Измерение качественных свойств различных сред. Общие сведения об анализе состава газа. (на половину)

Газовый анализ – это комплекс мероприятий по установлению качественного и количественного состава газовых смесей.

Газовый анализ имеет разнообразные области применения. Перечислим лишь некоторые из возможных задач, решаемых с помощью газового анализа:

• установление состава природных и промышленных газов;
• технологический контроль в химической, нефтехимической, газовой промышленности;
• геологоразведка нефти и газа;
• определение токсичных и легко воспламеняющихся или взрывоопасных газов в воздухе производственных помещений;
• контроль загрязнений окружающей среды.

При анализе природных газов приходится встречаться с газообразными элементами и соединениями, к числу которых в первую очередь относятся кислород, водород, азот, углекислый газ, окись углерода, сероводород, сернистый ангидрид, метан, этан, пропан, бутан и другие высшие парафиновые углеводороды, редкие газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон). В промышленных же газах главным образом встречаются окислы азота, сернистый и серный ангидрид, аммиак, водород, окись углерода, предельные и непредельные углеводороды, галоиды и их производные, пары разнообразных органических соединений.
В зависимости от целей анализа, состава и количества исследуемого газа используется различная методика изучения и оценки. Для анализа газов применительно к задачам промышленности одним из наиболее успешно зарекомендовавших себя методов анализа газов является масс-спектрометрия.

Масс-спектрометрия — это физический метод, основанный на измерении массы заряженных частиц материи, используется для анализа вещества в течение почти 100 лет, начиная с основополагающих опытов Томсона в 1912 году.
Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, а масс-спектрометрия непосредственно детектирует сами частицы вещества.
Масс-спектрометрия измеряет отношение массы к заряду. Для этого используются законы движения заряженных частиц материи в магнитном или электрическом поле. Масс-спектр — это рассортировка заряженных частиц по отношениям массы к заряду. Приборы, при помощи которых производят газовый анализ масс-спектрометрическим методом, называют газоанализаторами.

Газоанализаторы масс-спектрометрического типа широко применяются для оперативного определения содержания различных молекул в разреженной газовой среде, а также, при соответствующей калибровке, они могут быть использованы для определения концентраций или абсолютных парциальных давлений компонентов газовой смеси.

Назначение масс-спектрометра – анализ сложных многокомпонентных смесей органических и неорганических соединений. Рассмотрим следующие типы масс-анализаторов: времяпролётный, магнитный, квадрупольный.

Времяпролётный масс-анализатор является импульсным масс-анализатором, то есть ионы поступают в него не непрерывно, а порциями через определенные интервалы времени. К достоинствам времяпролётных масс-анализаторов относится теоретически неограниченный верхний порог детектируемой массы.

Магнитный масс-анализатор — устройство для пространственного и временного разделения ионов с различными значениями отношения массы к заряду, использующий для разделения магнитное поле.

Квадруполь представляет собой четыре стержня, к которым попарно в противоположной полярности подаётся определённая комбинация постоянного и радиочастотного переменного напряжений. Ионы, влетающие параллельно оси этих стержней, попадают в гиперболическое поле и, в зависимости от соотношения их массы и частоты, пропускаются этим полем или не пропускаются дальше.

Газоаналитические системы, комплектуются любым из перечисленных газоанализаторов, в зависимости от решаемых технологических задач.

Отличительной особенностью газовых потоков в технологических процессах является их сильная загрязненность твердыми частицами, взвешенными жидкими микрочастицами, посторонними включениями, химически активными или легко конденсируемыми компонентами, высокая влажность. Для проведения анализа газа целевых компонентов исходной смеси необходима ступенчатая очистка, подготовка проб, а также доставка к камере газоанализатора для дальнейшего анализа.

Таким образом, при рассмотрении оборудования, необходимого для проведения газового анализа в промышленности, речь уже идет не просто о применении газоанализаторов, как самостоятельных единиц, а об использовании газоаналитической системы.

Под газоаналитической системой понимается комплекс, состоящий из следующих взаимосвязанных узлов: блок пробоотбора, блок пробоподготовки, импульсные трассы, собственно газоанализатор, графическая станция.

Таким образом ЦФТИ «Аналитик» обладает достаточным научным потенциалом и более чем 12-летним опытом работы с ведущими промышленными предприятиями для того, чтобы грамотно решать любые задачи, связанные с газовым анализом, начиная от формулировки задачи и заканчивая реализацией системы в условиях производства, а также постоянным сопровождением оборудования на протяжении всего цикла эксплуатации.

Основные требования к контролю состава технологических газовых потоков – это получение правильной информации о составе контролируемых газовых смесей и динамике его изменения. Данная информация является ценнейшим материалом, а иногда даже единственным, характеризующим стадии протекания процесса.

Центр физико-технических исследований «Аналитик» предлагает оборудование и комплекс услуг, связанных внедрением на предприятиях систем газового анализа:

• газоаналитические системы серии «Гранат» масс-спектрометрического типа, предназначенные для контроля технологических процессов, экологии и безопасности в металлургической, химической, нефтегазоперерабатывающей промышленности, а также на объектах промышленной энергетики;
• пороговые сигнализаторы серии «Аналитик» для постоянного контроля воздуха рабочих зон;
• газоанализаторы серии «Аналитик» для проведения экологического и технологического мониторинга отходящих газов топливосжигающих установок и любых технологических процессов, работающих на органическом топливе;
• согласование с проектными организациями для привязки к месту эксплуатации и существующим электрическим, энергетическим и прочим сетям заказчика;
• проведение шефмонтажных и пусконаладочных работ;
• запуск комплексов в эксплуатацию с обучением персонала заказчика;
• гарантийное и постгарантийное обслуживание и ремонт оборудования комплексов.

Эффект от внедрения газоаналитических систем ЦФТИ «Аналитик» позволяет:

• достигать экономии сырья и топлива, снижения энергетических затрат по технологическому процессу, а также максимизировать удельный доход с оборудованных газоаналитическими системами агрегатов;
• коллективам смен работать собраннее и качественнее, опираясь на объективные данные о течении технологического процесса, повышая тем самым эффективность своей работы;
• обеспечивать безопасность человеческих жизней и сохранность производственного оборудования;
• осуществлять непрерывный контроль, а также хранение архива полученных данных;
• обеспечивать высокую степень объективности и оперативности информационных потоков о технологических процессах;
• Данная информация может послужить основой для более точных расчетов необходимых параметров, а также принятия решений по спорным вопросам.

56. Автоматизация воздушно-тепловых завес и систем дымоудаления.