本发明专利技术涉及一种气体浓度分析装置，其特征在于，具备：发光模块，其对作为测定对象气体的乙烯气体照射激光；受光模块，其对从所述测定对象气体透过的激光进行受光并将受光信号输出；以及运算控制部，其利用所述受光信号对所述激光的吸收光谱进行计算，并基于所述吸收光谱而对所述测定对象气体即乙烯气体中所含有的甲烷及乙烷进行计算，对所述测定对象气体照射的所述激光是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等3.71μm的波长区域内的光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体浓度分析装置以及气体浓度分析方法。本申请基于2015年4月14日在日本申请的特愿2015-082361号主张优先权，在此引用其内容。
技术介绍
下面引用专利、专利申请、专利公报、科学文献等。为了更充分地说明本专利技术的现有技术，在此引用它们的内容。作为乙烯(C2H4)，在被称为乙烯装置(ethylene plant)的生产设备中，使以石脑油为主的碳氢化合物与水蒸气混合且以800℃～900℃左右的高温进行热分解，并对热分解气体进行蒸馏分离从而生产的。热分解气体中含有作为杂质的甲烷(CH4)及乙烷(C2H6)，因此在精制工序的中途进行从热分解气体将甲烷及乙烷去除的工序。但是，难以从热分解气体将甲烷及乙烷完全去除，因此作为最终产品的乙烯中含有微量的甲烷及乙烷。因此，在乙烯装置，进行对生产的乙烯中所含有的微量的甲烷及乙烷的测定。当前，使用气相色谱仪进行乙烯中所含有的微量的甲烷及乙烷的测定。通过使用气相色谱仪而能够以高精度对乙烯中所含有的微量的甲烷及乙烷进行测定。然而，气相色谱仪为了测定而需要较长时间，并且需要使用用于使测定对象气体移动的载气(例如氦气、氢气等)，因此存在成本升高的缺点。日本特开2009-115654号公报(下面称为专利文献1)并未涉及乙烯中所含有的微量的甲烷及乙烷的测定，其公开了如下内容，即，基于对含有碳氢化合物的测定对象气体照射的光的吸光度，对测定对象气体中所含有的单个或者多个化学物种中的、将共通的吸收区域的波长范围的光吸收的化学物种的浓度之和进行计算。另外，“激光气
体分析仪TDLS200及其在工业工艺中的应用(レーザガス分析計TDLS200とその産業プロセスへの応用)”，横河技报，Vol.53，No.2，2010(下面称为非专利文献1)中公开了如下激光气体分析仪，该激光气体分析仪对测定对象气体照射激光，基于从测定对象气体透过的激光的吸收光谱，对测定对象气体中所含有的成分及其浓度等进行测定。但是，在专利文献1公开的技术中，即使测定对象气体如发动机等的排气是碳氢化合物的浓度及其组成发生变化的气体，也能够实时且以高精度对测定对象气体中所含有的碳氢化合物的浓度进行测定。然而，专利文献1公开的技术对化学物种的浓度之和(例如，烷烃及烯烃的浓度之和)进行检测，因此无法分别单独地对乙烯中所含有的微量的甲烷和乙烷进行测定。可以认为在非专利文献1公开的激光气体分析仪中能够分别单独地对乙烯中所含有的微量的甲烷和乙烷进行测定。然而，对于非专利文献1公开的激光气体分析仪而言，能够使波长变化的范围在某种程度上受到限制。因此，为了分别单独地对乙烯中所含有的微量的甲烷和乙烷进行测定，需要甲烷测定用的光源及受光元件、和乙烷测定用的光源及受光元件，有可能导致成本的上升。为了不导致成本上升而对乙烯中所含有的微量的甲烷和乙烷进行测定，例如需要尽量减小乙烯的吸光度、且斟酌选择甲烷及乙烷双方的吸光度大的适当的波长区域。
技术实现思路
本专利技术提供一种气体浓度分析装置，其能够以高精度对乙烯中所含有的微量的甲烷及乙烷进行测定。气体浓度分析装置具备：发光模块，其对作为测定对象气体的乙烯气体照射激光；受光模块，其对从所述测定对象气体透过的激光进行受光并将受光信号输出；以及运算控制部，其利用所述受光信号对所述激光的吸收光谱进行计算，并基于所述吸收光谱而对所述测定对象气体即乙烯气体中所含有的甲烷及乙烷进行计算，对所述测定对象
气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等3.71μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的所述激光，可以是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.50μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的所述激光，可以是波长包含在大于或等于3.439μm且小于或等于3.442μm、或者大于或等于3.451μm且小于或等于3.455μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的所述激光，可以是相对于甲烷或者乙烷的吸收峰值的光谱线宽为等同程度或者小于该吸收峰值的光谱线宽的光谱线宽的激光。所述气体浓度分析装置可以具备波长可变光源，该波长可变光源能够使对所述测定对象气体照射的所述激光的波长在所述波长区域内变化。所述气体浓度分析装置可以仅具备1个所述波长可变光源，利用从所述波长可变光源射出的所述激光而同时对所述测定对象气体即所述乙烯中所含有的所述甲烷及所述乙烷进行测定。所述波长可变光源可以是QCL(Quantum Cascade Laser)、或者ICL(Interband Cascade Laser)。气体浓度分析方法具备如下步骤：对作为测定对象气体的乙烯气体照射激光的步骤；对从所述测定对象气体透过的激光进行受光并将受光信号输出的步骤；利用所述受光信号对所述激光的吸收光谱进行计算的步骤；以及基于所述吸收光谱而对所述测定对象气体即乙烯气体中所含有的甲烷及乙烷进行计算的步骤，对所述测定对象气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.71μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的激光可以是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.50μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的所述激光，可以是波长包含在大于或等于3.439μm且小于或等于3.442μm、或者大于或等于3.451μm且小于或等于3.455μm的波长区域内的光。对所述测定对象气体照射的所述激光，可以是相对于甲烷或者乙烷的吸收峰值的光谱线宽为等同程度或者小于该吸收峰值的光谱线宽的光谱线宽的激光。可以利用波长可变光源而使对所述测定对象气体照射的所述激光的波长在所述波长区域内变化。可以利用从所述波长可变光源射出的所述激光而同时对所述乙烯中所含有的所述甲烷及所述乙烷进行计算。所述波长可变光源可以是QCL(Quantum Cascade Laser)、或者ICL(Interband Cascade Laser)。根据本专利技术的1个方式，气体浓度分析装置是对测定对象气体(X)照射光(L)，并基于该光的吸光度而对所述测定对象气体的浓度进行测定的气体浓度分析装置(1)，其特征在于，所述测定对象气体是含有微量的甲烷及乙烷的乙烯，对所述测定对象气体照射的光是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.71μm的波长区域(R1)内的光。另外，根据本专利技术的1个方式，气体浓度分析装置的特征在于，对所述测定对象气体照射的光是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.50μm的波长区域(R2)内的光。另外，根据本专利技术的1个方式，气体浓度分析装置的特征在于，对所述测定对象气体照射的光是波长包含在大于或等于3.439μm且小于或等于3.442μm、或者大于或等于3.451μm且小于或等于3.455μm的波长区域(R3、R4)内的光。另外，根据本专利技术的1个方式，气体浓度分析装置的特征在于，对所述测定对象气体照射的所述激光，是相对于甲烷或者乙烷的吸收峰值的光谱线宽为等同程度或者小于该吸收峰值的光谱线宽的光谱线宽的激光。另外，根据本专利技术的1个方式，气体浓度分析装置的特征在于，具备波长可变光源，该波长可变光源能够使对所述测定对象气体照射的光的波长在所述波长区域内变化。另外，根据本专利技术的1个方式，气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体浓度分析装置，其特征在于，所述气体浓度分析装置具备：发光模块，其对作为测定对象气体的乙烯气体照射激光；受光模块，其对从所述测定对象气体透过的激光进行受光并将受光信号输出；以及运算控制部，其利用所述受光信号对所述激光的吸收光谱进行计算，并基于所述吸收光谱而对所述测定对象气体即乙烯气体中所含有的甲烷及乙烷进行计算，对所述测定对象气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等3.71μm的波长区域内的光。
【技术特征摘要】
2015.04.14 JP 2015-0823611.一种气体浓度分析装置，其特征在于，所述气体浓度分析装置具备：发光模块，其对作为测定对象气体的乙烯气体照射激光；受光模块，其对从所述测定对象气体透过的激光进行受光并将受光信号输出；以及运算控制部，其利用所述受光信号对所述激光的吸收光谱进行计算，并基于所述吸收光谱而对所述测定对象气体即乙烯气体中所含有的甲烷及乙烷进行计算，对所述测定对象气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等3.71μm的波长区域内的光。2.根据权利要求1所述的气体浓度分析装置，其特征在于，对所述测定对象气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.42μm且小于或等于3.50μm的波长区域内的光。3.根据权利要求2所述的气体浓度分析装置，其特征在于，对所述测定对象气体照射的所述激光，是波长包含在大于或等于3.439μm且小于或等于3.442μm、或者大于或等于3.451μm且小于或等于3.455μm的波长区域内的光。4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体浓度分析装置，其特征在于，对所述测定对象气体照射的所述激光，是相对于甲烷或者乙烷的吸收峰值的光谱线宽为等同程度或者小于该吸收峰值的光谱线宽的光谱线宽的激光。5.根据权利要求4所述的气体浓度分析装置，其特征在于，所述气体浓度分析装置具备波长可变光源，该波长可变光源能够
\t使对所述测定对象气体照射的所述激光的波长在所述波长区域内变化。6.根据权利要求5所述的气体浓度分析装置，其特征在于，所述气体浓度分析装置仅具备1个所述波长可变光源，利用从所述波长可变光源射出的所述激光而同时对所述测定对象气体即所述乙烯中所含有的所述甲烷及所述乙烷进行测定。7.根据权利要求6所述的气体浓度分析装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：大山将也，光本康彦，藤村直之，村田明弘，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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