RU171673U1

RU171673U1 - DEVICE FOR MEASURING SMALL CONCENTRATIONS OF WATER IN WET GAS MEDIA

Info

Publication number: RU171673U1
Application number: RU2016134596U
Authority: RU
Inventors: Георгий Сергеевич Морозов; Руслан Яхияевич Бакусев
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-инженерный центр "ИНКОМСИСТЕМ"
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-06-09

Abstract

Настоящая полезная модель относится к технике измерения влажности газов, может быть использована при контроле физико-химических свойств газа в газоперерабатывающей отрасли, нефтехимии и в других областях промышленности и направлена на повышение точности измерения малых концентраций воды в анализируемой влажной газовой среде (преимущественно в диапазоне от 0 до 3000 ppm) при непрерывном контроле. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве измерения малых концентраций воды во влажных газовых средах герметичный сосуд 1 с навеской 12 карбида кальция снабжен патрубком 7 для подключения к каналу подачи анализируемой влажной газовой среды и патрубком 9 для подключения к каналу 4 отвода ацетилена, образовавшегося в процессе взаимодействия влаги анализируемой влажной газовой среды с карбидом кальция, в аналитический блок 5 - газовый хроматограф. По количеству ацетилена, выходящего из герметичного сосуда 1, и по калибровочной характеристике устройства устанавливают концентрацию воды в анализируемой влажной газовой среде. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.This utility model relates to a technique for measuring gas humidity, can be used to control the physicochemical properties of gas in the gas processing industry, petrochemicals, and other industries and is aimed at improving the accuracy of measuring small concentrations of water in an analyzed wet gas environment (mainly in the range from 0 up to 3000 ppm) with continuous monitoring. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for measuring small concentrations of water in wet gas environments, the sealed vessel 1 with a sample of 12 calcium carbide is equipped with a pipe 7 for connecting to the feed channel of the analyzed wet gas medium and a pipe 9 for connecting to the channel 4 of the removal of acetylene formed in the process of interaction of moisture of the analyzed moist gas environment with calcium carbide, in the analytical unit 5 - gas chromatograph. By the amount of acetylene leaving the sealed vessel 1, and by the calibration characteristic of the device, the concentration of water in the analyzed moist gas medium is established. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к технике измерения влажности газов и может быть использована при контроле физико-химических свойствах газа в газоперерабатывающей отрасли, нефтехимии и в других областях промышленности, где требуется измерение малых концентраций воды (преимущественно в диапазоне от 0 до 3000 ppm) при транспортировке природного газа, в системах контроля качества продукции в нефтяной и газовой промышленности, в коммерческих узлах учета, в системах измерений количества и показателей качества газа и сжиженных углеводородных газов на магистральных газопроводах.This utility model relates to a technique for measuring gas humidity and can be used to control the physicochemical properties of gas in the gas processing industry, petrochemicals, and other industries where it is necessary to measure small concentrations of water (mainly in the range from 0 to 3000 ppm) when transporting natural gas, in product quality control systems in the oil and gas industry, in commercial metering stations, in systems for measuring the quantity and quality indicators of gas and liquefied petroleum s gases in gas mains.

Известен абсорбционный метод определения содержания водяных паров и точки росы влаги, заключающийся в поглощении водяных паров безводным диэтиленгликолем и последующем определении связанной диэтиленгликолем воды титрованием раствором Карла Фишера или методом газовой хроматографии (ГОСТ 20060-83 Газы природные горючие. Методы определения содержания водяных паров и точки росы влаги) [1].A known absorption method for determining water vapor content and moisture dew point, which consists in absorbing water vapor with anhydrous diethylene glycol and subsequent determination of water bound diethylene glycol by titration with Karl Fischer solution or gas chromatography method (GOST 20060-83 Natural combustible gases. Methods for determining the content of water vapor and dew point moisture) [1].

Недостатком метода является то, что он применяется для определения водяных паров при их содержании в газе более 100 мг/м³, имеет большую погрешность.The disadvantage of this method is that it is used to determine water vapor when their content in the gas is more than 100 mg / m ³ , has a large error.

Известен прибор для измерения влажности грунта, выполненный в виде герметически закрываемого и соединенного с манометром сосуда для навесок исследуемого грунта и карбида кальция, в котором при взаимодействии воды, содержащейся в навеске грунта, и карбида кальция возникает химическая реакция с выделением ацетилена, который в камере повышает давление, отражаемое показаниями манометра. По результирующему значению давления в камере вычисляют искомую концентрацию воды в исследуемом грунте, приняв во внимание мольные соотношения исходных соединений и продуктов химической реакции (Авторское свидетельство на изобретение SU №79680, МПК G01N 33/24, опубл. 01.01.1949 г.) [2], (прототип способа).A known device for measuring soil moisture, made in the form of a hermetically sealed and connected to a pressure gauge vessel for hanging samples of the test soil and calcium carbide, in which, when the water contained in the sample of the soil and calcium carbide react, a chemical reaction occurs with the release of acetylene, which increases in the chamber pressure reflected by the pressure gauge. According to the resulting value of the pressure in the chamber, the desired concentration of water in the test soil is calculated, taking into account the molar ratios of the starting compounds and the products of the chemical reaction (Copyright certificate for the invention SU No. 79680, IPC G01N 33/24, publ. 01.01.1949) [2 ], (prototype method).

Недостатками прибора являются отсутствие возможности непрерывного измерения влажности продукта, точность измерения концентрации воды зависит от точности измерения навески грунта, давления, температуры, полноты прохождения химической реакции.The disadvantages of the device are the inability to continuously measure the moisture content of the product, the accuracy of measuring the water concentration depends on the accuracy of measuring the weight of the soil, pressure, temperature, completeness of the chemical reaction.

Техническим результатом данной полезной модели является возможность непрерывного измерения малых концентраций воды в потоке анализируемой влажной газовой среды в пределах, обеспечиваемых навеской карбида кальция, повышение точности измерения малых концентраций воды в анализируемой влажной газовой среде.The technical result of this utility model is the possibility of continuous measurement of small concentrations of water in the flow of the analyzed moist gas environment within the limits provided by a sample of calcium carbide, increasing the accuracy of measuring small concentrations of water in the analyzed wet gas environment.

Техническая задача решается устройством измерения малых концентраций воды во влажных газовых средах, выполненным в виде герметичного сосуда, с засыпанной в полость герметичного сосуда навеской карбида кальция, в котором упомянутый герметичный сосуд снабжен впускным патрубком для подключения к каналу подачи анализируемой влажной газовой среды и выпускным патрубком для подключения к каналу отвода образовавшегося в процессе взаимодействия влаги анализируемой влажной газовой среды с карбидом кальция ацетилена в аналитический блок. Кроме того, техническая задача решается также тем, что упомянутый герметичный сосуд установлен в полости рабочей камеры термостата.The technical problem is solved by a device for measuring small concentrations of water in moist gas environments, made in the form of a sealed vessel, with a calcium carbide sample poured into the cavity of the sealed vessel, in which the aforementioned sealed vessel is equipped with an inlet pipe for connecting to the supply channel of the analyzed wet gas medium and an outlet pipe for connecting to the drainage channel of the moisture of the analyzed moist gas medium formed during the interaction of moisture with calcium carbide acetylene in the analytical unit. In addition, the technical problem is also solved by the fact that the said sealed vessel is installed in the cavity of the working chamber of the thermostat.

Сущность полезной модели заключается в том, что в отличие от прототипа анализируемая влажная газовая среда непрерывно, в пределах, обеспечиваемых навеской карбида кальция, подается в герметичный сосуд, взаимодействует с карбидом кальция, и образующийся при этом ацетилен по каналу отвода поступает в аналитический блок. Содержание ацетилена в выходящем из герметичного сосуда газе пропорционально концентрации воды в анализируемой влажной газовой среде. По количеству ацетилена, определяемому аналитическим блоком, путем простого расчета определяют содержание воды в анализируемой влажной газовой среде. Поддержание требуемой температуры в рабочей камере термостата обеспечивает постоянную температуру герметичного сосуда и условия реакции, при которых на скорость и выход реакции влияют только давление и расход анализируемой влажной газовой среды.The essence of the utility model is that, in contrast to the prototype, the analyzed moist gas environment is continuously, within the limits provided by the weighed portion of calcium carbide, fed into a sealed vessel, interacts with calcium carbide, and the resulting acetylene through the outlet channel enters the analytical unit. The content of acetylene in the gas leaving the sealed vessel is proportional to the concentration of water in the analyzed moist gas environment. By the amount of acetylene determined by the analytical unit, by simple calculation, the water content in the analyzed moist gas medium is determined. Maintaining the required temperature in the working chamber of the thermostat ensures a constant temperature of the sealed vessel and the reaction conditions under which only the pressure and flow rate of the analyzed moist gas environment affect the reaction rate and output.

На чертеже представлена схема устройства измерения малых концентраций воды во влажных газовых средах.The drawing shows a diagram of a device for measuring small concentrations of water in moist gas environments.

Устройство измерения состоит из герметичного сосуда 1, термостата 2, канала 3 подачи анализируемой влажной газовой среды в герметичный сосуд 1, канала 4 отвода образовавшегося в процессе взаимодействия влаги анализируемой влажной газовой среды с карбидом кальция ацетилена в аналитический блок 5.The measurement device consists of a sealed vessel 1, a thermostat 2, a channel 3 for supplying an analyzed wet gas medium to an airtight vessel 1, a channel 4 for removing the moisture of an analyzed wet gas medium formed during the interaction of moisture with calcium carbide acetylene into an analytical unit 5.

Герметичный сосуд 1 выполнен с впускным краном 6 с патрубком 7, соединяющим герметичный сосуд 1 с каналом 3 подачи анализируемой влажной газовой среды, и с краном 8 отвода через патрубок 9 в канал 4 образующегося ацетилена. Герметичный сосуд 1 снабжен патрубком 10 для засыпки в полость 11 навески 12 карбида кальция. Для стабилизации процесса получения ацетилена герметичный сосуд 1 установлен в герметичной рабочей полости 13 термостата 2.The sealed vessel 1 is made with an inlet valve 6 with a pipe 7 connecting the sealed vessel 1 with a supply channel 3 of the analyzed wet gas medium, and with a tap 8 of the outlet through the pipe 9 into the channel 4 of the formed acetylene. The sealed vessel 1 is equipped with a pipe 10 for filling in the cavity 11 of the sample 12 of calcium carbide. To stabilize the process of producing acetylene, a sealed vessel 1 is installed in a sealed working cavity 13 of the thermostat 2.

На канале 3 подачи анализируемой влажной газовой среды в герметичный сосуд 1 установлен фильтр 14 для защиты полости 11 от механических примесей. На канале 4 отвода ацетилена из герметичного сосуда 1 установлен фильтр 15 для предупреждения выноса карбида кальция из герметичного сосуда 1, регулятор давления 16 и аналитический блок 5, например, газовый хроматограф. К каналу 4 отвода ацетилена подведена байпасная линия 17 с регулировочным вентилем 18 и измерителем расхода газа 19.A filter 14 is installed on the channel 3 for supplying the analyzed wet gas medium to the sealed vessel 1 to protect the cavity 11 from mechanical impurities. A filter 15 is installed on the channel 4 for removing acetylene from the sealed vessel 1 to prevent the removal of calcium carbide from the sealed vessel 1, a pressure regulator 16, and an analytical unit 5, for example, a gas chromatograph. A bypass line 17 with a control valve 18 and a gas flow meter 19 is connected to the acetylene outlet channel 4.

Устройство измерения малых концентраций воды во влажных газовых средах работает следующим образом. Перед запуском устройства измерения в эксплуатацию проводят градуировку устройства, для чего к фильтру 14, установленному на канале 3 подачи анализируемой влажной газовой среды в герметичный сосуд 1, подсоединяют источник микропотока влажного газа (не показан) и под избыточным давлением подают пробы влажной газовой среды с различной влажностью (не менее пяти проб). При протекании через герметичный сосуд 1 вода, содержащаяся в газе, необратимо реагирует с находящимся в герметичном сосуде 1 карбидом кальция, образуя ацетилен. Содержание ацетилена, выходящего из герметичного сосуда 1, пропорционально концентрации воды в газе. Выделившееся при каждом измерении количество ацетилена регистрируют с помощью газового хроматографа, получают соответствующий сигнал в виде пиков ацетилена на хроматограмме. Полученная калибровочная характеристика позволяет затем измерять влажность газовой среды путем пропорционального пересчета площади пика ацетилена в концентрацию воды. После градуировки устройства источник микропотока влажного газа (не показан) отсоединяют. Устройство готово к проведению измерений.A device for measuring small concentrations of water in moist gas environments works as follows. Before starting the measuring device in operation, the device is calibrated, for which a wet gas microflow source (not shown) is connected to the filter 14 installed on the supply channel 3 of the analyzed wet gas medium in the sealed vessel 1, and wet gas samples with various humidity (at least five samples). When flowing through a sealed vessel 1, the water contained in the gas irreversibly reacts with calcium carbide in the sealed vessel 1, forming acetylene. The content of acetylene leaving the sealed vessel 1 is proportional to the concentration of water in the gas. The amount of acetylene released during each measurement is recorded using a gas chromatograph, and the corresponding signal is obtained in the form of acetylene peaks in the chromatogram. The obtained calibration characteristic then allows measuring the humidity of the gaseous medium by proportionally converting the peak area of acetylene to the concentration of water. After calibrating the device, the source of the microflow of the wet gas (not shown) is disconnected. The device is ready to take measurements.

Для измерения малых концентраций воды канал 3 подачи анализируемой влажной газовой среды в герметичный сосуд 1 подсоединяют к устройству отбора пробы трубопровода (не показаны) влажной газовой среды. После прохождения отобранной пробы анализируемой влажной газовой среды через герметичный сосуд 1 и образовавшегося в результате реакции ацетилена через аналитический блок 5 (газовый хроматограф) устанавливают пик ацетилена и по имеющейся хроматограмме определяют концентрацию воды в анализируемой влажной газовой среде. Стабильность течения реакции получения ацетилена обеспечивается термостатом 2.To measure small concentrations of water, the channel 3 for supplying the analyzed wet gas medium to the sealed vessel 1 is connected to the sampling device of the pipeline (not shown) for the wet gas medium. After passing the selected sample of the analyzed moist gas medium through the sealed vessel 1 and the acetylene formed as a result of the reaction through the analytical unit 5 (gas chromatograph), the peak of acetylene is established and the concentration of water in the analyzed wet gas medium is determined from the available chromatogram. The stability of the reaction of acetylene production is provided by thermostat 2.

Предлагаемая полезная модель повышает точность измерения малых концентраций воды в анализируемой влажной газовой среде за счет высокой селективности и специфичности применяемой реакции карбида кальция с водой, гарантированного отсутствия продукта реакции (ацетилена) в исходной исследуемой среде, отсутствие эффектов адсорбции ацетилена (в отличие от воды) на внутренних поверхностях системы, возможность измерения следовых концентраций ацетилена простыми и распространенными детекторами, что позволит эффективно использовать устройство измерения малых концентраций воды в различных областях промышленности.The proposed utility model improves the accuracy of measuring small concentrations of water in the analyzed moist gas environment due to the high selectivity and specificity of the applied reaction of calcium carbide with water, guaranteed the absence of the reaction product (acetylene) in the original test medium, and the absence of acetylene adsorption effects (unlike water) on internal surfaces of the system, the ability to measure trace acetylene concentrations with simple and common detectors, which will allow the efficient use of devices in measuring small concentrations of water in various industries.

Claims

1. The device for measuring small concentrations of water in moist gas environments, made in the form of a sealed vessel filled with a sample of calcium carbide poured into the cavity of the sealed vessel, characterized in that the said sealed vessel is equipped with an inlet pipe for connecting to the feed channel of the analyzed wet gas medium and an outlet pipe for connecting to the drainage channel of the moisture of the analyzed moist gas medium formed during the interaction of moisture with calcium carbide acetylene in the analytical unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the said sealed vessel is installed in the cavity of the working chamber of the thermostat.