совмещенного узла термаФильтр-датчик, что в свою очередь объясняется меньшими габаритами и потреблением термойильтра распаложеннага в камере датчика и,следовательно, не имеющего собственной арматуры крепления и аконтуривающего каталитическуо поверхность герметического металлического кожуха дополнительно рассеивающего тепло,полученное электронагревам. Предлагаемый способ обеспечитширокое применение приборов контроляна неФтеперарабатывающих заводах,улучшит контроль за качеством сжигания топлива, что обеспечит экономичные режимы,и снизит количество загрязняющих атмосФеру вредных при" месей.