CN107027320A - 红外线气体分析装置及其使用方法 - Google Patents

红外线气体分析装置及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107027320A
CN107027320A CN201580034570.5A CN201580034570A CN107027320A CN 107027320 A CN107027320 A CN 107027320A CN 201580034570 A CN201580034570 A CN 201580034570A CN 107027320 A CN107027320 A CN 107027320A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
determination unit
infrared ray
measure object
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580034570.5A
Other languages
English (en)
Inventor
井伊宏文
福井裕也
田中秀二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Publication of CN107027320A publication Critical patent/CN107027320A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

红外线气体分析装置具备含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元、具有参照气体的比较单元、设置于测定单元和比较单元的一端侧并对测定单元和比较单元分别照射红外线的一对光源、以及设置于测定单元和比较单元的另一端侧并使用由测定单元和比较单元出射的红外线来对测定对象成分进行检测的检测部。在检测部中封入由与测定对象成分不同的成分构成并在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带的检测用气体。

Description

红外线气体分析装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及红外线气体分析装置及其使用方法。
背景技术
已知有不使来自红外线光源的红外线按照波数分散而直接对样品气体照射红外线从而对各成分的气体浓度进行测定的非分散红外线吸收法。利用非分散红外线吸收法的气体分析能够迅速地测定气体中所含的各种成分。因此，利用非分散红外线吸收法的分析作为直接测定气体的含有成分的方法被用于各种用途中。
对于这样的分析中使用的红外线气体分析装置而言，已知光源的输出的变化、单元和窗的污染等会导致测定误差。为了减小测定误差，在专利文献1中提出了如下方法：除了封入有在测定气体的红外吸收带具有灵敏度的气体的主检测器以外，还设置封入有对测定气体不具有灵敏度的气体的补偿用检测器。通过形成这样的装置构成，进行零点漂移修正来实现测定精度的提高。
作为形成红外线气体分析装置的测定误差的其他原因，考虑到其他干涉成分所带来的影响。即，担心会因样品气体的组成而使样品气体中所含的成分彼此的红外线峰的波数重合，测定对象成分的测定精度降低。对于这样的现象，例如，在专利文献2中提出了如下技术：与测定成分的检测器分开地设置干涉成分检测器，并且使用吸收特定波数范围的红外线的气体过滤器，由此降低与测定成分不同的成分的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开平6-86063号公报
专利文献2：日本特开2012-68164号公报
发明内容
发明所要解决的问题
红外线气体分析装置能够以高精度进行各种样品气体的分析，因此，例如被活用在各种制造装置和研究设备等中。因此，根据用途，具有爆炸性的成分或具有毒性的成分等有害性高的成分有时也会成为测定对象。这种情况下，不仅需要彻底进行作业人员的安全对策，而且在设备方面也需要进行样品气体采集的自动化以及防爆设备的采用等对策。
另一方面，在红外线气体分析装置中，在对测定对象成分进行检测的检测部中通常封入包含测定对象成分的气体。因此，在测定对象成分的有害性高的情况下，担心会损害安全性。例如，在测定如亚硝酸甲酯这样具有爆炸性的气体的浓度的情况下，担心危险性会升高。因此，要求建立即使在测定对象成分的有害性高的情况下也能够充分地确保安全性的技术。
因此，在一个方面，本发明的目的在于提供安全性优良的红外线气体分析装置。另外，在另一个方面，本发明的目的在于提供红外线气体分析装置的使用方法。
用于解决问题的方法
在一个方面，本发明提供一种红外线气体分析装置，其具备：含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元、具有参照气体的比较单元、设置于测定单元和比较单元的一端侧并对测定单元和比较单元分别照射红外线的一对光源、以及设置于测定单元和比较单元的另一端侧并使用由测定单元和比较单元出射的红外线来对测定对象成分进行检测的检测部，其中，在检测部中封入由与测定对象成分不同的成分构成并在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带的检测用气体。
上述红外线气体分析装置具备封入由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体的检测部。因此，即使在测定对象成分为具有起火性、爆炸性或毒性等有害性的情况下，也能够形成安全性充分优良的红外线气体分析装置。另外，即使在测定对象成分容易发生分解的情况下，也能够抑制测定精度的降低而形成测定的稳定性优良的红外线气体分析装置。并且，检测用气体在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数(波长)下具有红外吸收带，因此，能够以充分的精度进行测定对象成分的检测。需要说明的是，“红外吸收带的至少一部分波数(波长)”包括“红外吸收带的全部波数(波长)”的情况。
封入检测用气体的检测部的内部空间可以被隔成测定单元侧的第一室和比较单元侧的第二室。另外，检测部可以以基于第一室与第二室的温度差来对测定对象成分进行检测的方式构成。由此，能够在形成简单的结构的同时以高精度对测定对象成分进行检测。
在几个实施方式的红外线气体分析装置中，测定对象成分为亚硝酸酯，检测用气体可以含有氨。由此，即使测定对象成分为如亚硝酸酯这样具有高爆炸性的成分，也能够安全地对测定对象成分进行检测。红外线气体分析装置可以为亚硝酸酯的制造装置的在线分析用。与亚硝酸酯相比，氨的爆炸性低，因此，通过使用氨作为检测用气体，能够提高红外线气体分析装置的安全性。
在另一个方面，本发明提供一种红外线气体分析装置的使用方法，所述红外线气体分析装置具备含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元、具有参照气体的比较单元、设置于测定单元和比较单元的一端侧并对测定单元和比较单元分别照射红外线的一对光源、以及设置于测定单元和比较单元的另一端侧的检测部，所述红外线气体分析装置的使用方法具有：使样品气体在测定单元中流通并且从光源对测定单元和比较单元照射红外线的工序；和基于利用从测定单元和比较单元入射至检测部的红外线产生的、封入在检测部中的由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体的温度变化来对测定对象成分进行检测的工序，检测用气体在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带。
上述红外线气体分析装置的使用方法具有基于封入在检测部中的、由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体的温度变化来对测定对象成分的浓度进行检测的工序。因此，即使在测定对象成分具有高有害性的情况下，通过使用有害性低于测定对象成分的气体作为检测用气体，也能够以优良的安全性使用红外线气体分析装置。另外，即使在测定对象成分容易发生分解的情况下，也能够抑制测定精度的降低而提高测定的稳定性。另外，检测用气体在测定对象成分的红外线吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带，因此能够以充分的精度对测定对象成分进行检测。
发明效果
在一个方面，本发明能够提供安全性优良的红外线气体分析装置。另外，在另一个方面，本发明能够提供安全性优良的红外线气体分析装置的使用方法。
附图说明
图1是示出红外线气体分析装置的一个实施方式的图。
图2是示出亚硝酸酯的红外线吸收光谱的图。
图3是示出氨的红外线吸收光谱的图。
图4是控制部的硬件构成图。
图5是示出使用红外线气体分析装置作为在线分析装置的例子的图。
图6是示出一氧化氮的红外线吸收光谱的图。
图7是示出一氧化碳的红外线吸收光谱的图。
具体实施方式
以下，根据情况参考附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，下述几个实施方式是用于说明本发明的例示，并非意图将本发明限定为下述内容。在说明中，对于同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，根据情况省略重复说明。另外，只要没有特别说明，则上下左右等的位置关系基于附图所示的位置关系。此外，附图的尺寸比例并不限于图示的比例。
图1是示出一个实施方式的红外线气体分析装置的图。图1的红外线气体分析装置40是通过非分散红外线吸收法(NDIR：Non-dispersive Infrared adsorption method)对样品气体中所含的测定对象成分进行定量的分析装置。
红外线气体分析装置40具备含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元44、封入参照气体的比较单元47、设置于测定单元44和比较单元47的一端侧并对测定单元44和比较单元47分别照射红外线的一对光源43、43以及设置于测定单元44和比较单元47的另一端侧并使用由测定单元44和比较单元47出射的红外线来对测定对象成分的浓度进行检测的检测部51。
测定单元44和比较单元47以相互相邻的方式设置。作为封入到比较单元47中的参照气体，可以列举氮气或氩气等惰性气体。在测定单元44和比较单元47的一端设置有使来自光源43的红外线透过的透过窗48。测定单元44和比较单元47以各自的透过窗48与光源43、43相对向的方式配置。作为透过窗48的材质，例如可以列举CaF2、Al2O3、BaF2等。
在测定单元44和比较单元47各自的另一端设置有使从测定单元44内和比较单元47内通过后的红外线透过的透过窗49。另外，在检测部51的测定单元44和比较单元47侧也设置有透过窗59。作为透过窗49、59的材质，例如可以列举CaF2、Al2O3、BaF2等。从测定单元44内和比较单元47内通过后的红外线从透过窗49出射，从以与透过窗49相对向的方式配置的检测部51的透过窗59入射至检测部51内。在透过窗49与检测部51之间设置有光斩波器45和光学滤波器46。利用光斩波器45，使从透过窗49出射的红外线断续地入射至检测部51。
光学滤波器46吸收特定波数范围的红外线。选择光学滤波器46以使得包含检测到测定对象成分的红外吸收带和检测用气体的红外吸收带这两者的波数的红外线入射至检测部51。由此，包含测定对象成分的红外吸收带的波数的至少一部分和检测用气体的红外吸收带的波数的至少一部分的波数的红外线入射至检测部51。即，在入射至检测部51的红外线的波数范围内，测定对象成分和检测用气体这两者具有红外吸收带。需要说明的是，红外吸收带是指吸收红外线的波数范围。
检测部51例如为电容式传声器检测器。在检测部51中封入有由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体。封入检测用气体的检测部51的内部空间被设置于中央部附近的薄膜53隔成测定单元44侧的第一室54a和比较单元47侧的第二室54b。如此，在检测部51中形成有第一室54a和第二室54b。第一室54a和第二室54b由共通的检测用气体充满。
一侧的光源43、测定单元44和第一室54a按照该顺序串联并列地配置。与此并行地，另一侧的光源43、比较单元47和第二室54b按照该顺序串联并列地配置。检测部51以可以基于第一室54a与第二室54b的温度差来检测测定对象成分的方式构成。
作为薄膜53，可以使用通过溅射在聚酰亚胺等的绝缘性高分子膜上形成金属制导电膜而得的薄膜。从测定单元44通过后的红外线入射至第一室54a。从比较单元47通过后的红外线入射至第二室54b。
在第一室54a中，以与薄膜53的导电膜相对向的方式设置有固定电极56。在固定电极56上连接有引线57。引线57与信号处理部58连接。第一室54a内的检测用气体的温度与第二室54b内的检测用气体的温度产生差异时，固定电极56与薄膜53之间的距离发生变动。由此，向信号处理部58输出电信号。通过利用信号处理部58对该电信号进行处理，能够对测定对象成分的有无或者测定对象成分的浓度进行测定。
在测定单元44中流通的样品气体中所含的测定对象成分只要是具有红外线的吸收峰的成分就没有特别限制，例如可以列举CO、NOx、SOx、各种烃、醇和亚硝酸酯等各种成分。在红外线气体分析装置40的检测部51中封入有由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体。检测用气体在测定对象成分的红外吸收带具有吸收峰。即，测定对象成分的红外线的吸收峰与检测用气体的吸收峰在至少一部分波数重合。因此，即使测定对象成分为具有有害性的成分，也能够在维持测定精度的同时以高安全性进行测定对象成分的定量分析或定性分析。
作为具有有害性的测定对象成分，可以列举属于日本消防法的危险物的成分或者被指定为日本剧毒物取缔法的毒物的成分等。作为有害性高的测定对象成分，例如可以列举亚硝酸烷基酯等亚硝酸酯。作为亚硝酸酯，例如可以列举：亚硝酸甲酯、亚硝酸乙酯、亚硝酸丙酯、亚硝酸异丙酯、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯、亚硝酸己酯、亚硝酸庚酯、亚硝酸辛酯和亚硝酸壬酯等。
另一方面，检测用气体是有害性比测定对象成分低的成分。作为有害性的指标，例如可以列举爆炸极限的下限(爆炸下限)比检测用气体高的成分。通过使用空气中的爆炸极限的下限值比测定对象成分高的检测用气体，在万一发生检测用气体的泄漏的情况下，能够降低危险性。
在测定对象成分为亚硝酸甲酯的情况下，可以使用含有氨的气体作为检测用气体。例如，作为检测用气体，可以使用将氨利用惰性气体稀释后的气体。图2是示出亚硝酸甲酯的吸收光谱的图。由图2可知，亚硝酸甲酯具有例如包含因N-O伸缩振动等引起的吸收峰的红外吸收带。亚硝酸甲酯在800cm-1附近、1000cm-1附近和1670cm-1附近具有包含吸收峰的红外吸收带。
图3是示出氨的红外线吸收光谱的图。由图3可知，氨在800cm-1附近、960cm-1附近、1040cm-1附近和1650cm-1附近具有包含吸收峰的红外吸收带。如此，氨在亚硝酸甲酯的红外吸收带的至少一部分具有红外吸收带。通过使亚硝酸甲酯与氨的吸收峰重复的波数范围的红外线入射至检测部51，能够对测定对象成分进行检测。作为这样的波数范围，例如可以列举780～860cm-1、940～1080cm-1和1650～1700cm-1。如此，即使使用氨代替亚硝酸甲酯作为检测用气体，也能够在不大幅损害测定精度的情况下对样品气体中的亚硝酸甲酯进行定量分析。需要说明的是，940～1080cm-1的波数范围大致相当于926～1064nm的波长范围。780～860cm-1的波数范围大致相当于1163～1282nm的波长范围。1650～1700cm-1的波数范围大致相当于588～606nm的波长范围。
通过使用爆炸极限的下限比作为测定对象成分的亚硝酸甲酯高的氨作为检测用气体，能够提高红外线气体分析装置40的安全性。需要说明的是，爆炸极限的下限可以利用市售的爆炸范围测定装置(例如，カヤク·ジャパン公司制造的爆炸极限试验装置)进行测定。
对利用红外线气体分析装置40对测定对象成分的浓度进行测定的方法进行说明。含有测定对象成分且不含检测用气体的含有成分的样品气体从设置于测定单元44的一端侧的气体入口44a导入到测定单元44内。样品气体在测定单元44内从图1的上方向下方移动，从设置于测定单元44的另一端侧的气体出口44b排出。测定单元44内的样品气体中所含的测定对象成分吸收从光源43入射至测定单元44内的红外线中规定的波数范围(L1)的红外线。然后，包含波数范围(L1)的红外线从光斩波器45和光学滤波器46通过后入射至检测部51的第一室54a。在此，封入在第一室54a中的检测用气体吸收规定波数的红外线而使温度升高。将此时的温度升高设为△T1。
另一方面，收容在比较单元47中的参照气体在测定对象成分的吸收峰的波数范围(红外吸收带)不具有吸收峰。因此，从光源43入射的红外线不吸收波数范围(L1)的红外线，包含波数范围(L1)的红外线入射至检测部51的第二室54b。在此，封入在第二室54b中的检测用气体吸收包含波数范围(L1)的红外线而使温度升高。将此时的温度升高设为△T2。从比较单元47通过时波数范围(L1)的红外线未被吸收的红外线入射至第二室54b。因此，封入在第二室54b中的检测用气体的温度升高△T2大于封入在第一室54a中的检测用气体的温度升高△T1。即，△T1＜△T2的关系成立。
由于该温度差(△T2-△T1)，固定电极56与薄膜53之间的距离发生变动，从固定电极56发出电信号。该信号经由引线57输入至信号处理部58。信号处理部58基于电信号输出测定对象成分的浓度，例如，可以具备放大器、运算电路、CPU(中央处理器，CentralProcessing Unit)、ROM(只读存储器，Read Only Memory)、RAM(随机存取存储器，RandomAccess Memory)和输入输出接口等。在信号处理部58中存储有例如用于根据电信号输出测定对象成分的浓度的函数。需要说明的是，可以存储有数据表来代替函数。由此，信号处理部58能够自动地输出测定对象成分的浓度。
在其他几个实施方式中，可以利用信号处理部58输出检测用气体的浓度，利用其他计算机等进行该浓度的修正，算出测定对象成分的浓度。即，在样品气体中所含的测定对象成分与封入到检测部51中的成分相同的前提下构成信号处理部58的情况下，从信号处理部58输出的测定值作为检测用气体的浓度输出。因此，通过对从信号处理部58输出的成分的浓度进行修正，能够求出测定对象成分的浓度。
在测定对象成分为亚硝酸酯、检测用气体为氨的情况下，用于将由检测到的亚硝酸酯的吸收能量算出的氨浓度换算为亚硝酸酯浓度的计算可以如下进行。
例如，预先算出在规定的波数范围(L1)内规定浓度的亚硝酸酯相对于与该亚硝酸酯相同浓度的氨为几倍的吸收能量(即，吸收光谱的峰的积分值)作为系数。然后，由于检测用气体为氨，因此，使以氨浓度的形式测定的测定值乘以上述系数，由此能够换算为亚硝酸酯的浓度。上述系数预先以函数的形式存储于信号处理部58或与信号处理部58分开设置的计算机中，由此能够将氨浓度换算为亚硝酸酯浓度。
红外线气体分析装置40中，在检测部51中能够封入与测定对象成分不同的检测用气体，因此能够充分提高安全性。因此，适合用于各种制造装置或实验装置的在线分析用。
此外，在其他几个实施方式中，可以具有控制部30代替信号处理部58。控制部30具有基于因固定电极56与薄膜53之间的距离的变动而产生的电信号来输出测定对象成分的浓度的功能、和基于所输出的测定对象成分的浓度进行制造装置或实验装置的运转控制的功能。即，控制部30兼具信号处理部58的功能和进行制造装置或实验装置的运转控制的功能。
图4是控制部30的硬件构成图。如图4所示，控制部30可以以通常的计算机系统的形式构成，所述计算机系统在物理上包括：CPU31、ROM32和RAM33等主存储装置、键盘和鼠标等输入设备34、显示器等输出设备35、用于在各种制造装置或实验装置内的其他部分之间进行数据的收发的网卡等通信模块36、硬盘等辅助存储装置37等。
控制部30的信号处理和控制功能通过如下操作来实现：使CPU31、ROM32、RAM33等硬件上读入规定的计算机软件，由此在CPU31的控制下使输入设备34、输出设备35、通信模块36工作，并且进行ROM32、RAM33和辅助存储装置37中的数据的读出和写入。在ROM32、RAM33或辅助存储装置37中可以存储有根据经由引线57输入的电信号来算出测定对象成分的浓度的数据和函数。
图5是示出使用红外线气体分析装置40作为在线分析装置的例子的图。图5所示的制造装置100是制造碳酸酯的装置。制造装置100具备具有使一氧化碳与亚硝酸酯反应而生成碳酸酯和一氧化氮的催化剂、由含有一氧化碳和亚硝酸酯和一氧化氮的第一气体生成含有碳酸酯和一氧化氮的第二气体的第一反应器10。
此外，制造装置100具备：使第一反应器10中得到的第二气体与吸收碳酸酯的吸收液接触而分离成含有碳酸酯的凝结液和含有一氧化氮的非凝结气体的吸收塔20；导入非凝结气体和氧气的混合气体以及醇，使一氧化氮、氧气和醇反应而生成含有亚硝酸酯和一氧化氮的第三气体的第二反应器50；和使第三气体与一氧化碳合流而得到第一气体的合流部55。
在第一反应器10中，进行下述式(1)所示的气相反应。式(1)中，R表示烷基。
CO+2RONO→ROC(＝O)OR+2NO (1)
从第一反应器10经由流路12而导入至吸收塔20的下部的第二气体与从连接于吸收塔20的上部的流路19导入的碳酸酯吸收用吸收液(以下简称为“吸收液”)对流接触。如此，使第二气体与吸收液进行气液接触，从而使得第二气体中所含的碳酸酯的至少一部分被吸收到吸收液中。由此，可以得到包含碳酸酯和吸收液的凝结液和含有一氧化氮的非凝结气体。
吸收塔20中得到的含有吸收液和碳酸酯的凝结液从与吸收塔20的底部连结的流路14抽出。凝结液通过流路14被导入至蒸馏塔60。在蒸馏塔60中，利用沸点差分离成吸收液和碳酸酯。在使用甲醇或乙醇等低沸点的醇作为吸收液的情况下，从与蒸馏塔60的塔顶部连结的流路62排出醇，从与蒸馏塔60的底部连结的流路64排出碳酸酯。
吸收塔20中得到的含有一氧化氮的非凝结气体从与吸收塔20的上部连结的流路13抽出，经流路13朝向第二反应器50流通。非凝结气体可以含有一氧化碳。在流路13上，自上游侧起依次连结有将非凝结气体供给至第三反应器70的流路76和导入氧气的流路22。氧气的导入量利用流量调节阀21进行调节。
由流路22供给的氧气与非凝结气体混合而形成混合气体。含有非凝结气体和氧气的混合气体通过流路13被导入至第二反应器50。将从流路13通过后的混合气体从第二反应器50的下方导入时，与从连接于第二反应器50的上方的流路16导入的醇(ROH)对流接触。由此，生成亚硝酸酯(RONO)和水。
第二反应器50的塔底液的一部分或全部可以依次从与流路74连结的流路92、冷却器90和流路94流通，返回至第二反应器50。由此，能够容易地控制第二反应器50的反应温度。第二反应器50的温度可以为10～60℃。
从第二反应器50的上部抽出的第三气体中，除了亚硝酸酯以外，还含有一氧化氮、以及一氧化二氮和二氧化碳等微量成分。这些微量成分可以作为废气通过从流路11分支出的流路17适当地排出至体系外。第三气体经流路11朝向合流部55流通。在合流部55中，通过流路18供给CO。
合流部55中得到的第一气体被供给至第一反应器10。如此，制造装置100在连续地供给作为原料的CO的同时，使氮成分循环，从而连续地制造作为目标产物的碳酸酯。NO和亚硝酸酯等氮成分在制造装置100内循环的同时被再利用。在从第二反应器50的底部排出的塔底液中，除了水以外还含有硝酸和醇等。因此，制造装置100具备由从第二反应器50的底部供给的含有水和硝酸和醇的塔底液与非凝结气体生成亚硝酸酯的第三反应器70。
从第三反应器70的上部排出含有亚硝酸酯的第四气体。第四气体从流路71流通而与从流路13流通的非凝结气体合流后供给至第二反应器50。在第三反应器70的底部连接有用于反应液抽出的流路81。第三反应器70中得到的含有水、醇和硝酸等的反应液从流路81流通而供给至硝酸浓缩塔80。
在硝酸浓缩塔80中，反应液被加热。从与硝酸浓缩塔80的塔顶部连接的流路84以馏出液的形式得到水和醇的一部分或全部。从与硝酸浓缩塔80的底部连接的流路82得到使硝酸浓缩后的浓缩液。利用硝酸浓缩塔80浓缩后的浓缩液的一部分从流路82和与流路82连接的流路73流通而供给至第三反应器70。可以使浓缩液的一部分从流路85流通而以废液的形式排出。
在第一气体所流通的流路11上连接有红外线气体分析装置40。具体而言，气体入口44a和气体出口44b各自通过配管等与流路11连接。由此，从流路11流通的第一气体的一部分从气体入口44a导入至测定单元44内。在测定单元44内流通的第一气体从气体出口44b返回至流路11。
制造装置100具备：对第一气体中的亚硝酸酯的浓度进行测定的红外线气体分析装置40；对向第三反应器70供给的非凝结气体的供给量进行调节的流量调节部72；和以基于由红外线气体分析装置40得到的分析结果来判断是否要利用流量调节部72进行调节并根据需要利用流量调节部72调节非凝结气体的流量的方式构成的控制部30。控制部30例如具有如图4所示的构成。
由制造装置100制造的碳酸酯例如为碳酸二烷基酯。碳酸二烷基酯分子中的两个烷基可以相同也可以不同。作为碳酸二烷基酯，例如可以列举：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二庚酯、碳酸二辛酯、碳酸二壬酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙丙酯等。
红外线气体分析装置40中，在检测部51中封入有氨。由此，能够在充分提高安全性的同时，以高精度且迅速地测定亚硝酸酯的浓度。因此，能够稳定地持续进行利用制造装置100的亚硝酸酯的生产。
图6是示出一氧化氮的红外线吸收光谱的图。图7是示出一氧化碳的红外线吸收光谱的图。一氧化氮和一氧化碳在亚硝酸酯的吸收峰的波数范围中例如780～860cm-1、940～1080cm-1和1650～1700cm-1附近几乎没有吸收峰。因此，即使第一气体含有一氧化氮和一氧化碳，也能够通过适当选择测定中使用的红外线的波数范围而以高精度测定第一气体中的亚硝酸甲酯的浓度。
红外线气体分析装置并不限定于上述方式。例如，检测部51可以为通过对与红外线量的变化对应地产生的检测用气体(例如氨)的移动进行检测来测定浓度的流量传感器型检测部。另外，可以在测定单元44及比较单元47与检测部51之间、或者检测部51的与测定单元44及比较单元47侧相反的一侧具备与检测部51分开的补偿用检测器。对于这样的补偿用检测器，可以使用封入有在测定对象成分的红外吸收带不具有吸收峰的气体的检测器。通过使用补偿用检测器进行例如零点漂移修正，能够长期以充分高的精度对测定对象成分的浓度进行测定。除了上述零点漂移修正以外，也可以使用浓度已知的亚硝酸酯来进行量程修正。
红外线气体分析装置40的用途并不限定于上述用途。例如，制造装置100可以为草酸二烷基酯和草酸二芳基酯等草酸酯的制造装置。在这样的装置中，亚硝酸酯在装置内循环，因此，可以使用红外线气体分析装置40作为在线分析装置。
亚硝酸酯中，亚硝酸乙酯被用于(i)一氧化碳的羰基化剂、(ii)烯烃的氧化羰基化剂或(iii)烯烃的缩醛化剂等。红外线气体分析装置40可以在使用这样的各种反应的制造装置和实验装置中使用。作为(i)和(ii)反应的例子，如下述式(2)所示，存在由乙烯、一氧化碳和亚硝酸甲酯制造琥珀酸二甲酯的反应。
作为(i)反应的其他例子，如下述式(3)所示，存在通过使乙烯酮与一氧化碳与亚硝酸甲酯反应来制造丙二酸二甲酯的反应。
作为(iii)反应的例子，如下述式(4)所示，存在使丙烯与亚硝酸甲酯反应来制造2,2-二甲氧基丙烷的反应。
上述的各种反应中使用的亚硝酸酯具有高爆炸性。因此，在应用这样的反应的制造装置或实验装置中可以适当地使用红外线气体分析装置40。
红外线气体分析装置40的使用方法具有：使样品气体在测定单元44中流通并且从光源43、43对测定单元44和比较单元47照射红外线的工序；和基于利用从测定单元44和比较单元47入射至检测部51的红外线产生的、封入在检测部51中的由与测定对象成分不同的成分构成的检测用气体的温度变化对测定对象成分的浓度进行检测的工序。
在该使用方法中，在检测部51中能够封入与在测定单元44中流通的样品气体中所含的测定对象成分不同的成分，因此，即使测定对象成分的有害性高，也能够充分安全地进行测定对象成分的定量分析。另外，通过使用在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带的气体作为检测用气体，能够以充分的精度进行测定对象成分的定量分析。上述使用方法可以基于上述红外线气体分析装置40的说明内容来实施。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，这是不言而喻的。例如，在上述实施方式中，列举了氨作为检测用气体的例子，但检测用气体并不限定于氨。可以使用在测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带的各种气体。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供安全性优良的红外线气体分析装置。另外，能够提供安全性优良的红外线气体分析装置的使用方法。
符号说明
10…第一反应器、20…吸收塔、30…控制部、34…输入设备、35…输出设备、36…通信模块、37…辅助存储装置、40…红外线气体分析装置、43…光源、44…测定单元、44a…气体入口、44b…气体出口、45…光斩波器、46…光学滤波器、47…比较单元、48、49、59…透过窗、50…第二反应器、51…检测部、53…薄膜、54a…第一室、54b…第二室、55…合流部、56…固定电极、57…引线、58…信号处理部、70…第三反应器、72…流量调节部、100…制造装置。

Claims (5)

1.一种红外线气体分析装置，
其具备：
含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元、
具有参照气体的比较单元、
设置于所述测定单元和所述比较单元的一端侧并对所述测定单元和所述比较单元分别照射红外线的一对光源、以及
设置于所述测定单元和所述比较单元的另一端侧并使用由所述测定单元和所述比较单元出射的红外线来对所述测定对象成分进行检测的检测部，
在所述检测部中封入由与所述测定对象成分不同的成分构成并在所述测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带的检测用气体。
2.如权利要求1所述的红外线气体分析装置，其中，
封入所述检测用气体的所述检测部的内部空间被隔成所述测定单元侧的第一室和所述比较单元侧的第二室，
所述检测部基于所述第一室与所述第二室的温度差来对所述测定对象成分进行检测。
3.如权利要求1或2所述的红外线气体分析装置，其中，所述测定对象成分为亚硝酸酯，所述检测用气体含有氨。
4.如权利要求3所述的红外线气体分析装置，其为亚硝酸酯的制造装置的在线分析用。
5.一种红外线气体分析装置的使用方法，所述红外线气体分析装置具备含有测定对象成分的样品气体所流通的测定单元、具有参照气体的比较单元、设置于所述测定单元和所述比较单元的一端侧并对所述测定单元和所述比较单元分别照射红外线的一对光源、以及设置于所述测定单元和所述比较单元的另一端侧的检测部，
所述红外线气体分析装置的使用方法具有：
使所述样品气体在所述测定单元中流通并且从所述光源对所述测定单元和所述比较单元照射红外线的工序；和
基于利用从所述测定单元和所述比较单元入射至所述检测部的红外线产生的、封入在所述检测部中的由与所述测定对象成分不同的成分构成的检测用气体的温度变化来对所述测定对象成分进行检测的工序，
所述检测用气体在所述测定对象成分的红外吸收带的至少一部分波数下具有红外吸收带。
CN201580034570.5A 2014-07-04 2015-07-03 红外线气体分析装置及其使用方法 Pending CN107027320A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014138882 2014-07-04
JP2014-138882 2014-07-04
PCT/JP2015/069263 WO2016002928A1 (ja) 2014-07-04 2015-07-03 赤外線ガス分析装置、及びその使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107027320A true CN107027320A (zh) 2017-08-08

Family

ID=55019454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580034570.5A Pending CN107027320A (zh) 2014-07-04 2015-07-03 红外线气体分析装置及其使用方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9835551B2 (zh)
JP (1) JP6489125B2 (zh)
CN (1) CN107027320A (zh)
WO (1) WO2016002928A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN218524582U (zh) * 2019-12-17 2023-02-24 株式会社堀场制作所 分析装置及分析系统
KR102334769B1 (ko) * 2021-01-25 2021-12-03 주식회사 이엘티센서 외부 환경의 영향을 최소화할 수 있는 가스센서용 광 공동 및 이 광 공동을 갖는 가스센서

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101563595A (zh) * 2006-12-12 2009-10-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有温度补偿的样品浓度检测器
JP2011033636A (ja) * 2004-09-02 2011-02-17 Osaka Gas Co Ltd シロキサン含有ガス中のシロキサンの分析装置および分析方法
CN102656441A (zh) * 2010-10-21 2012-09-05 光学传感器公司 具有验证单元的光谱仪

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0827234B2 (ja) 1987-06-10 1996-03-21 株式会社堀場製作所 赤外線ガス分析計
JPH0686063U (ja) 1993-05-22 1994-12-13 株式会社堀場製作所 ゼロドリフト補償付偏位法ｎｄｉｒ形分析計
JP3024904B2 (ja) 1994-05-17 2000-03-27 株式会社堀場製作所 光学式ガス分析計
JP2012068164A (ja) 2010-09-24 2012-04-05 Horiba Ltd 赤外線ガス分析計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011033636A (ja) * 2004-09-02 2011-02-17 Osaka Gas Co Ltd シロキサン含有ガス中のシロキサンの分析装置および分析方法
CN101563595A (zh) * 2006-12-12 2009-10-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有温度补偿的样品浓度检测器
CN102656441A (zh) * 2010-10-21 2012-09-05 光学传感器公司 具有验证单元的光谱仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜清府 等: "《检测原理及传感技术》", 30 September 2008 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016002928A1 (ja) 2017-04-27
US20170160191A1 (en) 2017-06-08
JP6489125B2 (ja) 2019-03-27
WO2016002928A1 (ja) 2016-01-07
US9835551B2 (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. An iodide-adduct high-resolution time-of-flight chemical-ionization mass spectrometer: Application to atmospheric inorganic and organic compounds
Gibson et al. Complexation Equilibria Involving Salts in Non‐Aqueous Solvents: Ion Pairing and Activity Considerations
He et al. Evolution of the complex refractive index of secondary organic aerosols during atmospheric aging
Liu et al. Simultaneous detection of multiple atmospheric components using an NIR and MIR laser hybrid gas sensing system
CN101819140B (zh) 气态单质汞浓度的连续监测装置和方法
Petruci et al. Real-time and simultaneous monitoring of NO, NO2, and N2O using substrate–integrated hollow waveguides coupled to a compact fourier transform Infrared (FT-IR) Spectrometer
Peng et al. An ultra-sensitive detection system for sulfur dioxide and nitric oxide based on improved differential optical absorption spectroscopy method
CN107027320A (zh) 红外线气体分析装置及其使用方法
Amedro et al. Kinetics of the OH+ NO 2 reaction: effect of water vapour and new parameterization for global modelling
Fang et al. Cluster formation mechanisms of titanium dioxide during combustion synthesis: Observation with an APi-TOF
Zhangcheng et al. The online detection of halogenated hydrocarbon in the atmosphere
Luo et al. Direct gas-phase formation of formic acid through reaction of Criegee intermediates with formaldehyde
Mansouri et al. Methane detection to 1 ppm using machine learning analysis of atmospheric pressure plasma optical emission spectra
Utinger et al. An automated online field instrument to quantify the oxidative potential of aerosol particles via ascorbic acid oxidation
CN104897642B (zh) 基于拉曼光谱的氯气和二氧化氯中氯气含量的检测装置
CN107843575B (zh) 混合气体激光探测方法
CN107831136B (zh) 烷烃类混合气体激光探测装置
CN103163100B (zh) 一种气态元素汞检测方法
Neftel et al. Measurements of greenhouse gas fluxes from agriculture
MX2009002309A (es) Control mejorado y optimizacion de proceso para hacer oxido de etileno.
CN107831139B (zh) 混合气体近红外激光在线监测系统
Kutscher et al. Effective Removal of Isobaric Interferences on Strontium and Lead Using Triple-Quadrupole ICP-MS
Salazar Gomez et al. Determination of trace compounds and artifacts in nitrogen background measurements by proton transfer reaction time‐of‐flight mass spectrometry under dry and humid conditions
CN106568734A (zh) 一种在线检测羰基镍的方法
Ioana et al. Methods for online monitoring of air pollution concentration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170808