Способ отбора и подготовки проб и устройство для его осуществления

Способ отбора и подготовки проб и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к отбору и подготовке парогазовых проб и может быть использовано для контроля загрязнения атмосферы промышленными выбросами коксохимических и нефтехимических предприятий. Целью изобретения является со; ращение времени подготовки пробы к анализу при сохранении ее представительности. Изобретение позволяет осуществлять отбор и подготовку к анализу проб парогазовых смесей с примесями тяжелых углеводородов при значительном сокращении времени подготовки с сохранением представительности пробы путем разделения отобранной части основного потока на две раврые по части, одновременном охлаждении одной и нагреве на катализаторе другой части. 2 с.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.с SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (51)4 G 01 N 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4052844/31-26 (22) 07.04.86 (46) 15.01.88. Бюл. Р 2 (71) Институт газа АН УССР (72) В.Г. Кульбачный, Е.С. Дубинская и С.Н. Роман (53) 543.053(088.8) (56) Патент США Р 4317379, кл. G 01 N 1/24, 1982. (54) СПОСОБ ОТБОРА И ПОДГОТОВКИ ПРОБ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к отбору и подготовке парогазовых проб и может быть использовано для контроля загрязнения атмосферы промышленными выбросами коксохимических и нефтехимических предприятий. Целью изобретения является сокращение времени подготовки пробы к анализу при сохранении ее представительности. Изобретение позволяет осущестглять отбор и подготовку к анализу проб парогаэовых смесей с примесями тяжелых углеводородов при значительном сокращении времени подготовки с сохранением представитель1 ности пробы путем разделения отобранной части основного потока на две равные по объему части, одновременном охлаждении одной и нагреве на катали- заторе другой части. 2 с.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

1366909

Изобретение относится к способам отбора и подготовки проб парогазовых выбросов для анализа и устройствам для их Осуществления и может быть использовано для контроля загрязнения атмосферы промышленными выбросами коксохимических и нефтехимических предприятий.

Целью изобретения является сокра- 10 щение времени подготовки отобранной пробы к анализу при сохранении ее представительности.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого спо- 1В соба.

Способ осуществляют следующим. образом.

Из гаэохода 1 отбирают пробоотборным зондом 2 при помощи побудителя 3 20 расхода часть основного загрязненного потока и отводят для подготовки к анализу. При этом делят отобранную парогазовую смесь на две равные части, Одновременно одну часть охлаждают, а 25 другую нагревают на катализаторе.Из охлажденной холодильником 4 части конденсируют пары углеводородных примесей. Конденсат собирают в сборнике .5, а газовый поток фильтруют для до- 30 очистки от сконденсированных примесей и отбирают в пробонакопитель 8.

Из пробонакопителя подготовленную охлаждением пробу подают на анализ.В анализируемой пробе определяют содерI жанне диоксида углерода.

В нагретой части пробы преобразуют пиролитическим сожжением на катализаторе все органические примеси пробы (в том числе и тяжелые угле- 40 водороды) в газообразный СО и пары воды, Газообразные компоненты потока, включающие вновь образованный диоксид углерода, отделяют от конденсирующихся водяных паров. Водный конден- 4В сат собирают в сборнике 13, а газовый поток сушат и подают в пробонакопитель 16. Из пробонакопителя 16 подготовленную нагревом на катализаторе пробу газов подают на анализ и опре- 5р деляют в ней содержание только диоксида углерода, не исключая возможности определения любого газового компонента пробы.

П р и м e p 1. Часть потока парогазовой смеси, содержащей примеси нафталина, антрацен-фенантрена и 3,4бензпирена + перилена, отбирают при

200 С и 3 кПа. Отобранный поток разделяют на две равные по объему части (не менее 5 л каждая), после чего одновременно направляют каждую часть на подготовку. о

Одну часть пробы охлаждают до 30 С, отцеляют газовые компоненты от конденсирующихся углеводородных примесей, очищают газовый поток фильтрованием и отбирают пробу для хранения и подачи газов на анализ.

Другую часть пробы нагревают на о катализаторе до 800 С и сжигают углевоцородные примеси до СО и воды. Из продуктов сжигания отделяют конденсирующиеся пары воды, а газовый поток фильтруют через влагопоглотитель

СаС1 и отбирают пробу для хранения и подачи на анализ.

В подготовленной охлаждением пробе определяют концентрацию диоксида углерода, содержащегося в газовой фазе отобранного потока Cco = 23 г/м .

Щ2

В подготовленной нагревом на катализаторе пробе определяют суммарную концентрацию диоксида углерода, образовавшегося за счет полного сжигания углеводородных примесей и входящего в состав газовой фазы отобранного потока: Со, = 80 г/м . со

По разности измеренных величин определяют концентрацию СО, соответствующую суммарной концентрации тяжелых углеводородов С в парогазовой смеси на входе в очистную установку:

Ссо Ссо Ссо = 80-23 = 57 г/м ;

С = 16,58 г/м .

Время отбора и подготовки пробы

10 мин.

Пример 2, Условия отбора и подготовки такие же, как в примере 1.

Концентрация диоксида углерода в пробе, подготовленной охлаждением:

Ссо, = 78,8 г/м .

Концентрация диоксида углерода в пробе, подготовленной нагревом на катализаторе:

Ссо 80 "/м °

Ща

Концентрация СО, соответствующая суммарной концентрации тяжелых углеводородов С в парогазовой смеси на выходе очистной установки: Ссо, = — 80-78,8 = 1,2 г/м ; С = 0,349 г/м, Время отбора и подготовки пробы

10 мин.

1366909

В таблице представлен сравнительнь1й анализ базового объекта и предлагаемого способа.

Из таблицы следует, что отбор и подготовка к анализу одной и.той же пробы парогазовой смеси, содержащей тяжелые углеводороды, различными способами требует различных временных затрат. На подготовку пробы по изве- 10 стному способу требуется 1450 мин (24 ч 10 мин), а по предлагаемому—

10 мин. Значительное сокращение времени подготовки пробы обусловлено введением операции нагрева пробы на 16 катализаторе до полного сожжения углеводородных примесей, требующей малых временных затрат, что позволяет заменить длительную подготовку отобранной пробы экспресс-подготовкой в 20 пробоотборнике к количественному анализу.

Способ может быть применен в системах очистки отработанных газов, содержащих примеси тяжелых углеводородов, так как позволяет вести оперативный контроль за работой очистных установок и определять степень очистки, Устройство для осуществления спо- 30 соба,включает газоход 1, пробоотборный.зонд 2, линию А подготовки пробы охлаждением, линию Б подготовки пробы нагревом и побудитель 3 расхода, установленный на выходе линий А и Б, Пробоотборный зонд 2 выполнен в виде

У-образного обогреваемого канала.

Один конец его загнут под прямым углом и расположен по центральной оси .газохода 1, вдоль потока, à V-образный конец соединен одновременно с линией подготовки пробы охлаждением и линией подготовки пробы нагревом.

Ь

Линия подготовки пробы охлаждением включает последовательно расположен- 45 ные вертикальный холодильник 4 и двугорлый сборник 5 конденсата, помещенные в охлаждающую баню 6, фильтро вальный патрон 7 и пробонакопитель 8 с верхним и ниж .им патрубками. Пробо- 50 накопитель 8 помещен между фильтром (патроном) 7 и побудителем 3 расхода, выполненным в виде уравнительной склянки и расположенным на выходе линии.При этом вход холодильника 4 соединен с каналом У-образного зонда 2, а выход — со сборником 5 конденсата, который подсоединен к входу фильтра (патрона) 7. Выход фильтра соединен с верхним патрубком пробонакопителя

8 посредством трехходового крана 9, один отвод которого сообщен с атмосферой. Пробонакопитель 8 соединен с побудителем 3 расхода при помощи регулировочного вентиля 10.

Линия подготовки пробы нагревом включает каталитический реактор 11 с патрубками, помещенный в нагреватель 12 и соединенный входным (нижним) патрубком с каналом У-образного зонда 2, а также последовательно расположенные и соединенные между собой сборйик 13 водного конденсата, фильтровальный патрон 14 с влагопоглотителем и пробонакопитель 15 с верх- . ним и нижним патрубками по центральной оси. Выход фильтра соединен с верхнимпатрубком пробонакопителя 15 посредством трехходового крана 16, один отвод которого сообщен с атмо сферой. На выходе линии подготовки, за пробонакопителем 16, расположен побудитель 3 расхода, соединенный с нижним патрубком пробонакопителя пасредством регулировочного вентиля 17.

Устройство работает следующим образом.

До начала пробоотбора готовят линии подготовки пробы, Для этого погружают холодильник 4 вместе со сборником 5 конденсата в охлаждающую баню 6. Подогревают каталитический реактор 11 до 800 С с помощью нагревателя 12. Заполняют пробонакопители

8 и 15 через нижние патрубки запирающей жидкостью из уравнительной склянки, служащей побудителем 3 расхода, с помощью регулировочных вентилей

10 и 17 и трехходовых кранов 9 и 16.

Отбирают часть загрязненного потока пробоотборным зондом 2, помещенным по центральной оси газохода 1,вдоль потока, и подают через У-образный канал, разделяя на две равные части, одновременно в линию подготовки пробы охлаждением и линию подготовки пробы нагревом. В зоне охлаждения.холодильника 4 температура струи пароо газовой смеси резко падает (с 200.С о до 30 С), что приводит к конденсации паров высококипящих углеводородов и воды. Примеси тяжелых углеводородов удаляют из газового потока, собирая конденсат в охлаждаемом сборнике 5 конденсата. Газовый поток доочищаюу от примесей, пропуская через фильтровальный патрон 7. Затем с помощью

1366909

Базовый обьект

Показатели

1 2 (2

15,9

0,48

0,18

16,5 йафталин антрацен-фенантрен

3,4-бензпирен суммарная в переводе на СО

0,32

0,02

0,349

16,58

0,34

1,16

56,95 трехходового крана 9 соединяют фильтр (патрон) 7.с пробонакопителем 8 и, открывая вентиль 10, отбирают подготовленную охлаждением газовую пробу в пробонакопитель 8, вытесняя напорную

Жидкость через нижний патрубок в урав1 нительную склянку (побудитель расхоца 3.

Одновременно в подогретом до до

800 С нагревателем 12 каталитическом

t реакторе 11 сжигают все органические компоненты (включая тяжелые углеводороды) отобранной части парогазовой смеси, преобразуя их в газообразный диоксид углерода и пары воды. Конденсирующуюся воду собирают в сборник 13 водного крнденсата, а газовый поток, содержащий С0, сушат влагопоглотителем в фильтрованном патроне

I4. Затем посредством трехходо.вого крана 16 соединяют фильтровальный патрон 14 с пробонакопителем 15 и, открывая вентиль 17, отбирают подготовленную нагревом газовую пробу в пробонакопитель, . вытесняя напорную жидкость в уравнительную склянку (побудитель расхода) 3.

Таким образом, сложная и длительная подготовка проб тяжелых углеводородов заменена в предлагаемом способе подготовкой проб газов (в основном

СО }, что значительно уменьшает затраты времени и трудоемкость процесса подготовки проб, превращая его в экспресс -метод при полном сохранении представительности пробы.

Концентрация углеводородов в парогазовой смеси, С, г/м

Формула изобретения

1. Способ отбора и подготовки проб, включающий отбор части основного по5 тока, последующее охлаждение, отделение сконденсированных примесей и фильтрование газового потока,о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени подготовки пробы к анализу при сохранении ее представительности, отобранную часть основного потока до охлаждения делят на две равные части, одну нз которых нагревают на катализаторе до полного сжигания углеводородов °

2. Устройство для отбора и подготовки проб из газохода, содержащее пробоотборный зонд в линию подготов ки пробы охлаждением, включающую последовательно расположенные холодильник и сборник конденсата, помещенные в охлаждающую баню, фильтровальный патрон, побудитель расхода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени подготовки пробы к анализу при сохранении ее представительности, оно снабжено линией под,готовки пробы нагревом, включающей каталитический реактор с нагревате лем и последовательно расположенные сборник водного конденсатора к фильтровалъный патрон, причем обе линии снабжены. двумя пробонакопителями, расположенными между побудителем расхода и фильтровальными патронами,а

З5 пробоотборный зонд выполнен в виде

У-образного обогреваемого канала, соединенного с одной стороны с газоходом, а с другой — одновременно с. ,4О линией подготовки пробы охлаждением и линией подготовки пробы нагревом.

Предлагаемый способ. по примеру

1366909

Продолжение таблицы

Показатели

Базовый объект

Предлагаемый способ по примеру

Концентрация в пробонакопителе, С, г/м со, в линии охлаждения

23 78,8

78,8

80

80 на катализаторе при сжатии углеводородов

57 1,2

Время отбора и подготовки пробы, мин

10 10 (О, 16 ч) (О, 16 ч) 1450 1450 (24,16 ч) (24,16 ч) Составитель Л. Нечипоренко

Редактор А. Лежнина Техред М.Дидык Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6833/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4