测量碳氢化合物中的水蒸汽的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 本申请是分案申请，原申请的申请日为2007年4月19日、申请号为 200780020902.X(PCT/US2007/009648)、发明名称为"测量碳氢化合物中的水蒸汽"。
[0002] 相关申请
[0003]本专利申请根据35U.S.C. § 119法案，要求2006年4月19日提交的序列号为NO. 60/793, 404,标题为"MEASUREMENTOFMOISTUREINOLEFINGASES"（ "烯烃气体中的 水分测量"）的美国临时专利申请的优先权，该临时申请的全部内容通过参考合并于此。
技术领域
[0004] 在此公开的主题涉及碳氢化合物气体混合物中的水蒸气的测量。
【背景技术】
[0005] 目前可利用的用于表征碳氢化合物气体混合物中水蒸汽的技术存在各种各样的 缺点。例如，此领域所需的持续维护和校正使其使用起来非常麻烦并且非常昂贵。此外，这 些技术可能校准困难，随时间偏移，通常不能提供快速响应和较短的恢复时间，并且可能导 致不确定的和错误的测量。
[0006] -种传统技术通过使气体混合物流经冷镜，测量气体混合物中水蒸汽的露点。当 镜的温度是气体混合物的露点或低于气体混合物的露点时，被取样的气体混合物中的水分 在镜上冷凝。为了估计水蒸汽的浓度，使用适当的从热到冷的范围来扫描镜的温度，而且当 在镜表面开始冷凝时，温度被测量。露点是气体混合物的相对湿度的函数，露点之后被转换 成气体混合物中的水蒸汽的分压或浓度。检测镜上冷凝可以通过视觉或光学装置完成。例 如，光源可以通过镜反射到检测器，并且通过改变从镜中反射的光线检测浓度。该观测也可 以通过人眼完成。然而，已经证明冷凝开始的准确点不能用一致和可重复的方法检测。此 外，因为镜的温度动态地通过露点，所以测量中的误差较大。此外，较低蒸汽压的气体混合 物组分，诸如高分子量烃、乙醇类、和乙二醇类，冷却时也可以在镜上冷凝。自动联机系统不 能辨别在镜面上冷凝的气体混合物组分，而且人工系统通常需要技能熟练的操作员。
[0007] 另一种传统技术使用两个邻近隔开的、平行的镀有五氧化二磷（P205)薄膜的线 圈。线圈上施加的电位将镀膜吸收的水分子电解成氢和氧。电解反应的电流消耗与进入传 感器中的水蒸汽的质量成比例。必须准确控制流速和引入样品的压强，以维持进入传感器 的标准样品质量流速。然而，线圈上的油剂、液体或乙二醇的冷凝引起读数偏移，将永久地 导致错误读取和使得传感器无用。气体混合物中大量的水将弄湿表面，使传感器饱和，并且 在可以重新准确测量之前需要几十分钟到几百小时来"干燥"。此麻烦过程在使用此类传感 器的实际的石油化工过程中非常普遍。有效的样品调制和移除液体是必要的，但是在使用 此类传感器的实际的石油化工过程中难以实现。
[0008] 另一个传统技术利用压电吸附。此仪器用来比较吸湿地镀膜的石英晶体振荡器的 频率变化。由于吸湿镀膜吸附水蒸汽，晶体的质量改变，因而石英晶体的共振频率改变。传 感器是相对测量装置，其需要具有干燥剂、渗透管、和样品线路开关的集成校准系统。暴露 在高湿度下的石英晶体振荡器可能导致湿气扩散到晶体中，从而永久地改变晶体的振荡属 性和湿度的检测灵敏度。此外，正如上述基于电解的系统，随着传感器头的"干燥"，水滴可 使系统长时间地失去功能。这些仪器也遭受乙二醇、甲醇、和其他极性分子干扰以及遭受硫 化氢的损坏。然而，所需的校准系统不够准确，并且增加了成本和系统的机械复杂度。频繁 更换干燥剂、渗透组分、和传感器头的工作大大增加了操作成本。
[0009] 也可以使用氧化铝和氧化硅传感器。这些传感器包括惰性基底材料和两层介电 层，其中惰性基底材料和两层介电层都对湿气敏感。气体混合物中的水分子穿过传感器裸 露面上的气孔，并且引起裸露面下面的层的物理属性的改变。在氧化铝传感器中，两金属层 形成电容器的电极。传感器的介电常数随着传感器表面吸收水分子而改变。传感器电容与 水的浓度有关。氧化硅传感器是光学装置，其折射率随着敏感层吸收水分而改变。当光线 经过基底反射时，可以根据与湿度精确相关的输出检测波长偏移。
[0010] 使用氧化铝和氧化硅传感器，水分子花时间进入和离开气孔，导致润湿和干燥延 迟，尤其暴露在高水分期间和暴露在高水分之后。污染物和腐蚀物将损坏并阻塞气孔，导致 校准损失和使得传感器永久地无用。和压电和电解传感器一样，这些传感器也遭受乙二醇、 甲醇、和其他有机化合物干扰。由于损坏或堵塞，传感器的表面变得无活性，从而使校准偏 移，所以校准在传感器寿命初期最可靠。
【发明内容】
[0011] 在第一方面，碳氢化合物气体混合物的第一样品被脱水以减少其水蒸汽浓度，并 且在指定波长记录第一样品的第一吸收光谱。在指定波长记录碳氢化合物气体混合物的第 二样品的第二吸收光谱，并且第一吸收光谱和第二吸收光谱产生差分吸收光谱。分析差分 光谱来确定碳氢化合物气体混合物中水蒸汽的浓度。
[0012] 在各种可选方面，可以使用谐振光谱法、直接吸收光谱法、单线吸收峰光谱法、或 多线吸收峰光谱法来记录第一吸收光谱和第二吸收光谱。通过使用指定波长的光照射第一 样品、测量光线穿过第一样品的第一透射强度、和将测得的透射强度传送到数据分析装置， 可以选择性地记录第一吸收光谱，与此同时，通过使用指定波长的光照射第二样品、测量光 线穿过第二样品的第二透射强度、和将测得的透射强度传送到数据分析装置，可以记录第 二吸收光谱。可以在单个样品室内相继记录第一吸收光谱和第二吸收光谱。可选地，可以 在第一样品室和第二样品室内使用基本相同的光路长度来并行地记录第一吸收光谱和第 二吸收光谱。
[0013] 在第二相关方面，装置可以包括光源、样品室、脱水器、一个或多个阀门和光电探 测器；其中光源可以发出指定波长的光束，脱水器可以减少碳氢化合物气体混合物的第一 样品中的水蒸汽，一个或多个阀门用于选择性地将碳氢化合物气体混合物的第一样品或第 二样品提供到样品室，光电探测器位于可以量化穿过样品室的光线的位置。所述装置还包 括微处理器。当样品室包含第一样品时，微处理器记录来自光电探测器的第一吸收光谱，当 样品室包含第二样品时，微处理器记录第二吸收光谱、计算第一吸收光谱和第二吸收光谱 的差分吸收光谱，并且基于差分吸收光谱计算第二样品中水蒸汽的浓度。
[0014] 在第三个相关方面，装置可以包括光源、脱水器、第一样品室和第二样品室，其中 光源发出指定波长的光束，脱水器用于减少碳氢化合物气体混合物的第一样品中的水蒸 汽，第一样品室包含第一样品，第二样品室包含碳氢化合物气体混合物的第二样品。第二样 品室具有与第一样品室基本相同的路径长度。所述装置还包括光学组件，该光学组件用于 分离第一样品室和第二样品室之间的光束。第一光电探测器位于量化穿过第一样品室的光 线的位置，第二光电探测器位于量化穿过第二样品室的光线的位置。微处理器记录来自第 一光电探测器的第一吸收光谱、记录来自第二光电探测器的第二吸收光谱、计算第一吸收 光谱和第二吸收光谱的差分吸收光谱，并且基于差分吸收光谱而计算第二样品中的水蒸汽 的浓度。
[0015] 在各种可选方面中，碳氢化合物气体混合物可以包含一个或多个烯烃。光源可以 是二极管激光器。激光光源也可以被调制并且第一吸收光谱和第二吸收光谱可以是谐振 吸收光谱、直接吸收光谱或多线吸收光谱。光源可选择为垂直空腔表面发射激光器、水平 空腔表面发射激光器、量子串级激光器，分布反馈激光器、色心激光器、由非线性光学转换 处理产生的窄光谱激光、或受一个或多个光学组件限制以具有窄波长范围的宽带光源。指 定的波长可以是一个波长，该波长被水蒸汽浓度为lOOpprn的空气的吸收是被包含碳氢化 合物气体混合物的干燥空气的吸收的至少约〇.〇〇〇〇〇〇1倍，其中干燥空气包含碳氢化合物 气体的混合浓度约等于碳氢化合物气体混合物中碳氢化合物气体的浓度。可选地，指定 的波长可以是一个波长，该波长被水蒸汽浓度为lOOppm的空气的吸收约为被包含碳氢化 合物气体混合物的干燥空气的吸收的0. 001倍，其中干燥空气包含碳氢化合物气体混合 物的浓度与碳氢化合物气体混合物中碳氢化合物的浓度约相等。指定的波长可以在大约 400nm-20000nm光谱范围内。指定的波长可以从 1359. 5nm、1856. 7nm、2605. 6nm、1361. 7nm、 1859. 8nm、2620. 5nm、1368. 6nm、1877. lnm、2626. 7nm、1371. 0nm、1890. 3nm、2630. 6nm、 1392.2nm、1899.7nm、2665. lnm、1836. 3nm、1903.0nm、2676. lnm、1840. 0nm、1905. 4nm、 2711. 2nm、1842. lnm、2573. 6nm、2724. 2nm、1847. lnm、2583. 9nm、2735. 0nm、1854. Onm、 2596. 0nm和2740. 3nm中任意选择。工作压强可以被选择为大于IPa。光电探测器可以从 砷化铟（InAs)、砷化镓（GaAs)、磷砷化铟（InAsP)、锑化铟（InSb)、砷镓化铟（InGaAs)、硅、 锗、碲镉汞（MCT)和硫化铅（PbS)探测器中选择。还可以包括围绕一个或多个光源、光电 探测器以及一个样品室或多个样品室的热控室，该热控室可以作为另外的水蒸汽浓度分析 器