一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统
阅读说明：本技术 一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统 (Volatile organic compounds VOCs multichannel on-line monitoring system ) 是由 芦志强 丁文科 梁龙杨 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统,该挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统,包括烟气采样探头、预处理系统、吸氢预检定系统和氢火焰离子检测器,所述烟气采样探头设于烟气通道内,对烟气进行采样,烟气采样探头连接预处理系统的样品气进口,预处理系统的样品气出口连接吸氢预检定系统的进口,吸氢预检定系统的出口连接氢火焰离子检测器的样品进口；吸氢预检定系统包括流量计、吸氢单元和余氢检定单元,吸氢单元通过管道连接氢气源；本发明预先通过吸氢预检定系统对乙烯进行加氢反应,对得到的乙烷含量进行检定,通过乙烷检定值对氢火焰离子检测器得到的甲烷含量结果出现的偏差进行校正。(The invention relates to a multi-channel online monitoring system for Volatile Organic Compounds (VOCs), which comprises a flue gas sampling probe, a pretreatment system, a hydrogen absorption pre-detection system and a hydrogen flame ion detector, wherein the flue gas sampling probe is arranged in a flue gas channel and is used for sampling flue gas, the flue gas sampling probe is connected with a sample gas inlet of the pretreatment system, a sample gas outlet of the pretreatment system is connected with an inlet of the hydrogen absorption pre-detection system, and an outlet of the hydrogen absorption pre-detection system is connected with a sample inlet of the hydrogen flame ion detector; the hydrogen absorption pre-determination system comprises a flow meter, a hydrogen absorption unit and a residual hydrogen verification unit, wherein the hydrogen absorption unit is connected with a hydrogen source through a pipeline; according to the invention, a hydrogen absorption pre-verification system is used for carrying out hydrogenation reaction on ethylene in advance, the obtained ethane content is verified, and the ethane verification value is used for correcting the deviation of the methane content result obtained by the hydrogen flame ion detector.)
技术领域
本发明属于挥发性有机物监测技术领域，具体涉及一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。随着我国工业化和城市化的快速发展以及能源消费的持续增长，以PM2.5为特征的区域性复合型大气污染日益突出，区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。为了根本解决PM2.5、O3等污染问题，切实改善大气环境质量。但是，目前我国VOCs污染防治基础较为薄弱，存在排放基数不清、法规标准不健全、控制技术应用滞后、环境监管不到位等诸多问题。同时，由于VOCs排放来源复杂、排放形式多样、物质种类繁多，导致建立VOCs污染防治体系难度较大。现有的VOCs在线监测系统通过多通道分离检测的方式分别检测总烃、甲烷和苯含量，在甲烷含量检测通道中需要对甲烷进行单独的分离，分离时由于甲烷和乙烯的沸点接近，导致分离后的甲烷纯度受到乙烯的影响，最终导致在氢火焰离子检测器得到的甲烷含量结果出现偏差。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种氢火焰离子检测器得到的甲烷含量结果出现偏差进行校正的挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统，包括烟气采样探头、预处理系统、吸氢预检定系统和氢火焰离子检测器，所述烟气采样探头设于烟气通道内，对烟气进行采样，烟气采样探头连接预处理系统的样品气进口，预处理系统的样品气出口连接吸氢预检定系统的进口，吸氢预检定系统的出口连接氢火焰离子检测器的样品进口；
吸氢预检定系统包括流量计、吸氢单元和余氢检定单元，吸氢单元通过管道连接氢气源，该管道上设置流量计用于检定进入吸氢单元的进氢量，吸氢单元的出口连接余氢检定单元的进口，余氢检定单元的出口连接氢火焰离子检测器的进口。
作为本发明的进一步优化方案，所述载气为氮气。
作为本发明的进一步优化方案，所述预处理系统包括混合器、定量环、预处理色谱柱和甲烷色谱柱，混合器的样品气进口连接烟气采样探头，混合器的载气进口连接载气源，混合器的样品气出口连接定量环的进口，定量环的出口连接预处理色谱柱的进口，预处理色谱柱的出口连接甲烷色谱柱的进口，甲烷色谱柱的出口连接吸氢预检定系统。
作为本发明的进一步优化方案，所述吸氢单元为高压反应釜。
作为本发明的进一步优化方案，所述余氢检定单元为置换罐，置换罐的混合气进口连接吸氢单元的出口，置换气进口连接氮气源，第一出气口连接氢气检测设备，第二出气口连接氢火焰离子检测器，加压降温将甲烷和乙烷液化，利用沸点差保持氢气气态，然后通入氮气置换内部氢气，并通过氢气检测设备检定置换出的氢气量。
作为本发明的进一步优化方案，所述余氢检定单元为冷阱，冷阱的进气口连接吸氢单元的出口，载气进口连接氮气源，第一出气口连接氢气检测设备，第二出气口连接氢火焰离子检测器，通过冷阱利用熔点差分离出氢气，并滞留甲烷和乙烷，然后通过氢气检测设备检定分离出的氢气量，然后升温通过第二出气口排出甲烷和乙烷到氢火焰离子检测器。
作为本发明的进一步优化方案，所述混合器上设有反冲进口和反冲出口，反冲进口连接反冲气源，反冲出口连接排气管道。
本发明的有益效果在于：
1)本发明预先通过吸氢预检定系统对乙烯进行加氢反应，对得到的乙烷含量进行检定，通过乙烷检定值对氢火焰离子检测器得到的甲烷含量结果出现的偏差进行校正；
2)本发明利用甲烷和乙烯的饱和性差异巧妙的利用加氢检定非甲烷量，对氢火焰离子检测器得到的甲烷含量结果校正得到准确的结果。
附图说明
图1是实施例一中本发明的系统示意图；
图2是实施例一中本发明的吸氢预检定系统的结构示意图；
图3是实施例三中本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
如图1-2所示，一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统，包括烟气采样探头、预处理系统、吸氢预检定系统和氢火焰离子检测器，所述烟气采样探头设于烟气通道内，对烟气进行采样，烟气采样探头连接预处理系统的样品气进口，预处理系统的样品气出口连接吸氢预检定系统的进口，吸氢预检定系统的出口连接氢火焰离子检测器的样品进口；
吸氢预检定系统包括流量计、吸氢单元和余氢检定单元，吸氢单元通过管道连接氢气源，该管道上设置流量计用于检定进入吸氢单元的进氢量，吸氢单元的出口连接余氢检定单元的进口，余氢检定单元的出口连接氢火焰离子检测器的进口；氢气通入吸氢单元与样品气中的乙烯进行吸氢，进行加氢反应，而后通过余氢检定单元检测余氢量，余氢量与进氢量之间的差值为加氢反应的吸氢量，通过吸氢量推算乙烯加氢反应得到的乙烷含量，在氢火焰离子检测器检定甲烷含量时减去吸氢预检定系统得到的乙烷含量得到校正甲烷含量。
优选的，载气为氮气。
优选的，预处理系统包括混合器、定量环、预处理色谱柱和甲烷色谱柱，混合器的样品气进口连接烟气采样探头，混合器的载气进口连接载气源，混合器的样品气出口连接定量环的进口，定量环的出口连接预处理色谱柱的进口，预处理色谱柱的出口连接甲烷色谱柱的进口，甲烷色谱柱的出口连接吸氢预检定系统。载气和样品气在混合器中混合，然后通过定量环控制输出量为固定量，预处理色谱柱先过滤掉空气中的重分析物质和杂质，然后剩下相对纯净的甲烷气体再次进入甲烷色谱柱进行吸附分离，最终将纯净的甲烷气体送入吸氢预检定系统中。
优选的，吸氢单元为高压反应釜，设定常规加氢反应温度和压力条件，并添加金属催化剂Pt或Pb或Ni。
优选的，余氢检定单元为置换罐，置换罐的混合气进口连接吸氢单元的出口，置换气进口连接氮气源，第一出气口连接氢气检测设备，第二出气口连接氢火焰离子检测器，加压降温将甲烷和乙烷液化，利用沸点差保持氢气气态，然后通入氮气置换内部氢气，并通过氢气检测设备检定置换出的氢气量(氢气检测设备可采用催化燃烧型氢气检测仪检定氢气量)。
优选的，氢火焰离子检测器与上位机通讯连接，通过上位机接收数据进行存储或进一步的处理。
本发明的原理：通过吸氢预检定系统利用加氢反应对乙烯进行处理，然后通过吸氢量计算乙烯加氢后的乙烷含量，对氢火焰离子检测器的甲烷量检测结果进行校正，得到准确的甲烷量。
实施例二
一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统，包括烟气采样探头、预处理系统、吸氢预检定系统和氢火焰离子检测器，所述烟气采样探头设于烟气通道内，对烟气进行采样，烟气采样探头连接预处理系统的样品气进口，预处理系统的样品气出口连接吸氢预检定系统的进口，吸氢预检定系统的出口连接氢火焰离子检测器的样品进口；
吸氢预检定系统包括流量计、吸氢单元和余氢检定单元，吸氢单元通过管道连接氢气源，该管道上设置流量计用于检定进入吸氢单元的进氢量，吸氢单元的出口连接余氢检定单元的进口，余氢检定单元的出口连接氢火焰离子检测器的进口；氢气通入吸氢单元与样品气中的乙烯进行吸氢，进行加氢反应，而后通过余氢检定单元检测余氢量，余氢量与进氢量之间的差值为加氢反应的吸氢量，通过吸氢量推算乙烯加氢反应得到的乙烷含量，在氢火焰离子检测器检定甲烷含量时减去吸氢预检定系统得到的乙烷含量得到校正甲烷含量。
优选的，载气为氮气。
优选的，预处理系统包括混合器、定量环、预处理色谱柱和甲烷色谱柱，混合器的样品气进口连接烟气采样探头，混合器的载气进口连接载气源，混合器的样品气出口连接定量环的进口，定量环的出口连接预处理色谱柱的进口，预处理色谱柱的出口连接甲烷色谱柱的进口，甲烷色谱柱的出口连接吸氢预检定系统。载气和样品气在混合器中混合，然后通过定量环控制输出量为固定量，预处理色谱柱先过滤掉空气中的重分析物质和杂质，然后剩下相对纯净的甲烷气体再次进入甲烷色谱柱进行吸附分离，最终将纯净的甲烷气体送入吸氢预检定系统中。
优选的，吸氢单元为高压反应釜，设定常规加氢反应温度和压力条件，并添加金属催化剂Pt或Pb或Ni。
优选的，余氢检定单元为冷阱，冷阱的进气口连接吸氢单元的出口，载气进口连接氮气源，第一出气口连接氢气检测设备，第二出气口连接氢火焰离子检测器，通过冷阱利用熔点差分离出氢气，并滞留甲烷和乙烷，然后通过氢气检测设备检定分离出的氢气量，然后升温通过第二出气口排出甲烷和乙烷到氢火焰离子检测器。
实施例三
如图3所示，一种挥发性有机物VOCs多通道在线监测系统，在实施例一或二的基础上，混合器上还设有反冲进口和反冲出口，反冲进口连接反冲气源，反冲出口连接排气管道。混合器中通入反冲气对混合器内部进行反冲清洁。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。