Комплекс работает на базе масс-спектрометра МС-400, предназначен для решения задачи обеспечения непрерывного контроля концентрации компонент инертных газов в режиме on-line в условиях промышленного производства. Получение инертных газов играет важную роль в самых разнообразных отраслях промышленности и производства.
Масс-спектрометрический комплекс МС-400 для контроля газовых компонент при производстве инертных газов.
Получение инертных газов играет важную роль в самых разнообразных отраслях промышленности и производства. Инертные газы, содержащиеся в воздухе, получают в крупных ВРУ в виде побочных продуктов разделения газовых смесей, обогащенных инертными газами: Хе, Кг, Аг, Nе и He, из которых получают чистые инертные газы, поскольку точки сжижения и замерзания у инертных газов различаются по сравнению с другими газами. Важным элементом эффективного производства является возможность контроля процентного состава получаемых инертных газов на различных стадиях процесса.
Масс-спектрометрический комплекс МС-400, устанавливаемый на станцию разделения, предназначен для решения задачи обеспечения непрерывного контроля концентрации компонент инертных газов в режиме on-line в условиях промышленного производства.
Схема подключения масс-спектрометра МС-400 при производстве инертных газов
Стандартный комплекс состоит из 2-х масс-спектрометров МС-400 и газового коммутатора, объединённых в локальную сеть и подключаемых к магистральным линиям блоков агрегата обогащения (разделения) (cм. Рис. 1).
Масс-спектрометры №1, №2, подключенные к коммутатору импульсных газовых линий контролируют состав газовой фазы в непрерывном режиме, определяя концентрации газовых компонент, необходимых для ведения процесса в режиме on-line c передачей данных на управляющий компьютер, соединённый с контрольной станцией и с удалённым монитором, находящимся у оператора процесса или начальника производства.
В данной схеме реализован следующий режим подключения: вход масс-спектрометр №1 через газовый коммутатор подключен к точке отбора пробы №1, а вход масс-спектрометра №2 переключается коммутатором, производя последовательные замеры газового состава точек отбора №2, №3, соответствующих различным стадиям процесса разделения.
В течение рабочей смены данные о составе газовой фазы и концентрациях газовых компонент в различных точках технологического процесса отображаются на временных диаграммах таблично, графически и архивируются в базе управляющего компьютера.
Принцип газового контроля при получении инертных газов методом криогенной абсорбции
Принцип газового контроля масс-спектрометрического комплекса поясняется на примере проведения контроля лабораторного процесса получения инертных газов методом криогенной абсорбции. На масс-спектрометре МС-400 проводились измерения отношений микропримесей лёгких газов H2-He-Ne в газовых пробах, после вымораживания макрокомпонент воздуха на сорбенте (активированный уголь) при температуре жидкого азота.
Ампула с исходной газовой смесью помещалась в устройство вскрытия ампул, соединённое с криогенной газоразделительной системой, которые посредством высоковакуумного вентиля соединялись с входом масс-спектрометра (Рис 2).
На первом этапе эти объёмы откачивались насосом масс-спектрометра до давления 3*10-7торр, после чего отсекались вентилем от масс-спектрометра. На втором этапе эксперимента ампула вскрывалась, определялся её состав (см Рис. 3), далее криогенная система заполнялся жидким азотом.
После того как воздушные компоненты были поглощены, оставшийся в криогенной системе газ, подавался в масс-спектрометр, контролировалась динамика процесса истечения газовой смеси H2-He-Ne из криогенной системы и производился расчёт интегрального состава компонент (см.рис. 4), а также их относительное содержание в процессе их выхода из системы разделения.
Таким образом, на масс-спектрометре МС-400 был произведён контроль процесса получения инертных газов методом криогенной абсорбции.
ПРИЛОЖЕНИЕ: Перечень мероприятий, входящих в поставку комплекса (масс-спектрометра МС-400)
- Разработка технического проекта измерительного масс-спектрометрического комплекса непрерывного действия в режиме on-line с резервированием во взрывозащищённом исполнении
- Изготовление и поставка оборудования в соответствии с требованиями Заказчика.
- Поставка методики измерений и калибровок.
- Установка оборудования на промышленной площадке Заказчика, проведение монтажа, пуско-наладочных работ, сдача комплекса «под ключ», участие в измерениях после ввода в эксплуатацию агрегата обогащения целевой компоненты.
- Обучение специалистов Заказчика.
- Обеспечение оперативной технической поддержки: удалённый доступ с площадки исполнителя.
- Авторское сопровождение в течение всего времени эксплуатации оборудования 12 месяцев с момента сдачи комплекса в эксплуатацию.
- Гарантийное обслуживание комплекса в течение одного года с момента сдачи комплекса в эксплуатацию.
Эксплуатационные характеристики масс-спектрометра МС- 400
- Выход прибора на режим
- для режима основного замера — 1 час
- для режима панорамного обзора — 0,5 часа
- минимальный объём анализируемой дискретной пробы 0,25 мм3.
- Питание прибора- 220 В
- Мощность прибора — 450 Вт
- Габаритные размеры В-Ш-Г — (580×550×420) мм
- Масс прибора — 48 кг
Система откачки имеет следующие характеристики:
- тип вакуумного насоса – турбомолекулярный;
- остаточное давление не хуже 10-7
Устройство сопряжения масс-спектрометра с газовыми баллонами (газовым стендом) обеспечивает возможность непрерывной подачи пробы инертного газа для анализа состава газовой смеси и микропримесей.
Технические характеристики масс-спектрометра МС-400
| Характеристика
| Значение
|
| Количество одновременно регистрируемых компонент масс-спектра | 400 |
| Количество компонент при определении процентного состава газовой смеси | 16 |
| Диапазон измеряемых масс, а.е.м.
| 1÷1500 |
| Разрешающая способность масс-спектрометра, не менее
| 250 |
| Предел обнаружения по O2 , мм.рт.ст
| 1•10 -9 |
| Диапазон изменения энергии ионизации источника, эв
| 12-150
|
| Разброс показаний при измерении объемной доли компонентов калибровочной смеси за 24 ч непрерывной работы, %, не более | 0,2 |
| Время анализа в газовом режиме по всем газовым компонентам, с не более
| 2,5 |
| Дискретность изменения энергии ионизации и режимов работы источника в автоматическом режиме, в | 1,0 |
| Минимальный объём пробы для анализа на входе в масс-спектрометр, мм3 | 0,25 |
| Диапазон рабочего давления газовой смеси на входе масс-спектрометра мм.рт.ст. | 6 атм.- 1•10-6 |
| Входной штуцер (линия газа)
| G1/8” |
| Выходной штуцер (линия газа)
| G1/8” |
| Развёртка каждого окна программы масс – спектрометра на весь экран с пропорциональным увеличением всех символов (режим панорамного просмотра) | Наличие |
| Возможность задания события по достижении которого масс-спектрометр выдает управляющий сигнал | Наличие |
| Передача управляющего сигнала при достижении определённого события по каналу Ethernet, портам RS232 или RS485. | Наличие |
| Приём и отображение на экране масс-спектрометра внешних сигналов от портов RS232 или RS485 . | Наличие |
| Автоматическое поддержание внутри масс-спектрометра заданного значения вакуума. | Наличие |
| Модульная конструкция масс-спектрометра, обеспечивающая простоту его обслуживания и ремонта. | Наличие |
