Влияние изменения состава генераторного газа на показания автоматического газоанализатора Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. Кирова

1964

Том 126

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА НА ПОКАЗАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА

Н. В. ПОДБОРНОВ *

(Представлена научным семинаром химико-технологического факультета)

Задачей настоящего исследования является выяснение возможности применения автоматического электрического газоанализатора для анализа водорода в генераторном газе, а также выяснение влияния состава газа на показания этого же газоанализатора. Принцип действия электрического газоанализатора основан на отличии относительной: теплопроводности некоторых газов от теплопроводности воздуха. Величины относительной теплопроводности газов приведены в табл. 1 [1].

Таблица 1

Относительная теплопроводность газа

1 Воздух 1,000

2 Кислород 1,015

3 Азот 0,998

4 Водород 7,130

5 Окись углерода 0,964

6 Двуокись углерода 0,614

7 Метан 1,318

8 Водяные пары при 100°С 0,973

(п=1 л я

Для газовых смесей, состоящих из газов, в реакцию друг с другом не вступающих, теплопроводность в первом приближении можно определить

П]

100 1

где кп—процентное содержание п-го компонента в газовой смеси; — теплопроводность п-го компонента; т — число компонентов в газовой смеси.

Промышленный газоанализатор типа ГЭУК-21, предназначенный для непрерывного автоматического определения двуокиси углерода в продуктах сгорания был переградуирован по азотоводородным смесям в лабораторных условиях. Оценка возможности применения его в заводских условиях для анализа генераторного газа связана с выяснением влияния других компонентов на показания прибора. Естественно, в первую очередь нужно было выяснить влияние С02, так как его содержание колеблется в значительных пределах От 4 до 8%.

Обозначим содержание водорода в процентах через Н2, двуокиси углерода через С02, все остальные компоненты N2. Соответственно их теплопроводности обозначим

Хн„; ХС02; XNa. Газ состава H2+N2 = 100% имеет теплопроводность

У _ Хна -н2 + XnvN2 (1V

'ЧСМ----• V 1 /

100

Газ состава Н2 + N2 + С02 - 100%

) ' ^Н.'Но ~г ^n, • N2 -f ХС(уС02 t /п\

'чем : _ ^ V /

100

Вычитая из,(1) (2), получим

ЛХ X > ' ^N, (N2 N2) — ^СП.-СОо V ^ Ы

ДХ = ^ - =-—-= 100 С02. (3)

Так как из первоначаьных условий N2—N2' = C02. К любой трехком-понентной смеси (С02, Н2) заданной теплопроводности можно подобрать двухкомпонентную смесь (N2" Н2") с той же теплопроводностью при условии, что теплопроводность смеси находится между теплопро-водностями компонентов, двухкомпонентной смеси

см

i' 1 ; А *1 Хн„'Н2 + XNz-N2 , XN¡! — ^со, псл

м = Лсм "Т~ =----f-----

100 100

можно приравнять

> " ХНз- Н2 + Xn.,-N2 лсм =-—=-

100

т. е.

Ч • н2 + XNs • N2 + (Xn2 - XCOs) C02 = XH, • H2 -f 4 • N2, (4)

N2" + Ha" =100, (5)

N2 + H2= 100, (6)

из (5) и (6) следует Na" —N2 = — (H*"—H2)

или Д№ = — AH2. (7)

Учитывая равенство (7), уравнение (4) примет вид

V • Н2 + XNa.N2 + (XNl - аСо2) • С02 = ХНа (Н2 - ДН2) + XNa (N2 + АН2), или

ДН2 = - СО*. (8)

Xn2 — ХНз

Разделим числитель и знаменатель равенства (8) на авозд. , получим

Ч___ХСОа

дн = -Коз^ e со ^ lizMll. С02 - - 0,06 со2.

XN, 1 — 7,130

Хвозд Хв03д

Аналогичным путем для другого мешающего компонента — метана МОЖНО получить 1

^возд-1 1,318 -СН4 = 0,05 СН4,

1-7,130

^возд ^возд

Таким образом, присутствие двуокиси углерода в генераторном газе занижает показание прибора на 0,06% на каждый процент двуокиси углерода, а метан завышает на 0,05% на каждый процесс метана.

В показании прибора, проградуированного по азото-водородной смеси, была введена поправка на среднее содержание двуокиси углерода и метана, после чего провели ряд контрольных анализов. Результаты контрольных анализов приведены в табл. 2.

Таблица 2

с Показания электрическо- Содержание Н2 Разность

го газоанализатора по результатам в показа-

с с поправкой анализа на ВТИ-2 ниях

1 14,9 15,0 0,1

2 13,5 13,4 0,1

3 15,5 15,3 0,2

4 13,8 13,9 0,1

5 14,7 14,8 0,1

Из этой таблицы видно, что прибор достаточно точен.

Выводы

1. Показана возможность применения электрического газоанализатора для анализа водорода в генераторном газе с предварительным введением поправки на состав газа.

2. Изменение содержания двуокиси углерода и метана в генераторном газе в пределах 4—5% не вносит существенной ошибки в показании газоанализатора.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. М. Туричин. Электрические измерения неэлектрических величин. Госэнер-тоиздат, 1959.