[发明专利]用于测定气体的硅氧烷含量的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于通过非分散红外分析测量气体的硅氧烷含量的 方法和装置。

发明背景

沼气是一种重要的可再生能源的来源。沼气可以从有机物质通过消化 例如在废水处理厂、废物处理厂、以及农业现场厌氧厂生产。它还可以从 填埋场收集。因此，术语“沼气”在本文件中作为常见术语使用来指“沼 气”、“填埋气体”、“消化池气体”等中的任一项。沼气的主要组分是甲烷 CH₄和二氧化碳CO₂，并且它典型地还包含少量的硫化氢H₂S、水分、和 硅氧烷作为杂质。使用沼气作为能源是基于其组分的能量释放燃烧。沼气 典型地被用作气体发动机、气体涡轮机、微型涡轮机、和产生电的燃料电 池中的燃料。它还可以被燃烧以产生热量。

硅氧烷是半挥发性的有机硅化合物，它们被用在许多工业应用中和消 费品中，如化妆品和润滑剂。由于它们的广泛使用的结果，大量的硅氧烷 最终到了填埋场和下水道，在这里它们挥发成填埋气体或消化池气体。沼 气中的硅氧烷通常是有机硅化合物。硅氧烷是在有机硅化学中具有 Si-O-Si键的一个官能团。

对在废物管理和污水处理中生产沼气和可再生能源的日益增加的兴 趣已经引起了对沼气中硅氧烷的存在的显著关注。硅氧烷作为气态化合物 就其本身而言不是反应性的或腐蚀性的，但它们在其中使用沼气的设备的 各个表面上形成作为沉积物的硬质、磨料二氧化硅。此类沉积物还充当一 种热和电绝缘体。这种沉积物可能在沼气利用设备中造成严重的损害，例 如结垢、腐蚀和较低的能量输出。

表1列出了在消化池气体中最常见出现的一些硅氧烷。基于它们的分 子结构，硅氧烷通常被分成直链(用“L”表示)和环状(用“D”表示) 的硅氧烷。沼气的硅氧烷浓度总体上是在0-50mg/m³的范围内，典型地 低于10mg/m³。

表1.

化合物 缩写 沸点，℃ 六甲基二硅氧烷 L2 107 八甲基三硅氧烷 L3 153 十甲基四硅氧烷 L4 194 十二甲基五硅氧烷 L5 245 六甲基环三硅氧烷 D3 135 八甲基环四硅氧烷 D4 176 十甲基环戊硅氧烷 D5 211 十二甲基环六硅氧烷 D6 245 三甲基硅醇 TMS 99