автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Автоматизированные ионометрические газоанализаторы концентрации сероводорода в технологических газах и воздухе рабочей зоны предприятия

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ КОНСТАНТИН ЮРЬЕВИЧ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ КОНЦЕНТРАЦИИ СЕРОВОДОЮДА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗАХ И ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 05.11.13- Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделии

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-1998

Работа выполнена в Московском Государственном Университете Инженерной Экологии

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Кораблёв Игорь Васильевич Научный консультант: Кандидат технических наук,

Кулаков Борис Михайлович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, академш

Герасимов Борис Иванович Кандидат технических наук

Морозов Алексей Валерьевич

Ведущее предприятие: НПО «ХИМАВТОМАТИКА»

Защита состоится 19в/^^часов на заседали

специализированною совета Д063.44.02 при Московско Государственно!« Университете Инженерной Экологии, 107884, Москва, ул. Старая Басманная, 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУИЭ Автореферат разослан ч??» ßt^/r/f^^X99^г.

Ученый секретарь специализированного совета доцент, кандидат технических наук

Г.Д. Шише

Общая характеристика работы Актуальность темы

В состав природного и нефтяных попугаых газов, идущих на переработку, входят ернистые вещества, такие как сероводород и меркаптаны.

В настоящее время способы очистки природного х-аза от сероводорода юноэтаноламшом (МЭА) и диэтаноламшом (ДЭА) продолжают занимать [омишфугошее место в газо-нефтсперерабатывакяцей промышленности.

В газах известных месторождений содержание сероводорода колеблется в широких ределах и составляет от 0.2 до 15% об.

Присутствие сероводорода в газе вызывает коррозию используемого оборудования, а акже способствует быстрому отравлению катализаторов.

Сероводород является источником в производстве продуктов, пригодных для нужд ародного хозяйства, таких как элементарная сера, серная кислота, моющие средства, нсектациды и бытовые одеракта.

Заметим, что в процессах очистки, опасность могут представлять аварийные ыбросы природных газов и продуктов их переработки. Обладая резким неприятным зпахом, сероводород опасен для здоровья человека, поэтому необходимо вести контроль онцентрации сероводорода в воздухе рабочей зоне предприятия.

Автоматизация технологического процесса очистки природного газа напрямую вязана со своевременным определением концентрации сероводорода на входных и ыходных точках процесса сероочистки. Эти данные позволяют, прежде всего, птимизировать нормы расхода моноэтаноламина или диэгганоламипа, которые напрямую лияют на предельное значение концентрации сероводорода в очищенном газе.

Анализ отечественных и зарубежных разработок определения концентрации ероводорода в технологических газах и природной среде показал, что существующие в астоящее время электрохимические и фотоколориметрические газоанализаторы не твечают предъдаляемым к ним требованиям в процессах сероочистки по диапазону змерения, быстродействию, взрывозащите.

В связи с этим представляется актуальным создание взрывозапцгшых втоматических газоанализаторов концентрации сероводорода с расширенным иапазоном измерения, с улучшенными динамическими характеристиками, способных аботать как в автоматизированных системах управления технологическим процессом, ак и в системах экологического мониторинга.

Цель и задачи работы

Целью работы является теоретическое и экспериментальное обоснование удобног для инструментальной реализации и автоматизации метода контроля концентраци сероводорода и создание на его основе автоматических газоанализаторов сероводорода широким диапазоном измерения, с улучшенным быстродействием дая колтрал технологических процессов сероочистки природного газа и воздуха рабочей зон предприятия.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использовали ионометрического метода анализа для достижения сформулированной цели;

2. Построение математических моделей статических и динамических характеристи ионометрического первичного измерительного преобразователя (ПИП) и и экспериментальное подтверждение;

3. Оптимизация режимных и конструктивных параметров ионометрического ПИП н основе метрологических показателей;

4. Разработка на основе полученных результатов автоматических ионометрически газоанализаторов с расширенным диапазоном измерения для ведения непрерывног контроля сероводорода в процессах сероочистки природного газа и воздух промышленной зоны;

5. Выбор метрологического обеспечения разрабатываемых газоанализаторе сероводорода.

Методика исследований В диссертационной работе использованы методы системного анализ; математического моделирования, технической кибернетики, системотехники метрологии.

Научная ценность

1. Теоретически и экспериментально обосновано, применение ионометрического метод для автоматизации непрерывного процесса контроля сероводорода в процесс сероочистки природного газа в широком диапазоне концентрации в соответствии требованиями технического задания;

2. Построены модели статических и динамических характеристик (СХ и ДО ионометрического ПИП с сульфидселеггавным электродом, учитывающие влияни основных параметров преобразователя и неинформативных параметров анализируемо среды. Модели СХ и ДХ подтверждены экспериментально;

3. Осуществлен выбор основных конструктивных параметров ионометрического ПИП (состав и физико-химические характеристики индикаторного раствора, режимные и конструктивные параметры преобразователя и др.) на основе точностных показателей;

4. Предложен и технически реализован, на базе микропроцессорного преобразователя, тестовый метод измерения рБ, что позволило практически устранил, систематическую погрешность ионометрического ПИЛ;

5. Созданы автоматизированные взрывозатцотные ионометрические газоанализаторы сероводорода для контроля процессов сероочистки природного газа и воздуха промышленной зоны с расширенным диапазоном измерения и улучшенным быстродействием.

Практическая ценность Разработанный на основе проведенных исследований автоматизированный микропроцессорный газоанализатор «СУЛЬФИН» для ведения непрерывного контроля :ероводорода в процессах сероочистки природного газа, имеет взрывозащитпое исполнение, расширенный динамический диапазон, разбитый на три поддиапазона: 0-100, 100-1000, ЮОО-ЮОООмг/м3 измерения, автоматическое переключение шкал, улучшенные ю сравнению с прототипами динамическими характеристиками. В газоанализаторе «пользуется тестовый алгоритм обработки измерительной информации что позволяет практически исключить систематическую погрешность ПИП. Встроенный »шкропроцессорный преобразователь используется для управления процессом шмерения 1 обработки измерительной информации, в том числе для линеаризации СХ ПИП.

Разработанный переносной автоматический ионометрический газоанализатор типа (СУЛЬФАН-М» со шкалой измерения 0-50МГ/М3 предназначен как для технологического сонтроля сероводорода, так и для измерения содержания сероводорода в воздухе фомышленной зоны предприятий газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.

Осуществлен выбор метрологического обеспечения газоанализаторов (СУЛЬФИН» и «СУЛЬФАН-М» на основе динамических образцовых установок УСО и /ГПС-ШНД выдержавших государственную аттестацию.

Разработанные газоанализаторы позволяют создать системы контроля и >егуллроваютя концентрации сероводорода в процессах сероочистки технологического аза, а также вести непрерывный эколгаический контроль окружающей Среды, как в >амках одного предприятия, так и в более крупных масштабах.

Реализация в промышленности Изготовленная экспериментальная партия макетов газоанализаторов • прошла [роизводственные испытания на Московском нефтеперерабатывающем заводе;

2. Газоанализаторы сероводорода в количестве 5 штук установлены и эксплуатируютс!

на Оренбургском газоперерабатывающем заводе; 3.. Планируется установка газоанализаторов сероводорода «Сульфит и «Сульфан-М; на Рязанском газоперерабатывающем заводе.

Апробация работы

Основные результаты работы по созданию автоматизированньг ионометричееких газоанализаторов сероводорода «Сульфин» и «Сульфан-М предназначенных дая ведения непрерывного контроля сероводорода в процесса: сероочистки природного газа и воздуха промыпшенной зоны, были доложены на перво! международном симпозиуме в Москве - «Техника и технология экологически чисты: химических производств» МГАХМ, «ЮНЕСКО», ]996г, на Московской научно технической конференции «Состояние и перспективы развития научных работ химическом машиностроении» МГАХМ, 1997г, на Московской регионально: конференции «Инженерная экология» МГУИЭ, 1998г.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, изложенных на 14 страницах, иллюстрируется 32 рисунками, содержит 6 таблиц, список литературы включающий 84 наименование, чегырех приложений, фотографии приборов.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выполнения работы, сформулирован постановка задачи исследования, представлены основные научные и практически результаты, полученные в работы.

В первой главе та основе обзора материалов по содержанию сероводорода технологических газах химической, газовой, нефтеперерабатывающей и др. отрасле промышленности показано, что концентрация этого компонента на различных стадия процесса сероочистки изменяется в широких пределах от 10% об. до 20 мт/м?. : соответствии с этим для автоматизации технологических процессов сероочистк необходим непрерывный контроль содержания Н23 в технологических газах в указанно диапазоне концентраций.

Проведен сравнительный анализ методов и средств, используемых дг: непрерывного определения концентрации ЦБ в газовых средах. Отмечается, что для эти целей в настоящее время применяются в основном электрохимические фотоколориметрические газоанализаторы. Отмечено, что существующие приборы I отвечают требованиям предъявляемым к газоанализаторам для автоматизаци

ехнологических процессов сероочистки, прежде всего по диапазону измерения, а также в яде случаев по динамическим характеристикам.

Показаны преимущества потенцио метрического метода анализа сероводорода, риборная реализация которого отличается эксплуатационной простотой, достаточно ысокой чувствительностью и точностью, возможностью проведения непрерывных змерений с использованием ионоселективного измерительного электрода, увствительного к сульфид ионам в индикаторном растворе.

Метод основан на потенцнометрическом определении равновесной энцетрацш ионов сульфида, образующихся в результате обратимого взаимодействия гроводорода с индикаторным раствором в специальной электрохимической ячейке -грвичном измерительном преобразователе (ПИП).

Ионометрический метод измерения обеспечивает следующее: селективную чувствительность к ионам сульфида и практическую независимость сигнала измерительной информации огне измеряемых компонентов анализируемого газа;

широкий диапазон измерения Н^Я благодаря потенциометрической зависимости между активной концентрацией ионов сульфида и ЭДС ионометрического ПИП; относительно малое время отклика ПИП на входные воздействия.

На основе анализа принципов построения ионометрических анализаторов для срабатываемого газоанализатора Н28 выбрана структурная схема, основанная на методе рямого взаимодействия анализируемого газа с индикаторным раствором в непроточной гейке.

В качестве электродной пары целесообразно использовать сульфидселективный здикаторный и хлорсеребрянный вспомогательный электроды. Сульфидселективный 1ектрод с чувствительной мембраной А^^, обладает достаточно высокой обильностью характеристик и поэтому является одним из лучших ионометрических шктродов.

Ввиду агрессивности исследуемого компонента проведен выбор материала энометрического ПИП. В результате проведенного анализа было выбрано оргстекло.

В заключении этой главы на основе проведенных исследований уточняется остановка задачи работы.

Вторая глава посвящена исследованию статических и динамических фактеристик ионометрического ПИП применительно к задачам контроля Н28 в »отологическом газе и воздухе промышленной зоны.

В основе ионометрического метода анализа концентрации сероводорода

лежит определение концентрации сульфид ионов S2\ образующихся в результате обратимого взаимодействия сероводорода с индикаторным раствором. В качестве измерительного электрода используется сульфидселективный электрод, обладающий сульфидной проводимостью. Концентрация сульфид ионов S2' зависит от концентрации газообразного сероводорода в анализируемой среде Сг, рН индикаторного раствора, V -режимных параметров ионометрического ПИП: О- =/(Сг, [H*], V). Для того чтобы найти в явном виде згу зависимость необходимо провести исследования выбора химического состава и рН индикаторного раствора, а также произвести расчет параметров системы дга осуществления обратимого взаимодействия сероводорода с индикаторным раствором.

Исследованы характеристики сульфидселекгивного элекгродг ионометрического ПИП. Зависимость потенциала сульфидселекгавного электрода от концентрации анализируемых ионов в индикаторном растворе описывается выражением:

п

Е =■ Ro'-Slg fo-О - Sks/jCj/m) (1)

где E0' - стандартный электродаый потенциал;

S- крутизна электродной характеристики; О - - концентрация сульфид ионов; Cj - концентрация j^o мешающего иона;

/¡2- , fj - коэффициенты активности ионов S2' и j-ro мешающего ионо] соответственно;

ksj - коэффициент селективности для j-ro мешающего иона; m - заряд j-ro мешающего иона.

Физическое растворение сероводорода и образование сульфид ионов в индикаторное растворе определяется соотношениями:

0-1

tfjS gaz <=-> H ¡S aqv (2)

«2 к,

HsSaqv^If+HF (3)

h

IfS = II* + S2' (4)

тде, gaz- растворение сероводорода в анализируемой газовой пробе;

HjS aqv- растворение сероводорода в индикаторном растворе; aj- коэффициент физической растворимости анализируемого

компонента в газовой пробе; «2- коэффициент физической растворимости анализируемого

компонента в рабочем растворе; к,- константа диссоциации первой ступени; к?- константа диссоциации второй ступени Концентрация сульфид ионов в индикаторном растворе в соответствии с шшениями (2) - (4) имеет вид:

к, к2 а2 С г А,2У=- (5)

01 а}

Уравнение СХ ПИП ищется в виде /5*7 на основе решения уравнения (2У ) и материального баланса при взаимодействии анализируемого компонента с шикаторным раствором. Уравнение СХ ионометрического ПИП на основе 'льфидселективного и хлорсеребряного электродов можно ¡греобразовать к следующему ту:

КОк,к2а2

АЕ=Е0'-$к{-(С, + £к^ш)} (6)

[II] а1

¡¡е ()- расход анализируемого газа через ионометрический ПИП;

К - коэффициент пропорциональности;

КГ

Б = , II - универсальная газовая постоянная,

21'' Г-температура,

^ - постоянная Фарадея.

Из уравнения СХ видно, что информациошп>гй сигнал ЛЕ зависит от ¡¡информативных параметров: рН, О, С}, Т. Для уточнения и оптимизации режимных и энструктивных параметров ионометрического ПИП была создана экспериментальная гганотзка включающая в себя универсальный генератор поверочных смесей (УГПС-01) фоводорода или установку сероводородную образцовую (УСО), стабилизатор расхода 1за, вентиль точной регулировки, ротаметр, специальную измерительную онометрическую ячейку, газовый счетчик, регистрирующее устройство.

На основании проведенных исследований определен диапазон рН ндикаторного раствора, влияющий на характеристики электродной системы и работу онометрического ПИП. Для расширения диапазона линейности и уменьшения нижнего ровня обнаружения электрода измерение необходимо проводить в более кислых средах,

причем выбор диапазона рН проводится с учетом эффективного раствореи сероводорода в индикаторном растворе с образованием сульфид ионов Огггамальнь диапазон рН, соответствующий наибольшему диапазону линейности СХ составляет 4.5В этом диапазоне выходной сигнал ионометрического ПИП является однозначш функцией Сг (рис. 1).

В качестве индикаторного раствора был выбран ацетатный буферный раста (СНзСООН+СНзСОСШа) с рН=4.75, обладающий буферной емкостью р=2.3.

Экспериментально определена зависимость выходного сигна: ионометрического ПИП от расхода анализируемого газа при различной ко «центра! а сероводорода. На основании полученных результатов определен оптимальный даапаз< расхода анализируемого газа через ионометрическую ячейку, в котором выходной сига ПИП практически не зависит от О, Ожг = 0.6 дм'/мин (рис.2).

Теоретически и экспериментально исследовано влия1ше доминирующих мешаювд компонентов (ЯБН, С02, й02) на избирательность ионометрического анализато] сероводорода. Получеш>г выражения, позволяющие рассчитать максимальное допустим! значение концентрации мешающих компонентов, которые подтвержден экспериментально.

Проведено исследование зависимости выходного сигнала ионометрическо; ПИП от температуры окружающей среды.

С учетом выбранных значений неинформативных параметров и построенной моде] ионометрического ПИП линейный диапазон СХ составляет 1-5 рв.фис.З)

Максимальное расхождение экспериментальных и теоретических данных, указанном диапазоне, по СХ не превосходит 5%.

Динамические характеристики газоанализаторов определяются дишмга« переходных процессов в ПИП и элементах пробоподгоговки.

Динамику ионометрического ПИП определяют динамические характеристикаи сульфидсеяективного электрода, которые определяются толщиной граничного слоя ] поверхности электродной мембраны и уровнем концентрации сульфид ионов индикаторном растворе.

Толщина граничного слоя зависит от расхода анализируемого газа через ячейку. Д улучшения ДХ необходимо уменьшить толщину этого слоя.

Модель ДХ ионометрического ПИП была получена путем решения уравнен] нестационарной диффузии сульфид ионов в приэлекгродном слое с учетом задаши граничных и начальных условий:

1)[Н28]=0,2)[Нг8]= 1О^модь/дм3, 3)[Н28]=10"'моль/ди3, 4)[Н28]=10Люль/ды5, 5)[ГГ25]=10"3 моль/дм3, 6)[Н28]=10"1молк/дм3

(ле-е'уя

н1

N

N

0.2 ¡51 И ¡53 ¡03 ¡57 ¡П! В!5 ГО (}дмЗ/мин рнс.2 Зависимость выходного сигнала ПИП отрасхода анализируемого газа 1- концентрация сероводорода 8000мг\м3, 2- концентрация сероводорода 850мг\м3, 3- концентрация ^роводорода 78мг\м3,4- концентрация сероводорода З4мг\м3

4 „ (-1Т (2п+1)лХ (2п+1)ЧВэ

АЕ(0Ч<о --$>1&{а£.г -соз[--]ехр[---------тЦ (7)

тс п"°(2п+1) 2 т 4т2

где Сз0 - начальная концентрация в2" в приэлектродном слое; Оэ- коэффициент диффузии Н28 в слое раствора; т - толщина прголектродного слоя; а3 - коэффициент пропорциональности; т- время переходного процесса

С учетом системы пробоподготовки, представляющей собой два последовательно включенных звена первого порядка, были экспериментально определены значения времени установления показаний ПИП То» для прямого и обратного скачкои концентрации Н28, которые составили соответственно 40с и 65с., что удовлетворительно согласуется с расчетными данными.

В третья глава проведен выбор методики аттестации и метрологического обеспечения шшометрических газоанализаторов сероводорода.

На основании математической модели ПИП, основанного на принципе прямой ионометрии, получены выражения для относительной приведенной погрешности и СКС случайной погрешности, обусловленные такими факторами, как нестабильность потенциалов электродной пары, расхода анализируемого газа к до.

В результате проведенного анализа существующих методик измерение концентрации сероводорода, была выбрана методика потенциометрического титрования сероводорода. Методика аттестации основана на поглощении сероводорода из бинарной газовой смеси водным раствором едкой щелочи и последующим потенциометрическим титровании образующегося в поглотительном растворе сульфида щелочного металла с азотнокислым аммиакатом серебра.

В качестве образцовых средств метрологической аттестации газоанализаторов бьш использованы установка сероводородная образцовая (УСО) с диапазоном 0.5-8 об.% дл* газоанализатора «Сульфин» и универсальный генератор поверочных смесей (УГПС-ОШгБ) с диапазоном 0-50 мг/м3 для газоанализатора «Сульфан-М», выдержавшие государственную аттестацию.

В основе работы этих средств лежит химический метод получения сероводорода прт взаимодействии насыщенного раствора №25 и 40% Н2804. Относительная потрешносп УСО диапазона 0.5-8 об.% не более ±5%, УГПС-01 для диапазона 0-50 мг/м3, - ±5%.

На основании выбранной методики и средств метрологической аттестацш разработана схема поверки газоанализаторов сероводорода.

Экспериментальные исследования метрологических параметров анализаторов )дгвердили выводы теоретических исследований. Основная приведенная погрешность : превышает 10%. Относительная погрешность от дрейфа стандартного потенциала в обой точке шкалы не превышает ± 2% в сутки. Наибольшая допускаемая толнительная пмрешность в долях от предела основной допускаемой приведенной 5грешности, вызванная изменением температуры окружающей среды на каждые 10°С -3.8. Погрешность от влияния доминирующих мешающих компонентов не превосходит отовины основной приведенной погрешности. Предложенный тестовый метод ¡мерения рБ позволил практически устратшть систематическую погрешность жометрического ПИП.

В четвертой главе изложены результаты разработки автоматизированных яюметрических анализаторов сероводорода для ведения непрерывного контроля »держания сероводорода в газовых потоках в процессах сероочистки природного газа и >здуха рабочей зоны.

Газоанализатор ионометрического типа СУЛЬФИН - это взрывозащитный здщонарный автоматизированный газоанализатор сероводорода. Питание ооанализатора осуществляется от внешнего источника. Предназначен для контроля и :шстрации концентрации сероводорода в технологических газах в диапазоне от 0-10000 г/м3. Имеет три поддиапазона измерения с пределами измерений О-ЮОмг/м3, 100— )00мг/м3,1 ООО—1 ООООмг/м3.

Газоанализатор СУЛЬФИН состоит из двух отдельных функционально связанных гоков: блока аналитического и блока микропроцессорного преобразователя, ункциональная схема прибора представлена на рис.4

Рис.4. Функциональная схема газоанализатора «Сульфин» Блок аналитический предназначен для преобразования концентрации сероводорода в гализируемой газовой смеси в пропорциональный электрический сигнал. В блоке шлшическом расположена специальная электрохимическая ячейка.

Работой газоанализатора управляет встроенный микропроцессорный эеобразователь. Микропроцессорный преобразователь может работать в трех основных ¡жимах: «ИЗМЕРЕНИЕ», ((КОНТРОЛЬ» и «НАСТРОЙКА»

В режиме «НАСТРОЙКА» на вход газоанализатора подают тестовую газовую смесь с концентрацией сероводорода 50 мг/м3. Полутемный информационный сигнал (значение напряжения электродной пары) вводят в память микропроцессора. Полученное значени« напряжения сравнивается с номинальным значением и формируется поправка, эт< позволяет существенно уменьшить систематическую погрешность газоанализатора Разница между этими значениями используется при дальнейшей работе.

В режиме «ИЗМЕРЕНИЕ» считываются значения напряжения электродной парь ПИП, которое корректируется по результатам настройки. Длительность одного цикла, I зависимости от положения переключателя «Интервал Печати», может быть 0.25с., 2мин или 20мин. Значение концентрации выводится на цифровое табло и термопечатающа устройство. Результат каждого измерения выводится на цифровой выход и самописец.

В режиме «КОНТРОЛЬ» осуществляется контроль работоспособносп газоанализатора

Микропроцессорный преобразователь выполняет следующие функции:

- устанавливает нужный режим в зависимости от положения переключателей на панезн управления;

- усиливает входные сигналы концентрации и преобразует их в цифровую форму,

производит включение и отключение нагрева в камере термостатирования, ] зависимости от сигнала раушого контактного термометра;

- по принятому значению сигнала концентрации вычисляет ее значение, затем вводи поправку на дрейф потенциала (по результатам настройки);

- выводит на цифровую индикацию значение текущей концентрации, контрольно, значение или концентрацию настройки (50 мг/м3);

- обеспечивает унифицированные выходные сигналы на самопишущее устройство тип. КСГ1-4, печатающее устройство типа УТП-3, персональную ЭВМ;

- осуществляет переключение шкал.

Ионометрический переносной автоматический газоанализатор сероводород «СУЛЬФАН-М», предназначен для измерения концентрации сероводорода как : технологических газах, так и в воздухе производственной зоны. Предел измерения С 50МГ/М3. Взрывозащигаое исполнение аналогично газоанализатору «СУЛЬФИН>: Питание прибора осуществляется за счет встроенного блока питания, что позволяе работать прибору в автономном режиме.

Прибор состоиг из трех функционально-связанных блоков: блок газогидравлического, блока индикации, блока питания.

По результатам лабораторных и промышленных испытаний газоанализаторов онометрического типа определенны их основные технические характеристики: Газоанализатор «СУЛЬФИН»: диапазон измерения: 0-100,100-1000,1000-10000 мг/м3;

предел осиоеной допускаемой приведенной погрешности, в % от разности пределов одерений в каждом диапазоне ±10%, определяемый при условиях:

- температура окружающей среды, °С 20±5;

- относительная влажность воздуха, % 30-80;

атмосферное давление, кПа (мм.рг.ст.) 90.6-104.6(630-800); напряжение питания, В 220±4.4;

наибольшая допускаемая дополнительная погрешность в долях от предела основной »пускаемой приведенной погрешности, вызванная изменением влияющих величин, итана быть не более:

- от температуры окружающей среды па каждые 10°С ±0.8

- от напряжения питания на каждае 10% ±0.3

дополнительная погрешность за счет изменения пространственного положения на ±5° • рабочего положения в любую сторону не должна превышать ±0.8 предела основной »пускаемой приведенной погрешности;

дополнительная погрешность от влияния не измеряемых компонентов отсутствует, что рантируется принципом действия газоанализатора; время прогрева газоанатизатора должно быть не более 2ч;

номинальное время задержки выходного сигнала не более 1мин, время установления казаний не более 5 мин;

время перехода показаний газоанализатора с верхнего диапазона концентрации на жний должно быть не более 30 мин;

расход анализируемого газа через электрохимическую ячейку блока аналитического-¡дм'/мин ±2%;

. объем раствора, заливаемого в ЭХЯ- 500см3 ±10%; . средний срок службы газоанализатора не менее 8 лет. Газоанализатор « СУЛЬ ФАН- М» диапазон измерения: 0-50 мг/м3; предел основной допускаемой погрешности в % от разности пределов измерения ±10% ределяемый при условиях:

- температура окружающей среды, °С 20±5;

- относительная влажность воздуха, % 30-80;

- атмосферное давление, кПа(мм.рт.ст.) 90.6-104.6(630-800);

- напряжение пиганияДЗ 121±0.1;

3-. наибольшая допускаемая дополнительная погрешность в долях от предела основш допускаемой приведенной погрешности, вызванная изменением влияющих веяичи должна быть не более:

- от температуры окружающей среды на каждые 10°С ±0.8

- от напряжения питания на каждые 10% +0.3

4. предел допускаемой вариации выходного сигнала должен быть не более 0.5 значен предела основной допу скаемой приведенной погрешности;

5. дополнительная погрешность за счет изменения пространственного положения 1 ±25° от рабочего положения в любую сторону не должна превышать ±0.8 преде основной допускаемой приведенной погрешности;

6. дополнительная погрешность от влияния не измеряемых компонентов отсутствует, ч гарантируется принципом действия газоанализатора;

7. номинальное время задержки выходного сигнала не более 40с., время установлен показаний не более Змии;

8. средний срок службы газоанализатора не менее, лет 8;

9. характеристика контролируемой среда:

концешрация сероводорода, 0-50 мг/м3; температура среды, 5-40 °С; влажность, 30-90 %

Анализаторы сероводорода успешно прошли производственные испытания : Московском нефтеперерабатывающем заводе и внедрены на Оренбурга« нефтеперерабатывающем заводе в процессах очистки природного газа и кот про сероводорода в воздухе рабочей зоны.

Выводы и основные результаты работы В работе изложены научно обоснованные технические решения по созданг методического, аппаратурного и метрологического обеспечения микропроцессорно газоанализатора на Н28 и на этой основе разработаны и внедрены автоматизировали] ионометрические газоанализаторы сероводорода с расширенным диапазоном измереш улучшенным быстродействием дая контроля процесса сероочистки природного газа воздуха промышленной зоны, что имеет важное значение для автоматизации процесс сероочистки и решения задач экологического мониторинга.

В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Теоретически и экспериментально обосновано, применение онометрического метода для инструментальной реализации и автоматизации епрерывного контроля сероводорода в широком диапазоне концентраций в процессах гроочистки природного газа и воздуха рабочей зоны предприягая;

2. Построены модели статических и динамических характеристик (СХ и ДХ) онометрического ПИП с сульфидселективным электродом, учитывающие влияние жовных параметров преобразователя и неинформативных параметров анализируемой эеды. Модели СХ и ДХ подтверждены экспериментально;

3. На оснозе точностных показателей осуществлен выбор основных энструктивных параметров ионометрического ПИП (состав индикаторного раствора, эовень рН, расход анализируемого газа через ячейку и др.);

4. Разработаны автоматизированные взрывозащганые ионометрические воанхтизаторы сероводорода для контроля процессов сероочистки природного газа и л духа ггромьшшенной зоны с расширенным диапазоном измерения и улучшенным астродействием;

5.Автоматизированный микропроцессорный газоанализатор сероводорода ^ульфин» имеет три поддиапазона измерения 0-100, 100-1000, 1000-10000мг/м3, (тематическое переключите шкал. Встроенный микропроцессорный преобразователь ¡пользуется для управления процессом измерения и обработки измерительной формации. Предложен и технически реализован, на базе микропроцессорного хгобразователя, тестовый метод измерешм рЗ, что позволило практически устранить [стоматическую погрешность ионометрического ПИП.

ереиосной ионометрический газоанализатор «Сульфан-М» со шкалой 0-50 мг/м3 )едназгачсн доя технологического контроля Н28, а также для кошроля воздуха рабочей ны промышленного предприятия;

6. Получены выражения для относительной приведенной погрешности и СКО учайной погрешности. Проведен выбор методики и образцовых метрологических едств аттестации газоанализаторов сероводорода. Построена схема поверки зоанализаторов сероводорода с применением У СО и УГПС-01 Н28, имеющих сударственную аттестацию;

7. Созданные газоанализаторы позволяют создать эффективные системы нгроля и регулирования концентрации сероводорода в процессах сероочистки хнологического газа. Проводить качественные исследования и вести непрерывный

экологический контроль окружающей Среды, как в рамках одного предприятия, так и более крупных масштабах.

Основные положения и научные результаты диссертации изложены в следующих

работах:

1. Лебедев КЛО. Гачьцова Г.А. Кулаков БМ. Разработка технических средс мониторинга источников загрязнения воздушного бассейна промышленных предприятие Тезисы доклада на I международном симпозиуме «Техника и технология экологичеа чистых химических производств» МГАХМ, «ЮНЕСКО», М.,1996г, с 88

2. Кораблев И.В. Гальцова Г.А. Лебедев К.Ю. Газоанализатор сероводорода мониторинге промышленных выбросов- Тезисы доклада на научно-техничесю конференции «Состояние и перспективы развития научных работ в химическс машиностроении» Труды МГАХМ выпуск 1, М. 1997, с. 180-181;

3. Лебедев К.Ю. Кораблев И.В. Гальцова ГА. Кулаков Б.М. Технические средства мониторинге промышленных выбросов- Тезисы доклада на П международне симпозиуме «Техника и технология экологически чистых химичесю производств»МГУИЭ, М, 1998г.;

4. Лебедев К.Ю. Кораблев И.В. Гальцова Г.А. Кулаков Б.М. Автоматизировали газоанализаторы сероводорода в технологических газах и воздухе промышленной зош Тезисы доклада на Московской региональной конференции «Инженерная эколоп« МГУИЭ,М.,1998г.;

5. Лебедев КЮ. Кораблев И.В. Кулаков Б.М. Гальцова ГЛ. Применен иономегрического метода анализа концентрации сероводорода в газовых потока депонирована в ВИНИТИ Ш107-В98 от 15.04.1998г.;

6. Лебедев КЛО. Кораблев ИВ. Кулаков Б.М. Гачьцова Г.А. Автоматазировашс ионометрические газоанализаторы в очистке природного газа и воздуха рабочей зон Депонирована в ВИНИТИ №1108-В98 от 15.04.1998