Результат интеллектуальной деятельности: ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах.

Для измерения влажности газов широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в электронной промышленности, химической, нефтехимической и других отраслях. Измеряемой величиной в этих гигрометрах является ОДВ. Для измерения ОДВ в гигрометрах используются кулонометрическая ячейка.

В гигрометрах применяется КУЛОНОМЕТРИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА (Патент на полезную модель №59257 РФ, опубликовано 10.12.2006 г., бюл. №34).

Эти кулонометрические ячейки содержат геликоидально намотанные платиновые или родиевые электроды, размещенные на внутренней поверхности толстостенной стеклянной трубки и частично в ней утоплены. Трубка одновременно является корпусом ячейки. Один электрод является общим и навит по геликоидальной кривой по всей длине ячейки. Между витками общего электрода по общей геликоидальной линии расположены еще два электрода. Эти два электрода представляют рабочую и контрольную части ячейки. Слой гигроскопического вещества, активно поглощающий влагу из проходящего по трубке газа, наносится на внутреннюю поверхность трубки. Под действием поданного на электроды постоянного напряжения происходит электролиз поглощенной влаги.

Номинальная статическая характеристика преобразования кулонометрической ячейки определяется по формуле:

где B - влажность, соответствующая току кулонометрической ячейки по номинальной статической характеристике преобразования, млн^-1;

7,479 - коэффициент, обусловленный выбором единиц измерения,

I - ток кулонометрической ячейки, мкА;

Q_н - номинальный расход газа через кулонометрическую ячейку, см³/мин.

Эти кулонометрические ячейки гигрометра предназначены для измерения ОДВ в инертных газах и их смесях, не взаимодействующих с фосфорным ангидридом, т.е. в чистых газах, но очень часто кулонометрические гигрометры используются для измерения ОДВ в газах, имеющих примеси, взаимодействующие с фосфорным ангидридом, что уменьшает время работы кулонометрической ячейки и требует частого проведения регенерации этой ячейки. К таким газам можно отнести природный газ метан, который после очистки и осушки содержит примеси сероводорода, смолы, метанола.

Так, проведенные в ООО "Газпром ВНИИГАЗ" натурные исследования показали, что в природном газе, транспортируемом по магистральным трубопроводам ОАО "Газпром", в зависимости от времени года содержание метанола может варьироваться от 20 до 130 мг/м³.

Целью настоящего изобретения является увеличение времени работы гигрометра, в составе которого используется кулонометрическая ячейка для измерения ОДВ в газах, имеющих примеси, например: сероводорода, смолы, метанола, взаимодействующих с фосфорным ангидридом.

Для достижения этой цели в гигрометре перед кулонометрической ячейкой устанавливается пневматическая емкость, в которой идет отделение измеряемой влаги от примесей, таким образом на анализ в кулонометрическую ячейку поступает более чистый газ, поэтому время работы ячейки увеличивается.

На чертеже изображен кулонометрический гигрометр, содержащий штуцер "ВХОД 1", сопротивление постоянное пневматическое 2, пневматическую емкость 3, входной штуцер в пневматическую емкость 4, выходной штуцер из пневматической емкости "ВЫХОД 1" 5, выходной штуцер из пневматической емкости для проведения анализа 6, кулонометрическую ячейку 7, стабилизатор расхода газа 8, побудитель расхода газа 9, выходной штуцер "ВЫХОД 2".

Гигрометр работает следующим образом.

Природный газ метан подается на входной штуцер "ВХОД 1" кулонометрического гигрометра, далее поступает на сопротивление постоянное пневматическое 2, которое ограничивает общий расход газа через гигрометр и может достигать до 2 л/мин, затем газ поступает на входной штуцер пневматической емкости 4, находящийся в нижней части этой емкости, выходной штуцер 5 пневматической емкости, который также расположен в нижней части емкости и связан с атмосферой, поэтому основной поток природного газа будет в нижней части емкости, а так как примеси сероводорода, смолы, метанола тяжелее метана и влаги, то они будут уноситься вместе с основным потоком, а более легкие составляющие природного газа метан и влага будут подниматься вверх малым потоком, который поступает через выходной штуцер 6, расположенный в верхней части емкости, в кулонометрическую ячейку, где определяется ОДВ в метане. Малый поток или расход через кулонометрическую ячейку создает побудитель расхода газа 9, а стабилизирует этот расход через кулонометрическую ячейку стабилизатор расхода газа 8. Значение этого расхода - 0,1 л/мин.