在氢作载气的工业色谱仪上用差减法连续检测氢组分的装置制造方法及图纸

一种在氢作载气的工业色谱仪上用差减法连续检测氢组分的装置，实现了用一台色谱仪同时检测Ｈ－［２］和Ｎ－［２］，为氨厂的氢氮比调节系统提供检测误差≤±０．０２的氢氮比值，以便获得最高合成率。该装置由分析器、调零放大器、拾峰器、峰值保持器，求氢组分电路、除法器、求弛放气电路和Ⅴ—Ⅰ转换器组成，可以用氢代替氦或氩作载气，降低了成本，解决了氦或氩稀缺的困难，有利于推广应用。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是用氢作载气的工业色谱仪自动地、连续地检测氨厂合成气(由H2、Ar、N2、CH4、NH3五种组分组成)中的Ar、N2、CH4、NH3组分。然后由专门设计的求氢组分电路用差减法求出氢组分含量，由专门设计的求弛放气(Ar+CH4)电路，求出弛放气。从而为氢氮比调节系统提供4～20mA的四种电流信号氢组分电流信号，N2组分电流信号，氢氮比电流信号和弛放气(Ar+CH4)电流信号。根据检索的有关资料表明，美国采用以氦(He)作载气的气动色谱仪检测H2，N2。中国有采用以氩(Ar)作载气的工业色谱仪检测H2、N2，求氢氮比。氦气昂贵，又很稀缺，氩气便宜，但中小城市也不生产，这就使为上述两种仪器的推广带来困难。在不能采用上述两种仪器的情况下，国内的合成氨厂采用以氢作载气的工业色谱仪检测N2组分含量，采用氢分析器检测H2组分含量，然后求氢氮比。氢分析器精度2.5级，色谱仪的精度也不高于1.0级，故氢氮比精度就会超过±0.05。其误差来源是1.用两种仪器分别测量H2和N2，使其比值的误差比两种仪器的误差之和还要增加1倍以上;2.由于取样时间不同，氢信号和氮信号不同步，差别至少在1个周期以上(每种工业色谱仪的分析周期不一样，一般为3～10分钟);3.所用的工业色谱仪都无大气平衡，也会使N2组分误差增加1-2%。实践证明，氢氮比等于2.9时，合成率最高，只要略偏离这个点，即误差超过2.9±0.05，产量就明显下降。因此用上述两种仪器分别测H2、测N2，是满足不了节能要求的。本专利技术可为氢氮比调节系统提供检测误差≤±0.02的氢氮比值。误差小的原因是1.实现了用一台色谱仪同时检测H2，N2，就能使氢氮比的精度高于各个单值的精度;2.有大气平衡装置，保证取样是在定压定体积下进行，消除了大气波动对取样的影响;3.不用H2表测H2，消除了信号不同步，使仪器的可靠性提高。本专利技术采用专门设计的求弛放气(Ar+CH4)含量电路，获得弛放气含量，节省了一台专测Ar和CH4的工业色谱仪，或节省了一台测CH4的红外线分析器。下面是本专利技术的最佳实施例，通过该实施例的描述和附图，给出了本专利技术的细节。附图说明图1是连续测量氢氮比装置的电路传输2求氢组分电路3求弛放气电路图参见图1。合成气进入以氢作载气的分析器，通过分离检测和预放大，输出与合成气中Ar、N2、CH4、NH3浓度成比例的四种色谱信号(电压信号)，这些信号经过调零放大拾峰板的测量范围整定、拾峰后输出Ar0～15%0-8V矩形波N20～30% 0-8V矩形波CH40～15% 0-8V矩形波NH30～15% 0-8V矩形波这些信号经过信息处理板的峰值保持器输出Ar0～15%0-8V趋势图(反映组分变化趋势)N20～30% 0-8V趋势图(反映组分变化趋势)CH40～15% 0-8V趋势图(反映组分变化趋势)NH30～15% 0-8V趋势图(反映组分变化趋势)这四个趋势图信号进入求氢组分电路(亦即差减法电路)，就可得到与氢组分含量成比例趋势图信号。即H20～100% 0-8V趋势图(反映组分变化趋势)将H2组分趋势信号和N2组分趋势信号送入除法器，即可获得氢氮比输出H2∶N2＝2-4 0-8V趋势图(反映比值变化趋势)将Ar组分趋势信号和CH4组分趋势信号送入求弛放气(Ar+CH4)含量的电路，得到弛放气(Ar+CH4)0-25% 0-8V趋势图(反映含量变化趋势)。将H2组分趋势信号，N2组分趋势信号，弛放气趋势信号和氢氮比趋势信号分别送入四个V-I(电压-电流)转换器，就可输出H20～100% 4～20mA(0～10mA)N20～30% 4～20mA(0～10mA)(Ar+CH4)0～25% 4～20mA(0～10mA)氢氮比2-44～20mA(或0～10mA)图2为本专利技术的求氢组分电路图。A8(μA741)是反相求和的运算放大器。R41，R42，R43，R44和R46+W10是该放大器的反相输入电阻，R45是该放大器的反馈电阻，R48为该放大器的正向输入电阻。D15为硅稳压管，稳定电压-6V左右，R47为限流电阻，取470Ω。电路参考计算如下1.将Ar、N2、CH4、NH8组分的量程转换到氢组分的量程Ar0～15% 0-8V按对应的H2量程计算0-15%0～1.2VN20～30% 0-8V按对应的H2量程计算0-30%0～2.4VNH80～15% 0-8V按对应的H2量程计算0-15%0～1.2VCH40～15% 0-8V按对应的H2量程计算0-15%0～1.2V2.根据量程转换前后的数据求出相应的R41～R44的电阻值(预设定R45＝15KΩ)对N2组分∵ (2.4V)/(3V) = (15K)/(R41) ∴R41＝50KΩ同理可求出，R42＝R43＝R44＝100KΩ3.根据H20-100% 输出0-8V的关系求出R46+W10的数值A 设Ar、N2、CH4、NH3四通道的输入信号为零∵ (6V×15KΩ)/(R46+W10) ∴R46+W10＝11.25KΩ选R46＝8.2KΩ选电位器W10为5.1KB 根据R41、R42、R43、R44、R45和R46+W10的阻值可求出R48＝4.7KΩC 将R41～R44的输入端接地，调W10使A8输出为8V。图3为本专利技术的求弛放气(Ar+CH4)含量的电路中第一级为Ar组分和CH4组分的求和电路，A10为运放μA741，R52、R53为反相输入电阻，R51为反馈电阻(选为30KΩ)，R51为正向输入电阻。本级电路参考计算如下1.将Ar、CH4组分的量程转换到弛放气的量程Ar0-15% 0-8V按对应的Ar+CH4量程计算0～15% 0～4.8VCH40-15% 0-8V按对应的Ar+CH4量程计算0～15% 0～4.8V2.根据量程转换前后的数据，求出相应的电阻对CH4组分∵ (4.8V)/(8V) = (30KΩ)/(R52) ∴R52＝50KΩ同理可求出R53(Ar)＝50KΩ3.根据R51、R52、R53的数值，可得R54＝13KΩ图3中的第二级为反相级。A 为运放μA741，R 为反相输入电阻，R49为反馈电阻，选R ＝R49＝10K，由R49和R50可求出R55＝5.1KΩ。权利要求1.在氢作载气的工业色谱仪上用差减法连续检测氢组分的装置，其特征为用氢作载气的工业色谱仪自动地、连续地检测氨厂合成气(由H2、Ar、N2、CH4、NH8五种组分组成)中的Ar、N2、CH4、NH3组分，然后由专门设计的求氢组分电路用差减法求出氢组分含量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于由分析器、调零放大器、抬峰器、峰值保持器、求氢组分电路、除法器、求弛放气电路和V-I转换器组成。3.根据权利要求2所述的求氢组分电路，其中A (μA741)是反相求和的运算放大器，R41、R42、R43、R44和R46+W16是该放大器的反相输入电阻，R45是该放大器的反馈电阻，R48为该放大器的正向输入电阻。D15为硅稳压管，稳定电压-6V左右，R47为限流电阻，取470Ω。当H2组分趋势信号和N2组分趋势信号送入除法器，即可获得氢氮比信号，为氨厂的氢氮比调节系统提供检测误差≤±0.02的氢氮比值。4.根据权利要求2所述的求弛放气本文档来自技高网...

【技术保护点】
在氢作载气的工业色谱仪上用差减法连续检测氢组分的装置，其特征为：用氢作载气的工业色谱仪自动地、连续地检测氨厂合成气（由Ｈ↓［２］、Ａｒ、Ｎ↓［２］、ＣＨ↓［４］、ＮＨ↓［８］五种组分组成）中的Ａｒ、Ｎ↓［２］、ＣＨ↓［４］、ＮＨ↓［３］组分，然后由专门设计的求氢组分电路用差减法求出氢组分含量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀亮，
申请(专利权)人：北京分析仪器厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]