Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Фотоколориметрический ленточный газоанализатор этилового спирта в воздухе и газовых выбросах

Диссертация: Фотоколориметрический ленточный газоанализатор этилового спирта в воздухе и газовых выбросах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При изготовлении стеклопластиковых материалов этиловый спирт является составной частью связующего раствора, которым пропитываются стеклонити. Качество готовой продукции определяется не только соблюдением температурного режима, но и количеством испаряющегося в процессе сушки этилового спирта /I, 2/. Поэтому задача разработки автоматического контроля содержания этилового спирта в отходящих газах… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА I. ПРОБЛЕМА АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА В ВОЗДУХЕ
    • 1. 1. Методы контроля этилового спирта
    • 1. 2. Фотоколориметрические ленточные газоанализаторы
    • 1. 3. Автоматический метод измерения паров этилового спирта
  • ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОТОКОЛОШМЕГРИ ЧЕ5СКОГО ЛЕНТОЧНОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА
    • 2. 1. Математическая модель каталитического преобразователя
    • 2. 2. Математическая модель первичного преобразователя
    • 2. 3. Математическая модель фотоэлектрического преобразователя
    • 2. 4. Математическая модель и статическая характеристика газоанализатора с заданным временем цикла
    • 2. 5. Чувствительность газоанализатора
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОРА
    • 3. 1. Источники погрешностей
    • 3. 2. Температурные погрешности
    • 3. 3. Погрешности, вызванные изменением расхода анализируемой смеси
    • 3. 4. Погрешности, обусловленные изменением времени цикла
    • 3. 5. Погрешности, вызванные изменением реактивного вещества в чувствительном элементе
    • 3. 6. Погрешности, возникающие при изменении напряжения питания
    • 3. 7. Погрешности, обусловленные изменением плотности заполнения катализатором каталитического преобразователя
  • ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ФОТОКОЛОЙМЕТРИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА
    • 4. 1. Постановка задачи синтеза
    • 4. 2. Линеаризация статической характеристики газоанализатора
    • 4. 3. Определение оптимальных режимных параметров прибора
    • 4. 4. Оптимизация технологических параметров
  • ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 5. 1. Экспериментальные исследования и проверка адекватности модели каталитического преобразователя
    • 5. 2. Проверка адекватности динамической и статической характеристик газоанализатора
    • 5. 3. Исследование основной приведенной погрешности и воспроизводимости показаний прибора
    • 5. 4. Исследование дополнительных погрешностей газоанализатора
    • 5. 5. Результаты промышленных испытаний

Фотоколориметрический ленточный газоанализатор этилового спирта в воздухе и газовых выбросах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В решениях ХХУ и ХХУ1 съездов КПСС намечен курс на дальнейшее повышение технического уровня и культуры производства, повышения производительности труда на основе дальнейшего развития комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Для успешного решения поставленной задачи необходимы эффективные средства контроля технологических параметров.

В некоторых процессах химической технологии контролируемым параметром является концентрация этилового спирта, используемого в качестве основного сырья и растворителя в органическом синтезе, производстве стеклопластиков. Во многих случаях он частично или полностью переходит в газообразное состояние и удаляется с газовыми выбросами в атмосферу.

При изготовлении стеклопластиковых материалов этиловый спирт является составной частью связующего раствора, которым пропитываются стеклонити. Качество готовой продукции определяется не только соблюдением температурного режима, но и количеством испаряющегося в процессе сушки этилового спирта /I, 2/. Поэтому задача разработки автоматического контроля содержания этилового спирта в отходящих газах производства стеклопластиков относится к наиболее актуальной.

Сложность решения поставленной задачи заключается в том, что газовые выбросы, образующиеся при получении стеклопластиков, как правило, представляют собой многокомпонентные органические смеси, количественное содержание составляющих в которых может изменяться в довольно широком диапазоне.

Известны методы автоматического определения концентрации этилового спирта в газах и воздухе, основанные на ИК-спектро-скопии, каталитическом окислении (сжигании), газовой абсорбции, спектрофотометрии, масс-спектрометрии и газовой хроматографии. Каждый из этих методов обладает определенными достоинствами и недостатками, однако широкого промышленного применения ни один из них не подучил. В одних случаях это объясняется недостаточной избирательностью метода, в других — высокой стоимостью и сложностью обслуживания прибора.

За последнее десятилетие широкое распространение получили фотоколориметрические ленточные газоанализаторы, в которых изменяется светопоглощение бумажной, текстильной или полимерной ленты, предварительно пропитанной или смоченной раствором, вступающим в реакцию с определяемым компонентом при прохождении через нее анализируемой газовой смеси. Такие газоанализаторы обладают высокой чувствительностью, избирательностью, отличаются простотой конструкции и высокой надежностью. Разработаны и успешно применяются в промышленности приборы для измерения микроконцентраций таких токсичных веществ как сероводород, хлор, фосген, аммиак, окислы азота и др.

До постановки настоящей работы фотоколориметрические ленточные газоанализаторы паров этилового спирта в литературе не описаны. Создание такого газоанализатора, способного измерять этиловый спирт в сложной многокомпонентной смеси во внутришахт-ном пространстве машин по производству стеклопластиковых материалов, исследование его характеристик, оптимальный выбор параметров с целью повышения чувствительности и уменьшения погрешности измерения является актуальной задачей, представлявшей как теоретический, так и практический интерес.

Цель настоящей работы — разработка, теоретическое и экспериментальное исследование автоматического метода измерения концентрации этилового спирта в воздухе и газовых выбросах фотоколориметрическим ленточным газоанализатором.

Чувствительность и избирательность такого газоанализатора определяется свойствами первичного преобразователя. Цветная химическая реакция, происходящая на ленте, должна быть специфичной для определяемого компонента, иметь достаточно высокую скорость, сопровождаться изменением окраски в широком спектральном диапазоне.

Известные реакции, происходящие непосредственно между этиловым спиртом и реактивным веществом /З-б/, не удовлетворяют перечисленным требованиям. Поэтому при выполнении поставленной задачи впервые был предложен метод, основанный на каталитическом преобразовании этилового спирта в формальдегид, вступающим в цветную химическую реакцию с индикаторным веществом на основе фуксинсернистой кислоты, предварительно нанесенным на ленту/63/.

Для получения математической модели газоанализатора процесс измерения представлен состоящим из отдельных преобразующих звеньев. Проведено экспериментальное исследование каталитического преобразователятеоретическое исследование хемосорбцион-ных процессов, происходящих при измерении в первичном преобразователерассмотрен процесс превращения интенсивности окрашенных комплексов в выходное напряжение фотоэлектрического преобразователя. По результатам исследований получены модели преобразующих звеньев и на их основе модель газоанализатора, проанализирован вид статической характеристики, способы ее линеаризации, исследована чувствительность прибора.

Исследованы факторы, вызывающие дополнительные погрешности измерения, разработан алгоритм и программа оптимизации параметров прибора с целью минимизации дополнительных приведенных погрешностей, определено оптимальное соотношение ингредиентов индикаторного раствора, позволяющее повысить чувствительность и стабильность первичного преобразователя, разработана методика его приготовления.

Наиболее существенными научными результатами, содержащимися в диссертационной работе, являются:

1. Разработан автоматический метод измерения концентрации паров этилового спирта фотоколориметрическим ленточным газоанализатором с использованием промежуточного преобразования измеряемого продукта в формальдегид при помощи каталитического преобразователя.

2. Разработан чувствительный элемент газоанализатора, представляющий собой сухую тканевую ленту, предварительно обработанную реактивным веществом на основе фуксинсернистой кислоты.

3. На основе моделей промежуточного, первичного и фотоэлектрического преобразователей получена математическая модель газоанализатора.

4. Предложен алгоритм определения оптимальных режимных параметров с целью минимизации дополнительных погрешностей прибора.

Новизна предложенного метода измерения подтверждена авторским свидетельством. По результатам исследований разработан фотоколориметрический ленточный газоанализатор этилового спирта в воздухе и газовых выбросах, который прошел успешное испытание в. промышленных условиях на Северодонецком производственном объединении «Стеклопластик». Испытания показали высокие эксплуатационные и метрологические характеристики прибора.

Диссертация состоит из 5 глав. В 1-й главе изложены литературные сведения о состоянии проблемы, во 2-й — получена математическая модель прибора, в 3-й — исследованы дополнительные погрешности, в 4-й — получены оптимальные параметры, в 5-й — описаны экспериментальные исследования и промышленные испытания прибора.

Материалы диссертации оцублинованы в работах /65,81,82/, защищены авторским свидетельством /61/ и доложены на конференциях /59,86,87/.

8. В ы в о д ы. Система соответствует разделу 4 программы промышленных испытаний.

Показать весь текст

Список литературы

  1. О.С. Автоматизация производства стеклопластиков. М.: Химия, 1969 — 256 с.
  2. Lins Q., BLazek Y. FarbanaLytlsche Ausuxertung and Зезйттилд cLes {arbortes der tragerfLussLgkelt KaUum-dicliromatsdicvefelsdure en Abhangigkeit zur Aikohoikonzen-iraUon.-BLutaLkohoL, 1978, vJ5, A/2, s. i25-f56.
  3. В.A., Степанянц A., Постельный А. Н., Грушевенко В. И. Определение содержания спиртов и альдегидов в отходящих газах производства СШ .^ - В н.-т.сб.: Нефтепереработка и нефтехимия, I97I, № 2, с.40−41.
  4. Е.А. Химический анализ воздуха. Л.: Химия, 1976 -328 с.
  5. И.А. Колориметрическое определение паров спирта в воздухе. — Гигиена и санитария, 1962, № 5, с.41−43.
  6. И.А. О колориметрическом определении паров спирта в воздухе. — Гигиена и санитария, 1966, Jf" I, с.51−52.
  7. .И., Куликова В. А., Хилова Т. И. Анализ органических соединений, содержащих оксигруппу. — В кн.: б-я Всесоюзная конференция по аналитической химии органических соединений, Москва, 1980, Тезисы докладов. М., 1979, 220 с.
  8. Р^денко Б, А. Газовая хроматография в анализе загрязнений воздушной среды. — В кн.: б-я Всесоюзная конференция по аналитической химии органических соединений, Москва, 1980. Тезисы докладов. М, 1979, 178 с.
  9. Во иг din М., BadreR., Dumas Preieu-ement surplege et anaUse chromatographLque des poLiuants ogra/iCgues 1. egers de L’atmosphere. — AnaLuscs, 1975, v-5,Ni, s.5^-38.
  10. Сотников E. E, Газиев Г. A. Применение газовой хроматографии для анализа основных компонентов газовой среды ограниченного объема. — Ж.аналит.химии, 1975, т.30, W I, с.48−52.
  11. Арутюнов Ю. И, Зиброва Л. П., Карлов Е. Ф., Карбанов Е. М., Кравченко B.C., Корляков Г. А. Низкотемпературный детектор для газовой хроматографии Г-29. — Заводская лаборатория, 1972, № 2, C. I60-I6I.
  12. Subba Rao В. v. Construction of gas-Liguld chromatograph units for the anatysis of gas and tiguid sampiis.-Chem.Age India, 1979, v.50, ы8, s. 741−75.
  13. Л.В. Определение органических веществ в газовых выбросах производства аскорбиновой и лилоевой кислот. — В сб.: Промышленная и санитарная очистка газов. 1976, 1^ 2, с. 32.
  14. Majkic-Singh А/., Berkes 1 Spectrophotometric determination of et Hanoi by and enzymatic method unth 2,2'-azLnodi. -Anai. c/iim.ada, 1980, v. 115, s. 401−405.
  15. Гречухина 3.H., Несмелов В. В. Спектрофотометрический метод анализа первичных и вторичных спиртов в их смесях. — Ж. прикладной химии, 1966, т.39, fo I I, с.2574−2576.
  16. Magietko Н. Spektrometria та sou/a дагош i par pod cLs- nieniem cUmosferycznym. -Pr. Osr. bad.-fozuztechn. teiiuTiz., 1978, f/2, s.16−28.
  17. Кодаяси. Ко2ё кагаку дзасси. — IChem. Sac. J-apan, 1955, V.56, N7, S. 526−527
  18. Pat. 545 565^ /USAI. Detection of aicohois in gas atmospheres IP. W. Connaugheyl. -PubL. 15.07.69.
  19. С о Lemon Е.Н. The performance of some portaUe expLo- Sime ters. -Brett, chem. Engng., mO, к ^7, s. 500−502.
  20. WacfyterG., WLemann H.D. Der TGS-Gas-detekton Etgen- schafien and mogUcfyes Anu/endang bee der Lc/ftreCnhal-tung. — Wasser, Luft uлd Betr.^ 1975, v. 19, NU, S. 166−170.
  21. A.C. I5I3I2 (ЧССР). Способ измерения содержания паров этанола в вьщыхаемом воздухе и устройство для осуществления этого способа (Ю.Шладечек, Снопек, К. Кадлес). — Опубл.15.12.73.
  22. Пат.53−25 278 (Япония). Газочувствительный элемент (Якэно Кэйдзи, ЯэгасиЮки). — Опубл.26.07.78.
  23. Пат. 54−8120 (Япония). Метод приготовления газочувствительного элемента (Тагути Хсаёси). — Опубл. 12,04.79.
  24. Ю.Ю., Малинаускас А. А. «ЧЕ/вствительное определение этанола и никотинамидадениндинуклеотида с помощью ферментного топливного элемента. — Ж.аналит.химии, 1979, т.34, № 4, с.478−482^
  25. Е.А. Санитарно-химический контроль воздушной среды. Справочник. Л.: Химия, 1978 — 332 с.
  26. А.С. 579 569 (СССР). Газосигнализатор (С.М.Белкин, В. В. Ветров, И. А. Мясников, В.И.Цивенко). — Опубл. в Б.И., 1977, ^MI.
  27. Aiobaldt ТА., HUL D.W. А heilam-neon Laser infrared ала- iyser for aicohoL ua pour in the breath.-g^.Phys.E: Set. Instrum., 1975, у.8,ы1, s.50−52.
  28. Pat. 4156U5lUSAl. Deircce for measuring the concentration of a gas /A. Wernerf -Pubt. 22.05. 79.
  29. В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М.: Химия, 1976 — 272 с.
  30. Х.И., Рейман Л. В. Ленточные фотоколориметрические газоанализаторы. — В кн.: Методы определения газообразных загрязнений в атмосфере. М.: Наука, 1976, с.117−143.
  31. Проспект фирмы „Юниверсал Эивайронментал Инструменте“. Детекторы токсичных газов серии „7000“.
  32. Газоанализатор на следы НгЗ типа Моноколор MG IOOI фирмы „Майхак“. Фирменное описание. Л., 1958.
  33. В.А. Газоанализаторы. М.-Л.: Машиностроение, 1965 — 184 с.
  34. Э.Н. Автоматические анализаторы и сигнализаторы токсичных и взрывоопасных веществ в воздухе. М.: Химия, 1972 -188 с.
  35. Н.М., Сьфоватский И. И. Автоматический газосигнализатор типа ФК-0066. — В кн.: Средства контроля и автоматики. Л.: Химия, 1970, с.63−103.
  36. Л. Фотоколориметрический газоанализатор на сероводород типа ФКГ. — В кн.: Автоматические газоанализаторы. М.: ЦИНГИ, I96I, C.4I.
  37. Автоматические и полуавтоматические газоанализаторы. Сводный каталог — справочник. Вып.З. М., 1967 — 59 с.
  38. А.А. Унифицированная система фотоколориметрических приборов. — В сб.: По материалам научно-технической конференции. Сентябрь, 1967 г. М.: ОКБА, 1970, с.12−14.
  39. Х.И., Парфенов В. Н., Рейман Л. В., Суворов А. А. Универсальнь.й ленточный фотометр для анализа газов. — Безопасность труда в промышленности, 1970, F» 12, с. 48.
  40. Х.И., Парфенов В. Н., Рейман Л. В. Применение автоматического ленточного фотометра § Л5501М для определения микроконцентраций токсичных газов. — Приборы и системы управления* 1977, № 9, с.40−41.
  41. Х.И., Рейман Л. В. Автоматический газоанализатор для определения микроконцентраций фреона. — Холодильная техника, 1965, № 2. с.20−23.
  42. ГОСТ 13 320–81. Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические: условия. М.: Издательство Стандартов, I98I.
  43. Фотоколориметрические ленточные газоаналитические датчики § Л210б, ФЛ6803, §-Л4504, Ш16б02, ШЛ6201. Проспект АН СССР. М.: Наука, 1972.
  44. Ф.Д., Рабинович М.Б, Рейман Л. В, Определение микроконцентраций галогеносодержапшх углеводородов газоанализатором в воздухе. — Холодильная техника, 1968, № 9, с.38−40.
  45. А.С. 256 333 (СССР). Способ измерения концентрации газов, паров и жидкостей (Агранов Х.И., Парфенов В. Н., Рейман Л.В.),-Опубл. в Б.И., 1969, № 34.
  46. А.С. 333 416 (СССР). Фотоколориметрический ленточный анализатор (Агранов Х.И., Парфенов В. Н., Рейман Л.В.). — Опубл. в Б.И., 1972, № II.
  47. А.С. 491 087 (СССР). Способ фотометрического анализа газов (Арямкин Н.А., Воронцов Н.А.). — Опубл. в Б. И, 1975, № 41.
  48. О.В., Марченко В. М., Мосенкинс П. М. Разработка высокостабильного фотоэлектрического газосигнализатора. — В сб.: Автоматизация анализа состава вещества. К.: Техника, 1970, с.27−29.
  49. Pat. 2 217 285/BRDLLTerfa/iren und GeratzumNadiurecs Bines In elnem Gas enthaiten Stoffes jMaihak H.^Retzov/ K., Biunck 0.1. — PubL. 15.01.77.
  50. MoMOT И.Н., Тиховод А. Ф., Маслов Н. И. Одноканальный фотоэлектрический преобразователь. — В кн.: Оптические и электрооптические методы и приборы анализа состава вещества. К.: ВНИИАП, 1977, с.92−96.
  51. Wankou/Lcr К. Konstrukcja, teoria I u/iasnosci ротсагоше anaUzatorour fotokoLorymetr-yczni/ch. -PomLary, automat., kontrota, 1966, V.12, N8, 5.418−420.
  52. А.Ф., Момот И. Н., Василенко B.C., Девятко Г. A. К вопросу о повьшении чувствительности ленточных фотоколориметров. — В сб.: Методы и приборы газоаналитического контроля в замкнутых экологических системах. К.: ВНИИАП, 1978, с.83−85.
  53. Pai. 5 591 259 /USA/. PadCatcon attenuator /or caUbratcon / W. Schaefer, H. Wenzet, K. MoLdenhauer/ -Pu6t. 6.0.7. 7f.
  54. A.С 664 091 (СССР). Способы проверки фотоколориметрических газоанализаторов (Либерман В.В., Стенцель И. И., Савельев В.А.). Опубл. в Б.И., 1979, Ъ 19.
  55. Л.М., Франко Р. Т. Достоверность результатов контроля состава газов ленточным фотоколориметром. — В кн.: Обеспечение точности и надежности аналитических приборов. К.: ВНШАП, 1977, с.24−30.
  56. А.С. 892 279 (СССР). Способ определения паров этилового спирта в воздухе (Стенцель И.И., Сагайдачный А. П., Шргородский Н. И., Филиппенко Н.П.). — Опубл. в Б.И., I98I, № 47.
  57. Газоанализаторы ШЛС1.1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 5И1.550.010 ТО. Тула, 1978.
  58. В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1976 — 463 с. ^ ."^ «^
  59. Л.М., Позин М. Е. Математические методы в химической технике. Л.: Химия, I97I — 824 с,
  60. И.И., Филиппенко Н. П. Математические модели фотоколориметрических преобразователей спектрального отражения при объемном массообмене. — Инженерно-физический ж., I98I, т.40, Ъ 2, с. 367.
  61. П.Г., Рашковская Н. Б., Фролов В. Ф. Массообменные процессы химической технологии. Л.: Химия, 1975 — 333 с.
  62. И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса. Л.: Химия, 1979 — 94 с.
  63. Лыков А. В, Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967 — 559 с.
  64. Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968 — 400 с.
  65. К.Б. Специальные методы электрических измерений. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963 — 344 с.
  66. П.М. Световые измерения в светотехнике.(фотометрия). М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962 — 464 с.
  67. А.А. Избранные труды по светотехнике. М.: Госкомиздат, 1957 — 392 с.
  68. Ф. Фотоэлектрические измерительные устройства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1965 — 195 с.
  69. Р.С., Резниковский П. Г. Программирование и вычислительная математика. М.: Наука, I97I — с.
  70. В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975 — 775 с.
  71. В.Г., Гусев Ю. М. Электроника. М.: Высшая школа, 1982 — 106 с.
  72. М.М. Основы светотехники и источники света. М.: Энергоатомиздат, 1983 — 384 с.
  73. X., Стори Вычислительные методы для инженеров- химиков. М.: Мир, 1968 — 107 с.
  74. Г^бен-Вейль. Методы органической химии. Т.2. Методы анализа. М.: Химия, 1967 — 1302 с.
  75. И.И., Филиппенко Н. П. Фотометрическое определение этилового спирта в газах. — Ж.аналит.химии, 1982, т.37, № 10, C. I858-I864.
  76. И.И., Филиппенко Н. П., Элькснина Ж. В. Метод определения этилового спирта в газах. — Заводская лаборатория, 1983, W 5, с.7−8.
  77. В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятности и математической статистике. М.: Высшая школа, 1975 — 332 с.
  78. Д. Статистика для физиков. М.: Мир, 1970 — 242 с.
  79. И.И., Филиппенко Н. П., Тищук В. В. Автоматический метод измерения паров этилового спирта в машинах ДС производства стеклопластиков. — Изв. ВУЗ СССР. Электромеханика, 1982, 11^ 4, с. 12.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!