Тема 7. Методы анализа основных показателей качества природного газа Методы газового анализа

Вопросы рационального использования газа, создания эффек­тивных газоиспользующих установок и их автоматизации не могут быть решены без знания физических свойств газа и способов их контроля, позволяющих вести процесс сжигания газа в соответствии с режимными картами. Основной задачей анализа горючих газов является определение их компонентного состава, физиче­ских и теплофизических свойств и состава продуктов сгорания, так как свойства технических газов зависят от свойств отдельных ком­понентов, входящих в их состав. Контроль за сжиганием газа пре­дусматривает определение состава продуктов сгорания; контроль безопасности производств, связанных с использованием газа, — определение наличия в атмосфере помещений токсичных и взры­воопасных веществ.

Газовый анализ подразделяется на общий и специальный. Для количественного определения природных и искусственных газов применяется общий анализ. Приборы, предназначенные для ана­лиза газов, называются газоанализаторами.

В зависимости от того какие свойства газа используют при ана­лизе, методы газового анализа условно разделяют на химические и физические.

Химические методы основаны на последовательном избиратель­ном поглощении компонентов газовой смеси различными погло­тителями или на сжигании горючих газов с последующим анали­зом продуктов горения. При поглощении благодаря химическому взаимодействию поглотителя с компонентами газовой смеси и растворению продуктов реакции объем газа уменьшается. Если в газовой смеси определяют несколько компонентов, то их последо­вательно удаляют из смеси и после каждого определения измеря­ют объем. Содержание компонентов определяют по разности объе­мов до и после поглощения.

Физические методы основаны на измерении какой-либо физи­ческой величины, находящейся в закономерной зависимости от состава газа. При этом используют такое физическое свойство га­зового компонента, которое значительно отличается от того же свойства остальных компонентов газовой смеси. Иногда анализ проводят путем сравнения с эталонным газом, для которого дан­ное свойство известно. Свойства газов, используемые в газовом анализе, разнообразны. Наиболее часто применяют следующие методы анализа.

Денсиметрический. Метод основан на сравнении массы ана­лизируемого газа с массой известного газа. Обычно определяют плотность по воздуху. Этим методом в многокомпонентной смеси можно определить только содержание одного компонента, имею­щего плотность, отличающуюся от плотности всех остальных ком­понентов смеси. Из рассматриваемых нами газов этот метод наибо­лее применим к определению диоксида углерода (С02) в отходя­щих газах, который по плотности резко отличается от остальных компонентов смеси.

Термокондуктометрический. В основе метода — сравнение относительной теплопроводности газов. При анализе многокомпо­нентной смеси можно определить концентрацию только одного компонента, причем теплопроводность остальных компонентов дол­жна быть примерно одинаковой. Метод применим для определе­ния С02, Н2, S02 в продуктах горения, причем при определении одного из этих компонентов два других должны быть удалены из газовой смеси.

Термохимический. Этот метод применим при анализе горю­чих газов (СО, СН4, Н2). В нем используется тепловой эффект ре­акции горения этих компонентов. Сжигая СО, Н2 и СН4 при раз­личных температурах, можно проводить их раздельный анализ.

Манометрический. В основе метода — измерение разреже­ния, получающегося в результате реакции анализируемого газа с соответствующим поглотителем.

Вискозиметрический. Метод основан на измерении вязкости газа.

Оптический. Метод базируется на различной способности га­зов поглощать инфракрасные или ультрафиолетовые лучи, срав­нении коэффициентов преломления анализируемого газа и газа известной концентрации, спектральных измерениях и т.д.

Магнитный. Метод основан на свойстве газов втягиваться в магнитное поле. Особенно сильной магнитной восприимчивостью (парамагнитными свойствами) обладает кислород (02). Поэтому при анализе газовой смеси на 02 часто пользуются этой отличи­тельной его особенностью.

Сорбционный. Метод предусматривает определение адсорб­ции или десорбции анализируемого компонента газовой смеси. Наиболее распространенным видом данного анализа является хро­матографический метод, основанный на адсорбции составляющих сложной газовой смеси, а затем последовательном выделении от­дельных компонентов.

Масс-спектрометрический. Метод основан на разделении ком­понентов смеси в вакууме под воздействием магнитных и электри­ческих полей.