CN110530683A - 气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统。该气体分布器包括第一部件和第二部件，所述第一部件由聚四氟乙烯制成；所述第二部件由多孔聚四氟乙烯制成；所述第二部件为具有开口的中空结构，所述第一部件的一端封堵所述第二部件的开口，使所述第二部件内部形成一封闭空腔；所述第一部件设有第一气体通道，所述第一气体通道与所述封闭空腔相连通。本发明的气体分布器能保证气体在吸收液中的吸收效果，并减少吸收时间；包含其的气体自动采样计量系统具有长时间取样、定时取样、定量取样、样品吸收效率高、分析精度高等优点，极大地提高了采样分析效率及技术水平。

Description

气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统

技术领域

本发明涉及一种气体自动采样计量技术领域，特别是涉及一种气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统。

背景技术

目前，分析炼厂干气中含有的HCl、H₂S等物质含量时，只能在装置现场取样口处用手工气体采样器采集气体，取样后回到化验室分析或者在现场用吸收瓶吸收取样。手工气体采样器采集气体速度较慢，多是通过用手捏压气体采样器气球，然后再通过胶管及单向阀将气体送入气样袋。这种采集气样的方法不但操作繁琐、费时费力。即使使用铝箔取样袋，也存在而且存在时效性差、样品变质、精度不高、取样危险等诸多弊端，并且无法长时间取样做到标的物的累积。

气体分布器作为一种提高气液接触面积的手段，主要应用于气液反应过程。其利用气体通过细小孔注入液体以提供气泡，使更小、更多气泡在液相中能提供更大的气液接触面积。现有的金属粉末或陶瓷烧结而成的气体分布器，具有气泡细密，耐热、耐腐蚀等特点，但由于其由粉末粘结而成，强度低，且微孔气体流道曲折无章，容易堵塞，难以清理，极易造成微孔失效，进而造成气体分布器破损，不能应用于气液压差大、气体清洁度不高的场所。再者此类分布器与液相接触的表面微观上孔开口方向杂乱，易造成气泡合并，降低气液接触面积。

现有技术存在的主要问题在于：一是孔径大，开孔率低，产生的气泡较大，达不到气液反应的要求，影响生产能力和反应效率；二是材质选用达不到耐酸碱的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统，所要解决的技术问题是微米级别的气体分布器能保证气体在吸收液中的吸收效果，并减少吸收时间；包含其的气体自动采样计量系统具有长时间取样、定时取样、定量取样、样品吸收效率高、分析精度高等优点，极大地提高了采样分析效率及技术水平，改善了取样人员的劳动强度和危险因素。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种气体分布器，其包括第一部件和第二部件，所述第一部件由聚四氟乙烯制成；所述第二部件由多孔聚四氟乙烯制成；

所述第二部件为具有开口的中空结构，所述第一部件的一端封堵所述第二部件的开口，使所述第二部件内部形成一封闭空腔；

所述第一部件设有第一气体通道，所述第一气体通道与所述封闭空腔相连通。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的气体分布器，其中所述的多孔聚四氟乙烯的孔径为5-30μm。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种气液接触装置，其包括气体分布器和反应器，所述气体分布器的第二部件位于所述反应器内；

其中所述气体分布器为上述的气体分布器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的气液接触装置，其中所述的反应器内设有用于盛放液体的储液部，所述气体分布器的第二部件浸没在所述液体内。

优选的，前述的气液接触装置，其中所述反应器与所述气体分布器的第一部件密封配合，在所述反应器内部形成一密封空间；所述液体位于所述密封空间内，所述密封空间大于所述液体所占的体积；所述第一部件还设有第二气体通道，所述第二气体通道与所述密封空间相连通。

优选的，前述的气液接触装置，其中所述第一部件还设有热电阻插口，用于插入热电阻，以检测液体的温度。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种气体自动采样计量系统，其包括气液接触装置，在所述气液接触装置前后分别设有浮子流量计和高精度流量计；

其中所述气液接触装置为前述的任一项所述的气液接触装置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的气体自动采样计量系统，其中还包括：计时控制装置，所述计时控制装置包括计时器、第一阀门和第二阀门，所述计时器控制所述第一阀门和第二阀门的开启和闭合；所述第一阀门设在所述浮子流量计和高精度流量计之间，所述第二阀门设在所述浮子流量计和所述气液接触装置之间。

优选的，前述的气体自动采样计量系统，其中还包括：干燥器，设在所述高精度流量计之前。

优选的，前述的气体自动采样计量系统，其中还包括：依次连接的压力表、安全溢流阀、减压排水过滤器和稳流阀，所述压力表与气体采样口连接，所述稳流阀与所述浮子流量计连接。

借由上述技术方案，本发明提供的气体分布器、气液接触装置和气体自动采样计量系统至少具有下列优点：

本发明的气体分布器的第一部件由聚四氟乙烯制成，第二部件由多孔聚四氟乙烯制成，能使气体经所述第一气体通道进入到所述第二部件的空腔中，并经所述第二部件扩散到所述气体分布器的外部；同时采用两种不同的聚四氟乙烯材质制造的气体分布器，具有较高的耐腐蚀性和韧性，适用于各种腐蚀性气体的分布。进一步的，本发明选择多孔聚四氟乙烯的孔径为微米级，微米级的孔径使得气体扩散成微米级，经分布器后形成的气泡非常微小，细腻。

本发明的气液接触装置包括气体分布器，由于气体分布器的第二部件具有微米级的孔径，气体经分布器后形成的气泡非常微小，细腻，使得气液两相的接触面积非常大，有利于吸收、反应和传质。

本发明的气体自动采样计量系统包括气液接触装置，由于增大了气液两相的接触面积，有利于吸收、反应和传质，能够提高系统的计量精度，其精度可达到1％。同时本发明的气体自动采样计量系统可以实现在线自动采样和计量，彻底解决了现有手工采样的安全性问题、采样分析准确性的问题，多次采样的问题以及标的物吸收率低的问题，提高了采样精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一个实施例提出的气体分布器的示意图；

图2是本发明一个实施例提出的气液接触装置的示意图；

图3是本发明另一个实施例提出的气液接触装置的示意图；

图4是本发明一个实施例提出的气体自动采样计量系统的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的气体分布器及包含其的气体自动采样计量系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，本发明的一个实施例提出了一种气体分布器，其包括第一部件111和第二部件112，所述第一部件111由聚四氟乙烯制成；所述第二部件112由多孔聚四氟乙烯制成；

所述第二部件112为具有开口的中空结构，所述第一部件111的一端封堵所述第二部件112的开口，使所述第二部件112内部形成一封闭空腔；

所述第一部件111设有第一气体通道113，所述第一气体通道113与所述封闭空腔相连通。

本发明实施例并不限制第一部件封堵第二部件的形式，优选过盈配合，防止气体泄漏。

本发明实施例中，第一部件由聚四氟乙烯车制而成，第二部件由多孔聚四氟乙烯车制而成，气体经第一部件的第一气体通道进入封闭空腔后，经第二部件扩散到气体分布器的外部。这种由聚四氟乙烯材质制造的气体分布器具有较高的耐腐蚀性和韧性，适用于各种腐蚀性气体的分布。

作为优选实施方式，所述多孔聚四氟乙烯的孔径为5-30μm，进一步优选为10-20μm。

本发明实施例选择多孔聚四氟乙烯的孔径为微米级，微米级的孔径使得气体扩散成微米级，经分布器后形成的气泡非常微小，细腻。如果选择孔径差距小的范围，如多孔聚四氟乙烯的孔径为14-16μm时，经扩散后的气体，气泡均匀，更有利于吸收、反应和传质。

采用微米级的烧结聚四氟乙烯气体分布器，具有分布吸收效果好和耐腐蚀的优点。

如图2所示，本发明的一个实施例提出了一种气液接触装置，其包括气体分布器11和反应器12，所述气体分布器11的第二部件112位于所述反应器12内；所述气体分布器11采用上述实施例的气体分布器，其包括第一部件111和第二部件112，所述第一部件111设有第一气体通道113。

本发明实施例对反应器不作具体的限定，根据实际需要选择。可以在反应器上设进液口，来自进液口的液体从上向下流到气体分布器的第二部件上，将第二部件浸没，实现逆流接触反应；也可以直接将液体注入反应器内，所述气体分布器的第二部件浸没在所述液体内，实现接触反应。

本发明实施例由于包括具有经分布器后形成的气泡非常微小，细腻，使得气液两相的接触面积非常大，有利于吸收、反应和传质。

作为优选实施方式，所述反应器12内设有用于盛放液体10的储液部，所述气体分布器1的第二部件112浸没在所述液体10内。

本发明实施例对反应器的结构不做具体的限定，根据实际需要选择。本发明的气液接触装置可用于液体过剩的气液反应，如用NaOH溶液来吸收氯气，用水吸收氯化氢气体，此时反应器可以为敞口或封口，也可以用于液体吸收尾气中有毒气体或蒸气，然后放空，此时反应器可以为敞口，也可以在反应上开设排气孔，用于排出净化后的尾气。

较佳的，如图3所示，本发明的另一实施例提出一种气液接触装置，与上述实施例相比，本实施例的气液接触装置，所述反应器12与所述气体分布器11的第一部件111密封配合，在所述反应器12内部形成一密封空间；所述液体10位于所述密封空间内，所述密封空间大于所述液体10所占的体积；所述第一部件111还设有第二气体通道114，所述第二气体通道114与所述密封空间相连通。

具体的，所述第一部件包括本体部、第一密封部和第二密封部，反应器包括反应部和密封部，第一密封部与反应器的密封部紧密配合，第二密封部与第二部件紧密配合，使所述第二部件内部形成一封闭空腔，在所述反应器内部形成一密封空间。

本发明实施例对密封形式不做具体的限定，只要能否满足气体不泄露即可，如在密封部处设密封槽，通过密封圈与密封槽之间的配合使第一密封部与密封部紧密配合，如第二密封部与第二部件之间为过盈配合。对本体部的结构也不做具体的限定，根据实际需要选择。优选在本体部上设置凸起，方便对气体分布器和反应器进行密封或分开。

进一步优选的，所述第二部件包括圆柱体和与所述圆柱体一体化设置的倒圆台，所述圆柱体的空腔与所述圆台空腔相通，圆柱体远离圆台的一端开口。下端的圆台结构会增加气体与液体的接触面积，并且会防止第二密封部与第二部件完全贴合，而不能形成封闭空腔。

本发明实施例可以用于计量气体中的某种成分的含量，选择合适的液体，将需要计量的气体通入该液体中，经液体反应或被液体吸收后，根据吸收前后测量差值，即可以计算出该气体的含量。

作为优选实施方式，所述第一部件111还设有热电阻插口115，用于插入热电阻，以检测液体的温度。

在温度对气液接触反应影响较大的情况下，或为了测量的准确度，用热电阻检测液体的温度。

如图4所示，本发明的又一个实施例提出了一种气体自动采样计量系统，其包括：包括气液接触装置，在所述气液接触装置前后分别设有浮子流量计5和高精度流量计4；其中所述气液接触装置为上述的气液接触装置。

优选的，该气液接触装置包括气体分布器11、反应器12、液体10和热电阻1151。本发明采用热电阻测量液体的温度，本发明通过测量吸收温度，可以利用该温度来分析样气中其它物质含量的吸收率，提高精确度。

作为优选实施方式，所述的气体自动采样计量系统还包括：计时控制装置2，所述计时控制装置2包括计时器21、第一阀门22和第二阀门23，所述计时器21控制所述第一阀门22和第二阀门23的开启和闭合；所述第一阀门22设在所述浮子流量计5和高精度流量计4之间，所述第二阀门23设在所述浮子流量计5和所述气液接触装置之间。

本发明实施例的第一阀门和第二阀门优选聚四氟乙烯材质的三通电磁阀，可以防止腐蚀，工作寿命长。采用电子定时器来实现采样时间的确定，定时精度高。

不进行采样时，所述第一阀门开启，直接进入后续装置；进行采样时，计时器开始工作，关闭第一阀门，开启第二阀门，气体经所述第二阀门进入所述气液接触反应装置，经气液反应后，未被反应的气体进入后续装置，达到计时器设定的时间后，计时器停止工作，采样结束。

作为优选实施方式，所述的气体自动采样计量系统还包括：干燥器3，设在所述高精度流量计4之前。

在高精度流量计之前设置干燥器能够防止气体带液，能够更精确的计量气液接触后气体的流量，提高测量精度。

作为优选实施方式，所述的气体自动采样计量系统还包括：依次连接的压力表9、安全溢流阀8、减压排水过滤器7和稳流阀6，所述压力表9与气体采样口连接，所述稳流阀6与所述浮子流量计5连接。

本发明的气体自动采样计量系统设置安全溢流阀来保证安全，设置减压排水过滤器进行减压稳压、分离冷凝液、过滤粗颗粒固体颗粒物，来确保工作压力稳定，稳压后的气体流经稳流阀，进一步稳定气体流量，保证采样结果精度。

本发明的气体自动采样计量系统的工作流程及工作原理如下：

来自装置采样口的压力气体进入上述的气体自动采样计量系统，经压力表9指示仪器内部的系统压力，经安全溢流阀8确保仪器工作压力不超过额定值，经减压稳压排水过滤器7进行减压稳压、分离冷凝液、过滤粗颗粒固体颗粒物，再经稳流阀6稳定气体流量后，洁净并稳压的气体进入浮子流量计5指示气体流量，气体从浮子流量计出来后进入计时控制装置2。不进行采样时，气体流经第一电磁阀22直接进入干燥器3，通过干燥器3进入高精度流量计4计量气体体积流量。采样开始，计时器21工作，控制第一电磁阀22闭合，同时控制第二电磁阀23开启，气体流经第二电磁阀23进入气液接触装置。气体经微米级气体分布器11分散成微小的气泡，与反应器12内的液体10进行气液接触，气体中的易溶组分溶入液体10中，气液接触后的气体进入干燥器3中，经干燥后进入高精度流量计4计量气体体积流量。达到设定时间，控制第一电磁阀22开启，同时控制第二电磁阀23闭合，完成采样过程。

本发明的自动采样计量系统可用于计量气体中HCl、H₂S、Cl₂、CO₂等物质含量，如分析炼厂气体中HCl的含量，也可用于计量尾气中的有毒有害气体，并经吸收以除去这些有毒有害气体，以达到排放标准，其精度可达到1％级别，有利于精确计算分析结果。

本发明还彻底解决了现有手工采样的安全性问题、采样分析准确性的问题，多次采样的问题以及标的物吸收率低的问题，提高了采样精度。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种气体分布器，其特征在于，包括第一部件和第二部件，所述第一部件由聚四氟乙烯制成；所述第二部件由多孔聚四氟乙烯制成；

所述第二部件为具有开口的中空结构，所述第一部件的一端封堵所述第二部件的开口，使所述第二部件内部形成一封闭空腔；

所述第一部件设有第一气体通道，所述第一气体通道与所述封闭空腔相连通。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，

所述多孔聚四氟乙烯的孔径为5-30μm。

3.一种气液接触装置，其特征在于，包括气体分布器和反应器，所述气体分布器的第二部件位于所述反应器内；

其中所述气体分布器为权利要求1或2所述的气体分布器。

4.根据权利要求3所述的气液接触装置，其特征在于，

所述反应器内设有用于盛放液体的储液部，所述气体分布器的第二部件浸没在所述液体内。

5.根据权利要求3所述的气液接触装置，其特征在于，所述反应器与所述气体分布器的第一部件密封配合，在所述反应器内部形成一密封空间；所述液体位于所述密封空间内，所述密封空间大于所述液体所占的体积；所述第一部件还设有第二气体通道，所述第二气体通道与所述密封空间相连通。

6.根据权利要求5所述的气液接触装置，其特征在于，所述第一部件还设有热电阻插口，用于插入热电阻，以检测液体的温度。

7.一种气体自动采样计量系统，其特征在于，包括气液接触装置，在所述气液接触装置前后分别设有浮子流量计和高精度流量计；

其中所述气液接触装置为权利要求3-6中任一项所述的气液接触装置。

8.根据权利要求7中任一项所述的气体自动采样计量系统，其特征在于，还包括：计时控制装置，所述计时控制装置包括计时器、第一阀门和第二阀门，所述计时器控制所述第一阀门和第二阀门的开启和闭合；所述第一阀门设在所述浮子流量计和高精度流量计之间，所述第二阀门设在所述浮子流量计和所述气液接触装置之间。

9.根据权利要求8任一项所述的气体自动采样计量系统，其特征在于，还包括：干燥器，设在所述高精度流量计之前。

10.根据权利要求9任一项所述的气体自动采样计量系统，其特征在于，还包括：依次连接的压力表、安全溢流阀、减压排水过滤器和稳流阀，所述压力表与气体采样口连接，所述稳流阀与所述浮子流量计连接。