Gazlarning tarkibini analiz qilish

GAZLARNING TARKIBINI ANALIZ QILISH
REJA
1. Gaz tahlillagichlari to’g’risida umumiy ma‘lumotlar.
2. Termokimyoviy va elektrokimyoviy gaztahlillagich asboblar.
3. Termomagnit va absorbsion-optik gaztahlillagichlar.
4. Termokonduktomerik gaztahlillagich asboblar.
5.Xromatografik gaztahlillagichlar.


Gaz analizi — analitik kimyoning bir sohasi. Bunda gaz aralashmalarining tarkibi sifat va miqdor jihatdan aniklanadi. Gaz aralashmasini analiz qilishda kimyoviy, fizik-kimyoviy va fizik usullar qoʻllaniladi. Kimyoviy reaksiyalarga asoslangan usulda gaz aralashmasida qanday moddalar borligini bilish uchun u maxsus reagentlar (yoki reagent shimdirilgan qogʻozlar)dan oʻtkaziladi. Mac, gaz aralashmasida vodorod sulfid borligini bilish uchun aralashma qoʻrgʻoshin atsetat eritmasi (yoki oʻsha eritma shimdirilgan qogʻoz)dan oʻtkaziladi. Aralashmada vodorod sulfid boʻlsa, reagent (yoki qogʻoz) qorayadi. Gazlar miqdorini aniqdash uchun aralashma yutuvchi moddalar solingan maxsus idishlardan oʻtkaziladi. Eritma solingan idishning tajribadan avvalgi va keyingi ogʻirligi solishtirilib, yutuvchi moddaga qancha gaz yutilganligi aniklanadi. Metallurgiya, kimyo sanoati va neftni qayta ishlash sanoatida yonish jarayonlarini nazorat qilishda maxsus adsorbsion yoki absorbsion xromatograf qurilmalaridan foydalaniladi. Tarkibi nomaʼlum gaz aralashmasi analiz qilinishi uchun maʼlum hajmli maxsus idishlardan avtomatik gaz analizi yurituvchi biron bir sof inert gaz (maye, N2, Ne, Ag)da suyultirilib tarkib va koʻrsatgichlari oldindan maʼlum boʻlgan sorbentlardan oʻtkaziladi. Tabiiyki turli yutilish hajm va sifat koʻrsatkichlarga ega boʻlgan har bir gaz boshqalari bilan aralashmalarda vaqg va hajm birligi miqdorida ushbu sorbentdan ajralib toʻxtalib oʻtadi va sezgir qurilmalardan oʻtganda bajaruvchi mexanizmlar oʻta aniqpik bilan uni yozib oladi. Zamonaviy xromatograflar EHM yordamida mukammallashgan boʻlib, ular gazlar yordamida gaz va uglevodorodlar aralashmalarini 0,1—1,0% gacha aniqlik bilan analiz qilish imkoniyatini beradi (qarang Gaz analizatori). Gaz aralashmasini aniqlash uchun usulni tanlash gaz aralashmasining taxminiy tarkibiga bogʻliq. Fan va texnikada gaz analizi usulining aniklik, sezgirlik darajasi va aniqlanish tezligi muhim ahamiyatga ega
Gaz tahlillagichlari tekshirilayotgan gaz aralashmasidagi tarkibiy qismlar yig’indisi kontsentratsiyasi haqida ma‘lumot beradigan qurilmalardir. Gaz tahlillagichlari sanoatning barcha sohalarida va ilmiy tadqiqot ishlarida Еkng ishlatiladi.

Gaz tahlillagichlari to’g’risida umumiy ma‘lumotlar

Gaz tahlillagichlari tekshirilayotgan gaz aralashmasidagi tarkibiy qismlar yig’indisi kontsentratsiyasi haqida ma‘lumot beradigan qurilmalardir. Gaz tahlillagichlari sanoatning barcha sohalarida va ilmiy tadqiqot ishlarida Еkng ishlatiladi. Gazlarning tarkibini uzluksiz avtomatik nazorat qilish asosida metallurgiyada, koks-kimyo sanoatida, neftni qayta ishlash zavodida, gaz sanoatida va boshqa joylarda gaz hosil qilish va undan unumli foydalanish bilan bog’liq bo’lgan kimyoviy – texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarish amalga oshiriladi. IES da organik yoqilg’ilarni yoqishda yonish jarayonini nazorat qilish va kerakli havo miqdorini aniqlash uchun avtomatik gaz tahlillagichlari ishlatiladi. Texnologik ob‘ektlarning xavfsiz ishlashini ta‘minlovchi tizimlarda ishlatiladigan gaz tahlil qilish asboblari ham katta ahamiyatga ega. Keyingi yillarda atrof-muhitni muhofaza qilishga katta e‘tibor berilayotgan munosabati bilan sanoat korxonalari chiqindilari tarkibidagi zararli qo’shimalar miqdorini, ishlab chiqarish xonalari va atmosferadagi zararli qo’shilmalarni nazorat qilishga mo’ljallangan, gaz tahlillagichlarini ishlab chiqarish va ulardan foydalanish keskin kengaydi. Aholi yashaydigan hududlar havosining sifatini nazorat qilish uchun havo ifloslantiradigan is gazi, azot, dioksid, chang va boshqa shu kabi moddalar kontsentratsiyasi o’lchanadi. Texnologik jarayonlarni nazorat qilishda va avtomatlashtirishda turli sharoitlarda bo’lgan aralashmalarni tahlil qilishda gaz tahlillagichlarining turli-tuman xillarini aniqlashga to’g’ri keladi. Sanoatda ishlatiladigan avtomatik gaz tahlillagichlarining ko’pchiligi gaz aralashmalaridagi bitta tarkibiy qismni o’lchash uchun mo’ljallangan. Bu holda gazlarning aralashmalari deb qaralib, undagi aniqlanadigan tarkibiy qism o’lchanayotgan aralashmaning fizik-kimyoviy xossalariga ta‘sir qiladi, qolgan tarkibiy qismlar esa, ularning tarkibi va kontsentartsiyasidan qat‘iy nazar, ularning xossalariga ta‘sir qilmaydi va aralashmaning ikkinchi tarkibiy qismi hisoblanadi.

Gaz tahlillagichlari majmuiga datchik va chiqish signallarini o’lchagichdan tashqari, asbobning me‘yoriy ishlashini ta‘minlovchi bir qancha chigallar ham kiradi. Asosiy yordamchi chigallar gaz aralashmasi namunasini tanlovchi, tozalovchi, uzatuvchi va tahlil tayyorlovchi qurilmadir. O’lchashga asos qilib fizik-kimyoviy xossalar olingan.

2. Termokimyoviy va elektrokimyoviy gaztahlillagich asboblar

Bu gaz tahlillagichlarning ishlashi kislorodning boshqa gazlar bilan katalizatorlar ishtirokida o’tadigan reaktsiyasining Issiqlik effektini o’lchashga asoslangan. Bu asboblarni ikki guruhi keng tarqalgan.

1-guruh. Yonish kattalik aktiv bo’lgan platina tolada sodir bo’ladi, bu tola ayni vaqtda sezgir unsur o’lchash ko’prigining Еlkasi hisoblanadi.
Bu guruhdagi asboblarda tahlil qilish aniqlanadigan tarkibiy qismni yoshini o’lchashga asoslangan.
2-guruh. Bu guruh asboblarda oksidlanish reaktsiyasi katolizator qatlamidasodir bo’ladi. Reaktsiyaning Issiqlik effekti esa qarshilik termometri yoki katolizatorda joylashtirilgan termobatareya bilan o’lchanadi.
Gaz tahlillagichining o’lchash chizmasi o’zgarmas yoki o’zgaruvchan tokda ishlaydigan muvozanatlashmagan ko’prikdan iborat. Ish yacheykasi deb yuritiladigan oqim o’lchash yacheykasi ko’prikning bitta Еlkasi R ni hosil qiladi. Taqqoslash yacheykasi o’z ko’rsatkichlari va konstrukturasi jihatidan ish yacheykasiga ekvivalent bo’lib, havo to’ldirilgan bo’ladi. Ko’prikning R qarshiliklari o’zgarmas qarshiliklari bo’lib, ular manganindan tayyorlangan: ko’prik chizmasining nol qiymati R bilan quyiladi. Tahlil qilinayotgan gaz tarkibiy qismini yonishda haroratni ortishi bilan platina tolasi elektr qarshiligining o’zgarishi o’lchash ko’prigi muvozanatining bo’zilishiga olib keladi. Muvozanat aralashmadagi tarkibiy qism miqdoriga proporsional bo’ladi.
O’lchash asbobi tahlil-nazorat qayta ulagich yordamida chizmaga o’rnatilgan maxsus o’zgarmas rezistorga ulanadi va asbobning strelkasi reostat bilan talab qilingan reper nuqtasiga quyiladi. Millivoltmetrning shkalasida platina tolasini qizdiradigan turli tarkibiy qismlar tahlil qilish uchun zarur bo’lgan tok kuchini qo’yadigan uchta reper nuqtasi bor. Bu turdagi asboblar asosan havodagi yonuvchi gazlarning portlash xavfini yuzaga keltiradigan kontsentratsiyasining indikatorlari va tahlillagichlari sifatida ishlatiladi. Ularni ko’pchincha ko’chma o’lchash hatoligi taxminan ±10 % sanoat binolari xonalari havosining yonuvchi gazlardan ifloslanishi avtomatik nazorat qilish uchun yonuvchi gazlarga mo’ljallangan SGS turdagi, benzinga mo’ljallangan GPB turdagi va boshqa signalizatorlar chiqariladi.

3. Termomagnit va absorbsion-optik gaztahlillagichlar

Gazlar orasida kislorod alohida juftmagnetizm xususiyatiga ega. Kislorod boshqa gazlarga nisbatan ko’proq tortiladi. Uning bu xossasi murakkab gaz aralashmalaridagi kislorod kontsentratsiyasini o’lchashga imkon beradi.

Barcha magnitli gaz tahlillagichlari termomagnit va magnitomexanik asboblarga bo’linadi.
Kislorodning harorati o’zgarganda uning magnit xossalari o’zgarish effektiga asoslangan termomagnit usuli keng tarqalgan. Bu usul termomagnit konvektsiya hodisasiga asoslangan. Agar tok bilan qizdirilgan o’tkazgich bir jinsli bo’lmagan magnit maydoniga o’rnatilsa, gaz aralashmasining xossasi kamayadi, shu sababli o’tkazgich atrofida m/m ning kuchli Еrlaridan kuchsiz Еrlari tomon aralashmaning harakati boshlanadi. Haroratni ko’tarilish sababi gazning magnit xossasi kamayadi, natijada gaz aralashmasining ichki oqimi vujudga keladi. Bu oqim qizigan gaz aralashmasi termomegnit kovektsiya hodisasi sababli uzluksiz siqib chiqariladi. 1-rasmda termomagnit gaz tahlillagichining prinsipial chizmasi keltirilgan.
Т ekshirilayotgan gaz aralashmasining harorati Issiqlik almashtirgich yordamida turg’unlashadi. Arlashma sarfining doimiyligi o’lchash o’zgartgichi 2 ni rotametr 3 orqali shuntlar yo’li bilan ta‘minlanadi. Shu sababli tizim kirishdagi gaz sarfini tebranishlari o’zgartgichdan o’tish tezligiga ta‘sir qilmaydi, chunki a va v nuqtalar orasidagi bosimlar farqi doimiy bo’lib qoladi. O’zgartgich gaz bo’shlig’i ko’ndalang kanalli xalqa kamera 4 shaklida diamagnit materialdan ishlanadi. Kanalning kirish qismida doimiy magnit maydon orasida joylashadi, uning ichida esa Rt 3 Rt 4 ikki sektsiyali platina cho’lg’amlar o’rnatiladi, bu cho’lg’amlarning qarshiligi nomuvozanat ko’prikning ikki Еlkasini hosil qiladi. Agar boshlang’ich aralashmada kislorod bo’lmasa ko’ndalang kanalda harakat bo’lmaydi.
Tutun gazlaridagi kislorod miqdorini uzluksiz aniqlash uchun masalan, 5106-2 turidagi termomagnit gaz tahlillagichlari ishlatiladi, uning o’lchash chegaralari bir necha bo’lib, ulardan eng maksimal 0-10% yuqoriga o’lchash chegarasini asosiy hatoligi ±2% Mn 5130-1 turidagi gaz tahlillagichi ikki yoki uch tarkibiy qismli gaz aralashmalaridagi kislorod kontsentratsiyasi uzluksiz o’lchash va standart elektr signallari berish uchun mo’ljallangan. Signal berish qurilmasini bilan jihozlangan. O’lchash natijalari ko’rsatish va yozish uchun gaz tahlillagichi bilan bir majmuaga ikkilamchi o’ziyozar asbobdan foydalaniladi, kislorodni o’lchash chegaralari 0-0,5 dan 80-100% gacha. Asosiy hatolik ±2 dan 10% gacha. O’lchash vaqti 120 soat chiqish signali 0-5 ma 0-100 ma.

4. Termokonduktomerik gaz tahlillagich asboblar

Gaz tahlillagichlari tekshirilayotgan gaz aralashmasidagi tarkibiy qism yoki tarkibiy qismlar yig’indisi kontsentratsiyasi haqida ma‘lumot beradigan qurilmadir. Gaz tahlillagichlari sanoatning barcha sohalarida va ilmiy tadqiqot ishlarida keng ishlatiladi. Gazlarni tarkibini uzluksiz avtomatik nazorat qilish asosida olib boriladi. IES da organik yoqilg’ilarni yoqishda yonish jarayonini nazorat qilish va kerakli havo miqdorini (ortiqcha miqdorini) aniqlash uchun avtomatik gaz tahlillagichi ishlatiladi. Gazlarni tahlil qilish uchun quyidagi usullar qo’llaniladi: namunani oldindan o’zgartirmasdan termokonduktometrik, termomagnit, adsortsion – optik, pnevmatik usullari namuna oldindan o’zgartirilgan usullar, elektrokimyoviy (konduktometrik, kulonmetrik, potensiometrik, polegrafik) usullaridir. Termokonduktometrik gaz tahlillagichlarining ishlash prinsipi gaz aralashmasi Issiqlik o’tkazish qobiliyatining tekshirilayotgan tarkibiy qism kontsentratsiyasiga bog’liqligiga asoslangan. Agar binar aralashmasi tarkibiy qismlarning Issiqlik o’tkazuvchanligi har xil bo’lsa, bu usulni qo’llash qulay. Ko’pchilik gaz aralashmalarining Issiqlik o’tkazuvchanligini quyidagi formula bilan aniqlash mumkin:

(1)

С₁, С₂, С₃ …С_n – Issiqlik o’tkazuvchanlik; λ₁, λ₂, λ₃, …λ_n- tarkibiy qismlar miqdori bunda с=100%

Aniqlanmaydigan tarkibiy qismlar yig’indisi kontsentratsiyasi С_в ga ko’ra mos keladigan Issiqlik o’tkazuvchanligi λ_в bo’ladi, aralashmaning Issiqlik o’tkazuvchanligi quyidagi ifodadan aniqlanadi:


(2)

С_в+С_в=1 bo’lganligi uchun aniqlanadigan tarkibiy qism kontsentratsiyasi Са ning aralashmaning o’lchanadigan Issiqlik o’tkazuvchanligi λ_в ga bog’liqligi aniqlanmaydigan va aniqlanadigan tarkibiy qismlar quyidagicha bo’ladi:

С_А =(λ -λ_в)(λ_А λ_в) (3)

Gaz tahlillagichlariga o’tkazgich sifatida elektr qarshiligining harorat koeffitsienti yuqori va kimyoviy jihatidan chidamli metall simdan foydalaniladi, platina volfram, nikel, tantal shularga misol bo’la oladi. O’lchash chizmalari bevosita hisoblash yoki avtomatik muvozanatlash prinsipiga ko’ra ko’riladi. Doimiy sarfga ega bo’lgan tekshirilayotgan gaz aralashmasi Rt 1 ishlovchi kameralarga keladi. Ko’prikning qolgan Еlkasiga etalon aralashmali Rt2 yordamchi kameralar ulangan. Sezgir unso’rning tolalari ko’prik chizmaning ta‘minlash toki STM (stabillashgan tok manbai) hisobiga qiziydi. Ko’prik chizmasi Rt3 reostat orqali sozlanadi. Bu turdagi sanoat gaz tahlillagichining o’lchash asboblari standart avtomatik kompensator asosida bajariladi. TP turkumidagi gaz tahlillagichi bir necha rusumda chiqariladi: TP (1120-binar va ko’p tarkibiy qismli gaz aralashmalarida) vodorod miqdorini aniqlash uchun TP 7102-havodagi geliy miqdorini aniqlash uchun tahlil qilinayotgan gaz to’g’ri turi va o’lchash chegaralariga ko’ra asosiy hatolik ±2,5%. Gaz aralashmani hajmiy sarfi 12 sm/s aniqlash vaqti 20-110 sekund. Chiqish signali 0-5 mA; 0-100 mV; 0-10 v.