ГОСТ Р ИСО 6142-2008 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Гравиметрический метод

     4 Приготовление смеси

4.1 Состав смеси и неопределенность

Состав окончательной газовой смеси в соответствии с принципом гравиметрического метода выражают через массы отдельных компонентов. Газовый состав предпочтительно выражать молярной долей компонентов (моль/моль). Если требуются другие величины, характеризующие состав (например массовая концентрация или объемная доля), тогда должны быть приведены соответствующие условия (давление и температура), а также определены дополнительные источники неопределенности, которые следует учитывать при вычислении неопределенности состава градуировочного газа. Неопределенность состава окончательной смеси выражается как расширенная неопределенность, т.е. суммарная стандартная неопределенность умножается на коэффициент охвата.

Значения молярной массы компонентов и их неопределенности, необходимые для перевода значения массовой доли в значения молярной доли компонента, должны быть взяты из наиболее поздних публикаций комиссии по атомным весам и распространенностям изотопов Международного Союза Чистой и Прикладной Химии (IUPAC).

4.2 Возможность приготовления газовой смеси
     

    4.2.1 Общие положения

Смеси газов, которые потенциально могут вступать в опасные реакции, должны быть исключены для обеспечения безопасности. Эффекты, которые должны быть приняты во внимание при рассмотрении возможности приготовления требуемой газовой смеси, описаны в 4.2.2-4.2.4.

4.2.2 Конденсация пара с образованием жидкой или твердой фазы

При приготовлении, хранении и обращении с газовыми смесями, содержащими компоненты, которые могут конденсироваться (см. приложение В), должны быть предприняты следующие меры по предотвращению конденсации, поскольку это может изменить состав газовой фазы:

- во время приготовления газовой смеси давление при заполнении должно быть задано заметно ниже давления насыщенных паров окончательной смеси при температуре заполнения. Чтобы предотвратить конденсацию на промежуточных этапах, это условие должно соблюдаться также для каждой промежуточной смеси. Если конденсация промежуточной смеси не может быть с уверенностью исключена, то должны быть предприняты меры, чтобы перевести в пар любой возможный конденсат и обеспечить однородность газовой фазы на соответствующем последующем этапе;

- во время хранения газовой смеси температура хранения должна быть такая, чтобы поддерживать давление в баллоне заметно ниже давления насыщенных паров смеси при температуре хранения;

- при обращении с газовой смесью соблюдают то же самое условие относительно окружающей температуры. Дополнительно для предотвращения конденсации во время перепуска смеси, линии перепуска при необходимости подогревают.

В приложении В приведены некоторые руководящие указания по оценке максимального давления заполнения вводимыми компонентами газовой смеси, при котором не будет происходить конденсации компонентов. Пример оценки для смеси - имитатора природного газа приведен в В.2 (приложение В).

4.2.3 Реакции между компонентами смеси

Перед приготовлением газовой смеси необходимо рассмотреть возможность протекания химических реакций между компонентами смеси. Метод не может быть использован для приготовления смесей, содержащих вещества:

- потенциально взаимодействующие друг с другом (например, хлористоводородную кислоту и аммиак);

- которые могут вступать в потенциально опасные реакции, в том числе приводящие к взрывам (например, смеси, содержащие горючие газы и кислород);

- которые могут вступать в высоко экзотермические реакции полимеризации (например, цианистый водород);

- которые могут разлагаться (например, ацетилен).

В исключительных случаях данный метод может быть использован для веществ, которые могут обратимо димеризоваться (например для NO, обратимо димеризующегося с образованием NO).

Исчерпывающая информация о всех возможных сочетаниях реагирующих соединений недоступна, поэтому для оценки стабильности газовой смеси необходима химическая экспертиза.

Некоторая информация об опасных реакциях и опасных сочетаниях соединений, которые должны быть исключены по причинам безопасности, может быть найдена в правилах по опасной продукции и в справочниках поставщиков газов.

4.2.4 Реакции с материалами баллона

Перед приготовлением газовой смеси необходимо рассмотреть возможность протекания химических реакций компонентов смеси с материалами баллона высокого давления, его вентиля и системы перепуска. Особое внимание должно быть уделено разрушению металлов коррозийными газами и возможным реакциям с используемыми эластомерами и смазочными веществами, например, в седле вентиля и уплотнениях. Подобные реакции должны быть предотвращены путем использования только тех материалов, которые инертны по отношению ко всем компонентам смеси. Если это невозможно, должны быть предприняты меры для сведения к минимуму коррозионного воздействия газов на материалы, с которыми они находятся в контакте, с тем, чтобы предотвратить любое значительное влияние на состав смеси и любую опасность при хранении и использовании.

Информация по совместимости газов с материалами баллонов приведена в руководствах по отбору проб газа, таблицах коррозионной стойкости и в справочниках поставщиков газов.

4.3 Определение чистоты исходных газов

Предельно достижимая точность, которая может быть получена с помощью гравиметрического метода, будет в большой степени зависеть от чистоты исходных газов, используемых для приготовления градуировочной газовой смеси. Примеси в исходных газах часто формируют один из самых существенных вкладов в неопределенность состава окончательной смеси. Вклады в неопределенность зависят от количества примесей в чистых исходных газах и от точности, с которой было измерено содержание этих примесей. Во многих случаях чистота основного компонента (фонового газа) является наиболее важной. Это особенно справедливо, когда молярная доля целевого компонента низка и сравнима с молярной долей примеси в основном компоненте. Также важно оценить критические примеси, которые могут вступать в реакцию с целевым компонентом (например, кислород, присутствующий в чистом азоте, будет вступать в реакцию с NО с образованием NО). Результаты анализа исходных чистых газов должны быть сведены в таблицу чистоты, содержащую значения молярной (или массовой) доли всех компонентов с соответствующими неопределенностями, полученными по результатам анализа.

Обычно содержание примесей в номинально "чистом" исходном газе устанавливают посредством анализа, а молярная доля "чистого компонента" в "чистом" исходном газе традиционно определяется по разности следующим образом