SU1022025A1 - Способ селективного определени горючего компонента в смес х горючих газов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к газовому анализу, основанному на измерении термоэффекта каталитического оклени  горючих компонентов, и может быть использовано при селективном определении горючего компонента в .газовых смес х, содержащих два или три горючих.компонента, отличающихс  друг от друга температурой начала каталитического окислени  на катализаторах. Примерами газовых .смесей, содержащих два или три горючих компонента,  вл ютс  руднична  атмосфера, содержаща  метан и водород; уход щие дымовые газы, содержащие продукты химического недожога топлива (окись углерода и водород );технологические и печные газы, доменные газы, пропанбутановые..смеси и т.п.

Известен способ селективного определени  горючего компонента в смес х горючих газов путем измереАи  термоэффекта его каталитического окислени  на термокаталитическом датчике и последующим полным выжиганием селективно определ емого горючего компонента на термокаталитическо( фильтре.

Способ позвол ет последовательно определ ть Горючие компоненты смеси , начина  с горючеголкомпонента, обладающего а данной газовой смеси самой низкой температурой начала каталитического окислени . До этой температуры нагревают термокаталитический датчик и термокаталитический фильтр. На термокаталитичёском датчке окисл етс  первый гйрючий компонент и по величине термоэффекта каталитического окислени  определ ют его концентрацию, а на термокаталитическом фильтре измеренный горючий компонент полностью выжигают, подготавлива  тем самым гор чую смесь дл  определени  второго горю чего-компонента с более высокой, чем дл  первого горючего компонента , температурой начала каталитического окислени . Селективное опрделение второго горючего компонента провод т при температуре термокаталитического датчика и термокаталитического фильтра, равной тпературе начала каталитического окислени  этого горючего компонента .Аналогичным образом определ ют третий, четвертый и т.д. горючие

компоненты в анализируемой горючей смеси, отличающиес  друг от друга температурой начала каталитйческогд окислени  fl }.

Недостатком способа селективного определени  горючего компонента  вл етс  рост погрешности измерени  дл  каждого следующего определ емого компонента, обусловленный проскоком части выжигаемого компонента через термокаталитический фильтр и частичным подгоранием еще не измере.нного второго горючего компонента . Кроме того, измерение термоэффекта каталитического окислени  горючего компонента при начальной температуре гетерогенной реакции характеризуетс  неудовлетворителной воспроизводимостью процесса измерни , требуетс  строгое соблюдение температурных режимов, что усложн ет реализацию способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ селективного определени  трудновоспламен емого компонента в смес х горючих газов, заключающийс  в измерении разности термоэффектов каталитического окислени  горючих компонентов смеси на двух нагретых до разных температур термокаталитичёских эле.меит&х, на одном из которых окисл ютс  неизмер емый и определ емый горючие компоненты смеси.

Элементы включены дифференциально параллельные относительно источника ветви моста. Нагрев элементов до разных температур обусловлен наличием в нижней ветки моста добавочного соротивлени . Горючие компоненты смеси имеющие температуру каталитического окислени , ниже температуры каталитического окислени  селективно определ емого горючего компонента, при измерении автоматически компенсируютс , и разность термоэффектов остаетс  мерой концентрации селективно оредел емого компонента 22Однако область применени  известного способа ограничена. Способ может быть использован дл  анализа горючих компонентов, далеко отсто щих по температуре каталитического окислени , как например метан от окиси углерода или метан от водорода. Дл  указанных горючих компонентов смеси температуры начала каталитичекого окислени  обладают значительным интервалом и соответственно равны 270, 120 и . Если горючие компоненты анализиру€1мой смеси незначительно отличаютс  один от другого по температуре начала каталитического окислени , то селективно определение горючего компонента осуществл ют с погрешностью. Чем ближе температура начала каталитического окислени  одного горючего компонента к таковой температуре дл  другого горючего компонента/тем больше not- решность. Величина погрешности в, этом случае о€гу ел а вливаетс  неидентичностью .значений термоэффектов каталитического окислени  на каждом из термокаталитических элементов дл  компенсируемых горючих Компонентов. Кроме того, известный способ селе тивного определени  горючего компонента обладает узким диапазоном измерени . При значительных содержани х горючих компонентов из-за прироста термоэффектов их каталитического окислени  температура термокаталитических элементов возрастает. Это приводит к подгоранию селективно сЯпредел емого компонента на втором термокаталитическом элементе и его измерение становитс  неточным. Целью изобретени   вл етс  одновременное повышение точности опре делени , избирательности анализа и расширени  диапазона измерени  путем пере вод а ней з мер  е мо го гор юче го ком понента в сопутствующий измерению фа тор. Что повышает метрологические во можности способа. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу селективного-оп ределени  горючего компонента в смес х горючих газов, заключающемус  в измерении разнЪсти термоэффектов каталйтического окис.пени  горючих компонентов на двух нагретых до .разных температур термокаталитических элементах , на одном из которых окисл ютс  неизмер емый и определ емый горючие компоненты смеси, повышают . температуру второго термокаталитического элемента до .значени , при котором окисл ютс  неизмер емый и определ емый горючие компоненты смеси, и при равенстве нулю разности термоэффектов каталитического окислени  неизмер емого горючего компонента из мер ют разность термоэффектов катали 1 5Л тического окислени  определ емого компонента . Особенность предлагаемого способа заключаетс  в выборе температурного режима , при котором неизмер емый горючий компонент обращаетс  в сопутствующий 13мерению фактор, и при этом режиме определ ют измер емый горючий компонент. На фиг. 1 приведена схема включени  термокаталитическик элементов; на фиг. 2 - график зависимости термоэффектов каталитического окислени  неизмер емого и определ емого горючих компонентов смеси от температурного режима термокаталитических элементов и°С). Схема составлена ид включенных дифференциально в мост активных термокаталитических 1 и 2 и компенсационных 3 и 4 элементов. К веримнам 5 и 6 моста подключен источник ка, к вершинам 7 и 8 - измерительный прибор 9. В ветвь моста включен резистор 10. При включении сиены под напр жение через ветви моста, параллельные источнику питани , пойдет ток, обусловленный в ветви сопротивлени ми элементов 1 и 3, в ветви 5-д-б сопротивлени ми элементов 1,2 и 4, и резистора 10. Величина тока в ветви 5-8-6 будет меньше, чем в ветви 5-76 .Этим обеспечивают нагрев элементов в ветв х моста до различных температур . Зависимости (фиг.2) разности термоэффектов каталитического окислени  неизмер емого 11 (например, водерода ) и селективно определ емого 12 ( например, окиси углерода) горючих компонентов получают в схеме при изменении пиta(мцeгo напр жени . Начало каталитического окислени  горючего компонента 1V соответствует схемы при наг  жении питани  и, а дл  горючего компонента 12 этот процесс наступает при напр жении питани  U п Из расположени  кривых 11 и 12 видно, что начало их каталитического окислени  обусловлено гетерогенной реакцией, происход щей на термокаталитическом элементе как на наиболее нагретом . Каталитическое окисление этих горючих компонентов на втором элементе наступает при напр жении питани  схемы равном и дл  горючего коппонента 11 и U2- дл  горючего компонента 12. Рабочими напр жени  схемы  вл ютс  UU . При напр жении UT горючий компонент II переводитс  в сопутствующий измере нию, и при этом режиме разность те моэффектов горючего компонента 12 раана 4t;. При напр жении U из мер емым становитс  гррючий компонент t1, содержание которого определ ют по величине 4t, а горючий компонент 12 полностью компенсируетс  . Кривые зависимости термоэффекто ( пунктирные линии) горючих компонентов П и 12 получены, в мостовы схемах дл  элемента 1 (кривые 13 и Ik) и элемента 2(кривые 15 и iM путе:м замены соответствующих ветве моста эквивалентными плечами, отнош ни . Из расположени  кривых термоэффектов следует, что крива  11  в л етс  геометрической разностью кр вых 13 и 15, 3 крива  12 - соответ ствую1мей геометрической разностью кривых И И Тб . . Рабочие напр жени  1известного способа лежат между значени ми и2 и и ,.при этом температурный режим термокаталитического элемента 1 обусловлен изменением напр жени  на отрезке U2-.U2 , а дл  термокаталитического элемента 2 температурный режим задан напр жением на отрезке U2 Ui . По кривым 13,1 и 11 в соответствии с известным способом селективно определ ют горючий компонент 12 как их разность при рабочих напр жени х элементов 1 и 2, Из расположени  указанных кривых следует, что ceлe вное определение горючего компонента 12 будет определено с большой погрешностью, обусловленной неидентичностью термоэффекта горючего компонента 11 на элементах 1 и 2. . При. анализе горючей смеси предл гаемым способом на термокаталитиче ских элементах 1 и 2 окисл ютс  горючие компоненты 11 и 12, при 1ЭТОМ один из них  вл етс  измер емым , а второй - сопутствующим измерению ,т.е. неизмер емым. При рабочем напр жении U разность тер моэффектов горючего компонента 11 ; . равна нулю и, таким образом, его впиг  ние на измерение компенсировано пол ностью, а разность термоэффектов горючего компонента Г2, равна  величине t ,  вл етс  мерой его концентрации . При рабочем напр жении и неизмер емым становитс  горючий компонент 12, а измер емым выступает горючий компонент П. Его содержание определ ют по величине At Таким образом можно селективно определ ть любой из двух горючих компонентов, перевод  еизмер емый горючий компонент в сопутствующий измерению фактов. Согласно известному способу селективно можно измерить только горючий компонент с больч шой температурой начала каталитического окислени  (например-, только горючий компонент 12). Согласно предлагаемому способу измер емый горючий компонент из смеси , в которой неизмер емый горючий компонент незначительно отличаетс  от измер емого по температуре начала каталитического окислени , измерение провод т значительно точнее . . ; Изобретение позвол ет: во-первых, повысить точность измерени  путем полной компенсации вли ни  неизмер емого горючего компонента ; во-вторых,повысить избирательность способа за счет определени  любого из горючих компонентов в смес-и , а также за счет возможности анализа смесей, горючие компоненты которых незначительно отличаютс  друг от друга температурой начала каталитического окислени ; в-третьих , расширить диапазон измерени  благодар  равномерному воздействию на термокаталитические элементы термоэффекта каталитического окислени  горючих компонентов. Изобретение может быть эффективно использовано в переносных автоматических приборах дл  контрол  окиси углерода в продуктах химического недожога топлива, в печных газах при Iпроизводстве фарфора, позволит автоматизировать контроль оптимального снижени  топлива, Kompontftровать и снизить вредные выбросы в атмосферу .

,.. /J

5Ч

Ф1/г.2

Claims (1)

1. СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРЮЧЕГО КОМПОНЕНТА В СМЕСЯХ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, заключающийся в измерении разности термоэффектов ка талитического окисления горючих компонентов на двух нагретых до. разных температур термокаталитических элементах, на одном из которых окисляются неизмеряёмый и определяемый горючие компоненты.смеси, отличающийся тем, что, с це лью повышения метрологических возможностей способа, повышают температуру второго термокаталитического элемента до значения, при котором окисляются неизмеряемый и определяемый горючие компоненты смеси, и при равенстве нулю разности термоэффектов каталитического окисления неизмеряемого горючего компонента измеряют разность термоэффектов каталитического окисления определяемого компонента.