Tipos de analisadores de gás portáteis portáteis. Dispositivos para determinar o estado do gás na sala. Análise da composição dos gases de escape

15.06.2019

Leia também

Bombardeio de interpretação dos sonhos, por que sonhar em bombardear em um sonho para ver

Interpretamos sonhos sobre o rio e tudo relacionado a ele

O que significa adivinhação em um sonho?

Os instrumentos utilizados para analisar misturas gasosas a fim de estabelecer sua composição qualitativa e quantitativa são chamados de analisadores de gás.

De acordo com o princípio de ação, eles podem ser divididos em três grupos principais.

1. Dispositivos cuja ação se baseia em métodos físicos de análise, incluindo reações químicas auxiliares. Com a ajuda de tais analisadores de gás, uma mudança no volume ou pressão de uma mistura de gás é determinada como resultado de reações químicas de seus componentes individuais.

2. Dispositivos cuja ação se baseia em métodos físicos de análise, incluindo processos físicos e químicos auxiliares (termoquímicos, eletroquímicos, fotocolorimétricos, etc.). Termoquímico baseado em medição efeito térmico reações de oxidação catalítica (combustão) de gás. Os métodos eletroquímicos permitem determinar a concentração de um gás em uma mistura pelo valor da condutividade elétrica do eletrólito que absorveu esse gás. Os métodos fotocolorimétricos são baseados na mudança de cor de certas substâncias quando reagem com o componente analisado da mistura gasosa.

3. Dispositivos cujo funcionamento se baseia em métodos de análise puramente físicos (termocondutometria, termomagnética, óptica, etc.). Termocondutometria baseiam-se na medição da condutividade térmica dos gases. Os analisadores de gás termomagnéticos são usados principalmente para determinar a concentração de oxigênio, que possui alta suscetibilidade magnética. Os analisadores ópticos de gás são baseados na medição da densidade óptica, espectros de absorção ou espectros de emissão de uma mistura de gases.

Analisadores de gás podem ser divididos em vários tipos, dependendo das tarefas executadas - são analisadores de gás de combustão, analisadores de gás para determinar os parâmetros da área de trabalho, analisadores de gás para monitorar processos tecnológicos e emissões, analisadores de gás para purificação e análise de água, etc., eles também são divididos de acordo com seu projeto em portáteis, portáteis e estacionários, pelo número de componentes medidos (pode haver uma medição de uma substância ou várias), pelo número de canais de medição (monocanal e multicanal), por funcionalidade(indicadores, dispositivos de sinalização, analisadores de gases).

Os analisadores de gases de combustão são projetados para configurar e monitorar caldeiras, fornos, turbinas a gás, queimadores e outras instalações de queima de combustível. Eles também permitem monitorar as emissões de hidrocarbonetos, óxidos de carbono, nitrogênio e enxofre.

Analisadores de gás(detectores de gás, detectores de gás) para controlar os parâmetros do ar na área de trabalho. Monitorar a presença de gases e vapores perigosos em área de trabalho, dentro de casa, minas, poços, coletores.

Analisadores de gás estacionários- projetado para controlar a composição do gás durante medições tecnológicas e controle de emissões em metalurgia, energia, petroquímica, indústria de cimento. Os analisadores de gás medem o conteúdo de oxigênio, nitrogênio e óxidos de enxofre, freon, hidrogênio, metano e outras substâncias.

Empresas que oferecem analisadores de gás no mercado russo: KaneInternacional (Reino Unido), Testo GmbH (Alemanha), FSUE "Analitpribor" (Rússia), Eurotron (Itália), Ditangaz LLC (Rússia).

Os analisadores de gás são dispositivos especiais, que servem para medir com precisão a composição qualitativa e quantitativa dos gases. Com base em sua finalidade e princípio de operação, eles podem ser manuais e automáticos. Um dos tipos mais comuns de instrumentos portáteis são os analisadores de absorbância.

O princípio de funcionamento deste tipo de analisador de gases baseia-se no fato de que as substâncias constituintes são absorvidas em uma determinada sequência por reagentes especiais. Equipamentos estacionários com princípio de funcionamento automático realizam medições constantemente, ou seja, sem interrupção. Ele captura com precisão todos os parâmetros físico-químicos da mistura gasosa estudada. Esses dispositivos permitem obter os resultados de medição mais precisos ao interagir não apenas com a própria substância, mas também com seus componentes individuais.

Os equipamentos de medição de gás vêm em muitas variedades e nomes. Alguns deles são baseados em métodos físicos medições, incluindo o uso de uma reação química auxiliar. Tais dispositivos são chamados volumétrico-monométricos. Eles permitem a detecção extremamente precisa de qualquer uma das mudanças no volume e pressão que ocorrem no meio observado. O dispositivo captura imediatamente todas as reações nas quais os componentes individuais da mistura de gases entram.

O princípio de operação do analisador de gás também pode ser baseado em métodos químicos para analisar o meio observado. Esses instrumentos podem rastrear processos termoquímicos, cromatográficos, eletroquímicos e fotocolorimétricos adicionais, dependendo de sua aplicação e características operacionais. O princípio de funcionamento do equipamento também é diferente. Por exemplo, instrumentos termoquímicos medem o nível de calor no processo de combustão de um gás.

Na maioria das vezes, esse equipamento é usado quando é necessário monitorar o óxido de hidrogênio em ambiente aéreo com suspeita de sua concentração explosiva. Como regra, esse trabalho é feito com gases combustíveis, e os dispositivos do tipo termoquímico são muito úteis.

Muitos analisadores de gás estacionários operam apenas em princípios físicos pesquisar. Este grupo de dispositivos inclui analisadores que operam com métodos de medição magnéticos e ópticos.

ANALISADORES DE GÁS, dispositivos que medem o conteúdo (concentração) de um ou mais. componentes em misturas de gases (ver também Análise de gases). Cada analisador de gás é projetado para medir a concentração de apenas determinados componentes no contexto de uma mistura de gás específica nos padrões. condições. Juntamente com o uso de analisadores de gás individuais, estão sendo criados sistemas de controle de gás que combinam dezenas desses dispositivos. Na maioria dos casos, a operação do analisador de gás é impossível sem vários dispositivos auxiliares. dispositivos que proporcionam a criação t-ry obrigatório e pressão, purificação da mistura gasosa de poeira e alcatrão e, em alguns casos, de certos componentes que interferem nas medições e agressivo de entrada. Os analisadores de gás são classificados de acordo com o princípio de ação em pneumáticos, magnéticos, eletroquímicos, semicondutores, etc. Os seguintes são físicos. fundamentos e aplicações Naib. analisadores de gases comuns.

Analisadores termométricos de gases. Sua ação é baseada na dependência da condutividade térmica da mistura gasosa em sua composição. Para a maioria dos casos praticamente importantes, a equação é válida:

onde é a condutividade térmica da mistura, é a condutividade térmica do i - esse componente, Ci é sua concentração, n é o número de componentes.

Termocondutometria os analisadores de gás não têm alta seletividade e são usados se o componente controlado diferir significativamente do resto em termos de condutividade térmica, por exemplo. para determinar as concentrações de H2, He, Ar, CO2 em misturas gasosas contendo N2, O2, etc. A faixa de medição é de unidades a dezenas de por cento em volume.

Uma mudança na composição da mistura gasosa leva a uma mudança em sua condutividade térmica e, como resultado, t-ry e elétrica. resistência de um metal aquecido pela corrente. ou um termistor semicondutor colocado na câmara, por onde passa a mistura. Em que:

onde a é o parâmetro de projeto da câmara, R1 e R2 são a resistência do termistor no caso de passar corrente I através dele com condutividade térmica do meio gasoso, respectivamente. e, - coeficiente de temperatura. elétrico resistência do termistor.

Analisadores de gases termoquímicos. Nesses dispositivos, o efeito térmico de um produto químico é medido. p-ção, na qual o componente que está sendo determinado participa. Na maioria dos casos, utiliza-se a oxidação do componente com oxigênio atmosférico; catalisadores - manganês-cobre (hopkalita) ou Pt finamente disperso depositado na superfície do carreador poroso. A mudança em t-ry durante a oxidação é medida usando um metal. ou termistor semicondutor. Em alguns casos, a superfície de um termistor de platina é usada como catalisador. O valor está relacionado com o número de moles M do componente oxidado e o efeito térmico pela razão: , onde o fator k, levando em consideração as perdas de calor, dependendo do projeto do dispositivo.

A maioria dos termoquímicos. analisadores de gás são usados como detectores de gás para gases e vapores combustíveis (H2, hidrocarbonetos, etc.) no ar com um teor de 20% do seu menor. CPV, bem como na eletrólise da água para determinar as impurezas de hidrogênio em oxigênio (faixa de medição 0,02-2%) e oxigênio em hidrogênio (0,01-1%).

Analisadores de gás magnético. Usado para determinar O2. Sua ação é baseada na dependência do magnético. suscetibilidade da mistura gasosa na concentração de O2, magn volumétrico. a suscetibilidade ao rogo é duas ordens de grandeza maior do que a da maioria dos outros gases. Esses analisadores de gases permitem determinar seletivamente O2 em misturas gasosas complexas. O intervalo de concentrações medidas é 10-2 - 100%. Naib. magnetomecânica generalizada. e termomag. analisadores de gases.

Nos analisadores de gás magnetomecânicos (Fig. 3), são medidas as forças que atuam em um campo magnético não homogêneo. campo em um corpo colocado na mistura analisada (geralmente um rotor). A força F empurrando o corpo para fora do ímã. campos, é determinado pela expressão:

onde e é o ímã em massa. suscetibilidade ac. da mistura analisada e o corpo colocado no gás, V-volume do corpo, H-magn. Campos. Normalmente, uma medida da concentração de um componente é o torque encontrado a partir do ângulo de rotação do rotor. Leituras magnetomecânicas. analisador de gás são determinados por magn. St. você analisou a mistura de gás e depende de t-ry e pressão, uma vez que o último afeta o magn em massa. suscetibilidade a gases.

Analisadores de gases mais precisos feitos por compensação. esquema. Neles, o momento de rotação do rotor, relacionado funcionalmente com a concentração de O2 na mistura analisada, é balanceado por um momento conhecido, para criar quais magnetoelétricos são utilizados. ou eletrostática. sistemas. Os analisadores de gás rotativos não são confiáveis em condições industriais, são difíceis de alinhar.

A ação dos analisadores de gases termomagnéticos é baseada no termoímã. convecção de uma mistura gasosa contendo O2 em campos magnéticos e de temperatura não homogêneos. Dispositivos frequentemente usados com uma câmara anular, a borda é um metal oco. anel. Um tubo de vidro de paredes finas é instalado ao longo de seu diâmetro, no qual uma espiral de platina é enrolada, aquecida eletricamente. atual. A espiral consiste em duas seções - R1 e R2, a primeira das quais é colocada entre os pólos do ímã. Se houver O2 na mistura gasosa, parte do fluxo é direcionado pelo canal diametral, resfriando a primeira seção da bobina de platina e transferindo parte do calor para a segunda. Uma mudança nas resistências R1 e R2 provoca uma mudança na tensão de saída U, proporcional ao teor de O2 na mistura analisada.

Analisadores pneumáticos de gases. Sua ação é baseada na dependência da densidade e viscosidade da mistura gasosa em sua composição. As mudanças de densidade e viscosidade são determinadas pela medição hidromecânica. parâmetros de fluxo. Pneumático generalizado. três tipos de analisadores de gás.

Analisadores de gás com conversores de aceleração medem a a resistência do estrangulador (capilar) ao passar o gás analisado por ele. Em um fluxo de gás constante, a queda de pressão no acelerador é uma função da densidade (acelerador turbulento), da viscosidade (acelerador laminar) ou de ambos os parâmetros ao mesmo tempo.

Os analisadores de gás de jato medem a dinâmica pressão do jato de gás que sai do bocal. Eles contêm dois elementos de jato do tipo "canal de recepção do bico". Para submeter o analisado e comparar. os gases são ejetores 2. A pressão na saída dos elementos é mantida pelo regulador 4. A igualdade das pressões do gás na entrada dos elementos é assegurada pela conexão. canal 5 e ajuste da válvula 6. Diferença dinâmica. pressões (cabeças) percebidas pelos tubos 1b, - f-ção da relação e uma medida da concentração do componente determinado da mistura gasosa. Os analisadores de jato de gás são usados, por exemplo, na indústria de nitrogênio para medir o teor de H2 no nitrogênio (faixa de medição 0-50%), na indústria de cloro - para determinar C12 (0-50 e 50-100%). O tempo de estabilização das leituras desses analisadores de gás não excede várias vezes. segundos, por isso também são usados em detectores de gases de concentrações pré-explosivas de gases e vapores de certas substâncias (por exemplo, dicloroetano, cloreto de vinila) no ar industrial. instalações.

Os analisadores de gases pneumoacústicos contêm dois assobios com frequências próximas (3-5 kHz), através de um dos quais passa o gás analisado, pelo segundo - comparativo. A frequência de batimento das vibrações sonoras no misturador de frequência depende da densidade do gás analisado. As batidas (frequência até 120 Hz) são amplificadas e convertidas em pneumáticas. oscilação do amplificador. Para obter o sinal de saída (pressão), é utilizado um conversor de frequência para analógico.

Pneumático analisadores de gás não têm alta seletividade. Eles são adequados para a análise de misturas nas quais a concentração de apenas um dos componentes muda, enquanto a razão entre as concentrações dos demais permanece constante. A faixa de medição é de unidades a dezenas de por cento. Pneumático analisadores de gás não contêm elementos e, portanto, pode ser usado em salas de qualquer categoria de risco de incêndio e explosão. Os elementos do circuito em contato com gases são feitos de vidro e fluoroplasto, o que possibilita a análise de gases altamente agressivos (contendo cloro, enxofre, etc.).

Analisadores de gases infravermelhos. Sua ação é baseada na escolha. absorção por moléculas de gases e vapores de radiação infravermelha na faixa de 1-15 mícrons. Esta radiação é absorvida por todos os gases cujas moléculas consistem em pelo menos dois decomp. átomos. Alta especificidade de espectros de absorção molecular dec. gases determina a alta seletividade de tais analisadores de gás e seu amplo uso em laboratórios e na indústria. A faixa de concentrações medidas é 10-3 -100%. Nos analisadores de gases dispersivos, é utilizada radiação de um comprimento de onda, obtida com a ajuda de monocromadores (prismas, grades de difração). Em analisadores de gases não dispersivos, devido às características da óptica. circuitos do dispositivo (o uso de filtros de luz, detectores de radiação especiais, etc.), use não monocromático. radiação. Como exemplo na fig. 7 mostra Naib. esquema comum de tal analisador de gás. A radiação da fonte passa sequencialmente pelo filtro de luz e pela cubeta de trabalho, na qual a mistura analisada é alimentada, e entra no especial. receptor. Se um analito estiver presente na mistura analisada, então, dependendo da concentração, ele absorve parte da radiação e o sinal registrado muda proporcionalmente. A fonte de radiação é geralmente uma espiral aquecida com um amplo espectro de radiação, com menos frequência - um laser IR ou LED que emite radiação em uma região estreita do espectro. Se for utilizada uma fonte não monocromática. radiação, a seletividade de determinação é alcançada usando um receptor seletivo.

Naib. analisadores de gás comuns com receptor óptico-acústico cheio de gás. Este último é uma câmara selada com uma janela preenchida exatamente com o gás cujo conteúdo deve ser medido. Este gás, absorvendo uma certa parte do fluxo de radiação com um conjunto de linhas espectrais características desse gás, aquece, como resultado do aumento da pressão na câmara. Através da pele. modulador, o fluxo de radiação é interrompido com um certo. frequência. Como resultado, a pressão do gás no receptor pulsa com a mesma frequência. A amplitude de flutuação de pressão é uma medida da intensidade da radiação absorvida por um gás, dependendo de quanto da radiação característica é absorvida pelo mesmo gás na célula de trabalho. Dr. os componentes da mistura não absorvem radiação nestes comprimentos de onda. T. arr., a amplitude da pulsação de pressão no receptor de radiação é uma medida do número do componente determinado na mistura analisada que passa pela cubeta de trabalho. A mudança na pressão é geralmente medida com um microfone condensador ou um microanemômetro (sensor de fluxo de gás). Substituindo o gás no receptor de radiação opto-acústico. analisador de gás, você pode medir seletivamente o conteúdo de decomp. componentes da mistura.

Os analisadores de gás infravermelho também usam detectores de radiação não seletivos - bolômetros, termopilha, elementos semicondutores. Então, no caso de fontes com amplo espectro de emissão, a seletividade da determinação é garantida pelo uso de filtros de interferência e gases. Para melhorar a precisão e a estabilidade da medição, parte do fluxo de radiação geralmente passa por um comparador. uma cubeta cheia de um gás que não absorve a radiação detectada, e medir a diferença ou razão dos sinais obtidos como resultado da passagem da radiação pela de trabalho e comparar. cubetas.

Os analisadores de gases infravermelhos são amplamente utilizados para controlar a qualidade dos produtos, analisar gases de exaustão e ar interno. Eles são usados para determinar, por exemplo, CO, CO2, NH3, CH4 em tecnologia. gases pro-va sintéticos. amônia, um par de vários solventes no baile de ar. instalações, óxidos de azoto, SO2, CO e hidrocarbonetos nos gases de escape dos veículos, etc.

Analisadores de gases ultravioleta. O princípio de seu funcionamento é baseado em eleger. absorção por moléculas de gases e vapores de radiação na faixa de 200-450 nm. A seletividade da determinação de gases monoatômicos é muito alta. Gases diatômicos e poliatômicos possuem um espectro de absorção contínuo na região do UV, o que reduz a seletividade de sua determinação. No entanto, a ausência do espectro de absorção UV de N2, O2, CO2 e vapor de água torna possível, em muitos casos praticamente importantes, realizar medições suficientemente seletivas na presença de esses componentes. A faixa de concentrações determinadas é geralmente 10-2-100% (para vapor de Hg, o limite inferior da faixa é 2,5-10-6%).

O esquema do analisador de gás ultravioleta é semelhante ao esquema mostrado na fig. 7. Existem também dispositivos com dois detectores de radiação sem modulador, nos quais fluxos de luz não são interrompidos. Como fontes de radiação, lâmpadas de mercúrio de baixa (= 253,7 nm) e alta (espectro com grande conjunto de linhas) pressões, lâmpadas de descarga de gás com vapores de outros metais (= 280, 310 e 360 nm), lâmpadas incandescentes com filamento de tungstênio, lâmpadas de descarga de hidrogênio e deutério. Receptores de radiação - fotocélulas e fotomultiplicadores. Ao usar uma fonte de radiação não seletiva, a seletividade das medições na maioria dos dispositivos é fornecida usando óptica. filtros (vidro ou interferência).

Os analisadores de gás ultravioleta aplicam hl. arr. para automático controlo do teor de C12, O3, SO2, NO2, H2S, C1O2, dicloroetano, nomeadamente nas emissões industriais. empresas, bem como para a detecção de vapores de Hg, menos frequentemente Ni (CO) 4, no ar ind. instalações.

Analisadores de gás fluorescente. Em analisadores de gás quimioluminescente, a intensidade da luminescência excitada por quim. distrito do componente controlado com o reagente na fase sólida, líquida ou gasosa. Um exemplo é a interação. NO com O3 usado para determinar óxidos de nitrogênio:

N0 + 03 -> N02+ + 02 -> N02 + hv + 02

A mistura analisada e o reagente através dos chokes entram na reação. Câmera. O estimulador de fluxo (bomba) fornece a pressão necessária na câmara. Se houver um componente a ser determinado na mistura, a radiação que acompanha a solução quimioluminescente é alimentada através de um filtro de luz para o cátodo fotomultiplicador, que está localizado diretamente. proximidade da reação. Câmera. Elétrico o sinal do fotomultiplicador, que é proporcional à concentração do componente controlado, após a amplificação, é alimentado ao dispositivo secundário. Ao medir fluxos de luz fracos que ocorrem em baixas concentrações do analito, o fotocátodo é resfriado eletricamente. microrefrigeradores para reduzir a corrente escura (fundo).

Para medir o teor de NO2, o aparelho possui um conversor, onde o NO2 é convertido em NO, após o qual a mistura analisada é enviada para a reação. Câmera. Neste caso, o sinal de saída é proporcional ao conteúdo total de NO e NO2. Se a mistura entrar contornando o conversor, somente concentração de NO é encontrada no sinal de saída. A diferença entre esses sinais é usada para avaliar o teor de NO 2 na mistura.

A alta seletividade dos analisadores de gases quimioluminescentes se deve à especificidade da p-ção selecionada, no entanto, os componentes que acompanham a mistura podem alterar a sensibilidade do dispositivo. Esses analisadores de gás são usados para determinar NO, NO2, NH3, O3 no ar na faixa de 10-7-1%.

Nos analisadores de gás fluorescente, é medida a intensidade de fluorescência (comprimento de onda) que ocorre quando o componente controlado é exposto à radiação UV (com uma frequência v1). Como exemplo na fig. 9 mostra um diagrama de tal analisador de gás para determinar SO2 no ar. A mistura analisada entra na câmara do detector, que é separada da fonte pulsada de radiação UV e do fotomultiplicador pelos filtros de luz 3 e 4, que transmitem radiação com comprimentos de onda respectivamente. e. O fotomultiplicador, localizado em um ângulo de 90° com a fonte de radiação, registra pulsos de fluorescência, cuja amplitude é proporcional à concentração do componente determinado na câmara. Elétrico o sinal do fotomultiplicador após amplificação e processamento é alimentado ao dispositivo secundário. Os analisadores de gás para a determinação de SO2 são caracterizados por alta sensibilidade e seletividade. Eles são usados em automático estações de controle ambiental.

Para remover o vapor de água que afeta as leituras dos analisadores de gases luminescentes, são utilizados os especiais. filtros (tipo peneira molecular) na entrada do fluxo de gás na câmara.

Analisadores de gases fotocolorimétricos. Esses instrumentos medem a intensidade da cor dos produtos selecionados. p-ção entre o componente determinado e um reagente especialmente selecionado. O R-tion é realizado, via de regra, em solução (analisadores de gás líquido) ou em um transportador sólido na forma de fita, comprimido, pó (respectivamente, fita, comprimido, analisadores de gás em pó).

Um diagrama esquemático de um analisador de gás líquido é mostrado na fig. 10. A radiação da fonte passa pelo trabalho e compara. cuvetes e entra nos receptores de radiação correspondentes. A solução indicadora flui a uma taxa constante através das cuvetes e do absorvedor. Em direção ao fluxo da solução, o gás analisado borbulha através do absorvedor. Determinado componente presente no gás, interação. com o reagente em p-re, causando uma alteração na óptica. densidade na cubeta de trabalho, proporcional à concentração do componente. Como resultado, a intensidade da radiação através de uma das células muda, mas não através da outra. A diferença (ou proporção) dos sinais do trabalhador e comparar. canais - uma medida da concentração do componente determinado na mistura analisada.

O fornecimento de solução pode ser contínuo ou intermitente. Com periodicidade abastecimento, o gás analisado é passado por um certo tempo através da mesma porção da solução, o que possibilita aumentar a sensibilidade da determinação. Tais analisadores de gases permitem, por exemplo, medir a concentração média do componente determinado por um determinado período de tempo. ao estabelecer turno médio ou concentrações médias diárias de impurezas tóxicas no ar.

Nos analisadores de gás de fita, o gás analisado entra no Câmara de gás, através do qual é puxada uma fita com um reagente aplicado a ela continuamente ou em uma determinada frequência. Como resultado do distrito com o componente a ser determinado, um ponto de cor é formado na fita, cuja intensidade de cor é proporcional à concentração do componente. A diferença (ou proporção) dos fluxos de luz refletidos da cor. e sem pintura. seções da fita, - uma medida da concentração do componente controlado na mistura. Às vezes, uma fita indicadora de reagente líquido é usada. Neste caso, o reagente é aplicado na fita do conta-gotas imediatamente antes de entrar em contato com o gás.

O princípio de operação dos analisadores de gás em comprimidos e em pó é o mesmo dos analisadores de gás de fita, mas esses dispositivos, via de regra, são cíclicos. ações. Para obter uma superfície limpa, o topo é cortado antes de cada ciclo de medição. cor uma camada de comprimido ou uma porção do pó é substituída.

O tempo de operação dos analisadores de gás de fita e tablet sem substituição de fita ou tablet chega a 30 dias ou mais. Fontes de radiação em fotocolorimetria. analisadores de gás - geralmente lâmpadas incandescentes e LEDs semicondutores, fotodetectores - fotomultiplicadores, fotocélulas, fotodiodos e fototransistores. Esses dispositivos permitem com alta seletividade determinar dec. gasoso (vaporoso) in-va na faixa de concentração de 10-5-1%. A sensibilidade dos analisadores de gás é especialmente alta. ações; sua desvantagem é um atraso necrótico nas leituras.

Fotocolorimétrico analisadores de gás aplicam hl. arr. para medir a concentração de impurezas tóxicas (por exemplo, óxidos de nitrogênio, O2, C12, CS2, O3, H2S, NH3, HF, fosgênio, vários compostos orgânicos) na atmosfera industrial. zonas e no baile aéreo. instalações. No controle da poluição do ar, dispositivos portáteis são amplamente utilizados periodicamente. ações. Meios. número de fotocolorimétricos analisadores de gás são usados como detectores de gás.

Analisadores eletroquímicos de gases. Sua ação é baseada na relação entre o parâmetro eletroquímico. sistema e a composição da mistura analisada que entra neste sistema.

Nos analisadores condutométricos de gases, a condutividade elétrica da solução é medida com a absorção seletiva do determinado componente por ela. Normalmente o circuito do dispositivo inclui elétrico. ponte permanente ou corrente alternada com dois condutométricos células através das quais o eletrólito flui. O eletrólito entra em uma das células após contato com o fluxo do gás analisado. O sinal de saída é proporcional à diferença de condutividade elétrica da solução antes e depois do contato com a mistura controlada. Essa diferença depende da concentração do analito dissolvido no eletrólito. Ao alterar as taxas de fluxo do eletrólito e da mistura analisada, é possível alterar a faixa de determinadas concentrações em uma ampla faixa. As desvantagens desses analisadores de gases são a baixa seletividade e a duração das leituras ao medir baixas concentrações. Condutométrico analisadores de gás são amplamente utilizados para determinar O2, CO, SO2, H2S, NH3, etc.

A ação dos analisadores de gases potenciométricos é baseada na dependência do potencial E do eletrodo indicador da atividade a dos íons eletroquimicamente ativos formados durante a dissolução do componente a ser determinado:

onde E° é o potencial padrão do eletrodo, R é a constante universal do gás, T é abs. t-ra, F-Número de Faraday, n-número de elétrons envolvidos na eletroquímica. distritos. O valor medido E é proporcional à concentração do componente controlado dissolvido no eletrólito. Esses analisadores de gás são usados para determinar CO2, H2S, HF, NH3, SO2, etc.

Ótima distribuição recebeu um potenciométrico analisadores de gases com eletrólito sólido para medição do conteúdo de O2. Cerâmica uma placa à base de CaO e ZrO2 em alta temperatura começa a conduzir íons de oxigênio, ou seja, comporta-se como um eletrólito. Camadas finas de platina porosa (eletrodos de platina) são aplicadas na superfície de tal placa em ambos os lados. De um lado da placa, a mistura gasosa analisada é fornecida, do outro lado, o gás de referência. A diferença de potencial entre os eletrodos é uma medida do conteúdo de O2. O termostato suporta eletroquímicos t-ru. células no intervalo correto. Com a ajuda de tais analisadores de gás, o O2 é determinado em uma ampla faixa de concentrações (10-4-100% em volume). A presença de hidrocarbonetos na mistura analisada leva a uma distorção dos resultados devido à sua oxidação em altas temperaturas.

A ação dos analisadores de gases amperométricos é baseada na relação entre os elétricos. corrente e quantidade do determinado componente que reagiu no eletrodo indicador. Se o componente controlado entrar totalmente no circuito eletroquímico p-ção, então a lei de Faraday é cumprida: I = = nFQC, onde I é a corrente, Q é a vazão do gás, C é a concentração do componente determinado, F é o número de Faraday, n é o número de elétrons envolvidos na p-ção.

Eletroquímica. a transformação deste componente da mistura gasosa com eficiência de corrente de 100% (ou seja, ausência de eletrodos secundários) é assegurada pela escolha do eletrodo indicador e seu potencial. O valor constante necessário da diferença de potencial é mantido devido ao fato de comparar. e os eletrodos indicadores são feitos de dois metais diferentes especialmente selecionados, por exemplo. de Au e Zn, Au e Pb, Ni e Cd (células do tipo galvânico). A diferença de potencial também pode ser estabilizada por meio de um sistema eletrônico usando um terceiro auxiliar. eletrodo (células do tipo potenciostático).

Amperométrico analisadores de gás são usados para determinar gases que têm oxidação.-redução. São você, por exemplo. SO2, NO2, H2S, O2, C12, O3. Nos analisadores de gás para medição do teor de SO2 no ar (Fig. 12), o gás analisado entra no medidor. eletrodo 3 eletroquímico. células e através do canal de gás - para a câmara com eletrólito sobressalente 9, no qual é colocado o eletrodo de referência 5. Auxiliar. o eletrodo 2 está localizado em uma câmara separada, que, como a câmara 9, está conectada à câmara de medição. eletrodo eletrolítico. canal. Vantagens da amperometria analisadores de gás - alta sensibilidade e seletividade.

Além do projeto do eletroquímico. células do tipo borbulhante (com sopro direto da mistura através do eletrólito), células com o chamado. eletrodos de difusão de gás, onde o gás é separado do eletrólito por uma membrana de polímero poroso permeável ao gás. Do lado em contato com o eletrólito, um material de eletrodo finamente disperso (Pt, Pd, Au) é aplicado à membrana. Tais sistemas são caracterizados por maior sensibilidade e estabilidade de características.

No coração dos analisadores de gás coulométricos está a compensação. tipo encontra-se o método coulométrico. titulação, to-ry está no eletroquímico. obter (gerar) um reagente titulante capaz de interagir rapidamente. com o componente determinado da mistura gasosa dissolvido no eletrólito. Este analisador de gás inclui circuitos de geração e indicação. Eletroquímica. a célula contém acc. dois pares de eletrodos - um cátodo e um ânodo, nos quais ocorre a eletrólise e um titulante é gerado, bem como um eletrodo indicador e um eletrodo de referência. A corrente de eletrólise é mantida automaticamente constante. Depois de tudo controlado in-in reagir completamente com titulante eletrogerado, oxidar.-restaurar. o potencial do sistema muda drasticamente, o que é detectado pelo salto no potencial do eletrodo indicador. A quantidade de eletricidade que passou pela célula antes da conclusão do distrito é equivalente à concentração do componente que está sendo determinado.

Analisadores de gases de ionização. Sua ação é baseada na dependência de eletricidade. condutividade dos ionizadores. gases de sua composição. O aparecimento de impurezas no gás tem um efeito adicional. influência no processo de formação dos íons ou na sua mobilidade e, consequentemente, na recombinação. A mudança resultante na condutividade é proporcional ao teor de impurezas.

Toda ionização analisadores de gás contêm ionização de fluxo. uma câmara (como no figo. 13), uma redução impõe certa diferença de potenciais em eletrodos. Esses dispositivos são amplamente utilizados para controlar microimpurezas no ar, bem como detectores em cromatógrafos a gás. Abaixo estão Naib. tipos comuns de ionizadores analisadores de gases usados sem cromatografia prévia. separação da amostra.

Os analisadores de gases radioisótopos, nos quais a ionização dos gases é realizada por radiação radioativa, incluem dispositivos baseados na seção de choque de ionização, captura de elétrons e ionização por aerossol. Os primeiros utilizam a diferença nas seções de choque (probabilidades) de ionização dos componentes da mistura. A ionização é geralmente realizada por radiação 90Sr, 3H, 63Ni, 147Pm. Estes analisadores de gases não são seletivos, são utilizados para analisar misturas de H2-N2, N2-CO2, H2-etileno, H2-CH4, H2-CH3SiCl3, H2-BC13, etc.; faixa de medição 0,01-100%; tempo de estabelecimento das indicações - até 0,1 s.

A ação dos analisadores de gás de captura de elétrons é baseada na capacidade das moléculas um número de entrada(O2, H2O, halogênios, compostos orgânicos contendo halogênio, hidrocarbonetos aromáticos, álcoois, compostos carbonílicos, etc.) livre de captura. elétrons que surgem durante a ionização dos gases e se transformam em íons. Estes últimos têm menor mobilidade que os elétrons, resultando em ionização. a corrente cai na proporção da concentração da ilha. Analisadores de gás de captura de elétrons são usados para controlar impurezas (em particular, halogênios em uma concentração de 10-3-104%) em gases puros e ar. Ao determinar impurezas no ar, na entrada dos analisadores de gás, geralmente se coloca membranas de polímero que retêm O2.

A ação dos analisadores de gás de ionização de aerossol é baseada na dependência da ionização. corrente da concentração de partículas de aerossol formadas após a eleição preliminar. transferência do componente determinado da mistura para um aerossol. Esta tradução é geralmente realizada por chem. p-ção com o reagente ou fotoquímico apropriado. p-ção na fase gasosa, pirólise do in-va investigado, bem como uma combinação de pirólise com este último. química p-ção com um reagente. Por exemplo, ao determinar o NH3 como reagente, você pode usar um par de ácido clorídrico; como resultado, o aerossol NH4C1 é formado. O tamanho das partículas de aerossol é de 10-7-10-4 cm A concentração dos componentes analisados é de 10-5-10-3%. Um analisador de gás de ionização de aerossol é usado, em particular, para determinar traços de impurezas de NH3, aminas, vapores de HC1, HF, NO2, HNO3, carbonilas de Ni e Co, fosgênio e vários outros compostos. no baile aéreo. instalações.

Em analisadores de gás de ionização de chama, o org analisado. conexão ionizado em chama de hidrogênio. A eficiência da ionização é proporcional ao número de átomos de C que entram na chama por unidade de tempo, mas também depende da presença de átomos de outros elementos na molécula. O esquema de tal dispositivo é mostrado na fig. 14. O queimador serve como um dos eletrodos de ionização. câmeras. O segundo eletrodo ("coletor") é um cilindro ou anel de parede fina. Esses analisadores de gás são usados para determinar o org. in-in no ar e tecnologia. gases. Com a presença conjunta de vários org. componentes, seja a sua soma ou a concentração de componentes com uma eficiência de ionização significativamente maior. Com a ajuda de analisadores de gases de ionização de chama, são monitoradas as mudanças no conteúdo total de hidrocarbonetos na atmosfera e impurezas tóxicas no ar. instalações, a pureza dos gases de escape dos veículos, vazamentos de gás de oleodutos e utilidades subterrâneas. A faixa de concentrações medidas é de 10-5-1%. Existe um direto a relação entre a eficiência da ionização org. gases e vapores e o grau de explosividade de suas misturas com o ar. Isso torna possível controlar as concentrações pré-explosão de org. in-in no baile. quartos, minas, túneis.

Nos analisadores de gás de ionização de superfície, são formados positivos. íons durante a adsorção de gases em superfícies aquecidas de metais ou seus óxidos. Componentes com potenciais de ionização suficientemente baixos, comparáveis em magnitude à função trabalho dos elétrons de uma superfície aquecida (emissor), podem ser ionizados. Normalmente, os componentes não controlados da mistura são ionizados, mas os produtos de suas p-ções em uma superfície cataliticamente ativa. Como emissores, por exemplo, são utilizadas bobinas aquecidas por corrente de óxidos de Pt, Mo ou W. O emissor aquecido serve simultaneamente como um dos eletrodos de ionização. câmeras. O segundo eletrodo ("coletor") é feito na forma de um cilindro externo. A temperatura de aquecimento do emissor é alterada de 350 para 850 °C. Com a ajuda de tais analisadores de gás, os ácidos fenol, acético e fórmico são determinados, bem como (com alta seletividade) org. comp., em particular anilina, aminas, hidrazinas. Dispositivos foram criados para controlar uma série de aminas (dietilamina, trietilamina, etc.) no ar industrial. instalações. O intervalo de concentrações medidas é 10-5-10-2%.

No chamado. Os analisadores de gás "halogênio" na superfície da platina, aquecidos a 800-850 ° C, ionizam metais alcalinos (geralmente Na e K), adicionados na forma de sais à zona de aquecimento e ionização. A emissão de íons alcalinos depende do conteúdo de halogênios e seus compostos no ar ambiente. Esses dispositivos permitem determinar os halogênios (C1, Br) no ar, prom. instalações, freons no controle de estanqueidade de unidades de refrigeração e latas de aerossol domésticas com limites de detecção de aprox. 10-4%.

Nos analisadores de gás de fotoionização, as moléculas do componente a ser determinado são ionizadas por radiação UV. Isso é possível se a energia do fóton não for inferior ao potencial de ionização das moléculas. Lâmpadas geradoras de fótons com energias de 9,5, 10, 10,2, 10,9 e 11,7 eV são usadas como fontes de radiação. Principal os componentes do ar (O2, N2, CO, CO2, H2O), assim como o CH4, possuem potenciais de ionização na faixa de 12–20 eV e não são ionizados por tais fótons. Fotoionização analisadores de gás são usados para controlar impurezas aromáticas. e hidrocarbonetos insaturados, aldeídos, cetonas, álcoois e outros org. conexão no ar com limites de detecção de 10-5 -10-4%. Selecionando a radiação de energia adequada, você pode determinar seletivamente, por exemplo, aromático. ligações na presença alcanos e org contendo oxigênio. comp., mercaptanos na presença. H2S.

Analisadores de gases semicondutores. Sua ação é baseada em uma mudança na resistência de um semicondutor (filme ou monocristal) quando exposto ao componente analisado da mistura. A operação dos analisadores de gás óxido semicondutor é baseada em uma mudança na condutividade. camada (uma mistura de óxidos metálicos) durante a quimissorção em sua superfície de moléculas de gases reativos (Fig. 15). Esses analisadores de gás são usados para determinar gases combustíveis (em particular, H2, CH4, propano), bem como O2, CO2, etc. A seletividade da análise é alcançada variando a composição do sensor. camada e seu t-ry (usando o aquecedor embutido). A faixa de concentrações medidas de gases combustíveis é de 0,01-1% em volume.

Em analisadores de gás semicondutor com detecção cristalina. elementos medem a condutividade de um único cristal ou mais complexo estrutura semicondutora com p-n-transições quando o estado de carga da superfície muda, ou seja, concentração ou distribuição de encargos sobre ele. Por exemplo, para determinar H2, é usado sensitivo. elementos na forma de um sistema de camadas de metal - dielétrico - semicondutor (transistores de canal) e o topo. metálico a camada é obtida a partir de Pd ou suas ligas. A mudança no estado de carga da superfície é conseguida alterando a diferença de potencial de contato entre o semicondutor e o Pd quando dissolvido no último H2 presente na mistura analisada. Faixa de concentrações de H2 medidas em gases inertes 10-5-10-3%.

Para produção em série de analisadores de gases semicondutores, modernos. tecnologia de microeletrônica, que permite criar medições. transdutor incluindo sensit. elemento, sistema de controle de temperatura e amplificador elétrico. sinal como um micromódulo separado.

Aplicações para analisadores de gás

Na maioria das indústrias, os gases são frequentemente utilizados em diversos processos tecnológicos que exigem monitoramento constante da ausência de vazamentos, a fim de garantir a segurança da produção e reduzir os riscos ao pessoal. Para isso, são instalados sistemas de detecção de gás para monitorar constantemente o nível do ambiente de trabalho.

Esses sistemas, compostos por detectores de gás (analisadores de gás), controladores, dispositivos de alerta e atuadores, desempenham as funções aviso prévio sobre o desenvolvimento de uma situação perigosa. Assim, os sistemas de detecção de gás permitem localizar o desenvolvimento situações perigosas nas fases iniciais, bem como aumentar o período de tempo para tomar as medidas de proteção adequadas e ações para eliminar situações de emergência.

Sistemas de detecção de gás

Para que os sistemas de controle de gás tenham máxima eficiência ao projetá-los, é necessário levar em consideração as especificidades de um determinado processo tecnológico de uma determinada indústria. Afinal, não existe uma solução universal para construir sistemas de detecção de gás para diferentes indústrias - cada caso é único e requer abordagem individual do ponto de vista da arquitetura dos sistemas de segurança predial, a escolha do número de pontos de controle de contaminação por gases e a lista de gases detectados.

A indústria de petróleo e gás inclui um grande número de atividades de produção: desde a exploração onshore e offshore, produção de petróleo e gás, até seu transporte, armazenamento e destilação. Essas atividades são caracterizadas pela presença de um grande número de hidrocarbonetos gasosos inflamáveis, que são um sério perigo. Os gases combustíveis são frequentemente acompanhados por gases tóxicos, como o sulfeto de hidrogênio.

sondas de perfuração de exploração;
plataformas operacionais;
instalações de armazenamento de petróleo e gás no solo;
refinarias de petróleo.

Gases controlados:

Combustível: gases de hidrocarbonetos.
Tóxico: sulfureto de hidrogénio, monóxido de carbono.

A indústria química é talvez a maior usuária de vários equipamentos de detecção de gás. Eles geralmente usam uma ampla gama de gases inflamáveis e tóxicos em seus processos ou os criam como subprodutos de seus processos de fabricação.