CN112816308A

CN112816308A - 气体稀释装置和方法

Info

Publication number: CN112816308A
Application number: CN202110085501.4A
Authority: CN
Inventors: 宋程; 王小菊; 刘保献; 沈秀娥; 丁萌萌; 张芳芳; 常淼; 张琳; 王颖; 孙金龙
Original assignee: Beijing Huaaowei Technology Co ltd; Beijing Ecological Environment Monitoring Center
Current assignee: Beijing Huaaowei Technology Co ltd; Beijing Ecological Environment Monitoring Center
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-05-18

Abstract

一种气体稀释装置和方法，所述装置包括：稀释气体源、六通阀、真空泵、样品注射器和稀释注射器，所述稀释气体源、所述真空泵、所述样品注射器和所述稀释注射器分别通过管路与所述六通阀连通，所述六通阀上设置有定量环；连接所述稀释气体源与所述六通阀的管路上设置有储气罐和第一开关阀；连接所述真空泵与所述六通阀的管路上设置有第二开关阀；连接所述稀释注射器与所述六通阀的管路上设置有第三开关阀；连接所述真空泵和所述六通阀的管路与连接所述稀释注射器和所述六通阀的管路之间通过管路相互连通，且设置有第四开关阀。本发明的气体稀释装置可以获得更大范围的稀释，还能够提升稀释的准确度和工作效率，减小人为误差。

Description

气体稀释装置和方法

技术领域

本发明属于样品检测领域，具体涉及一种气体稀释装置和方法，尤其适用于测定油气样品中非甲烷总烃。

背景技术

非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外的所有在氢火焰离子化检测器上有相应的气态化合物的总和。非甲烷总烃是环境监测中重要的监测项目之一，非甲烷总烃样品的采集容器有全玻璃材质注射器和气袋，在监测储油库或加油站油气回收装置进出口时，由于防爆要求禁止使用气袋采样器，所以全玻璃材质注射器是采集油气样品的唯一采集容器。由于油气样品中非甲烷总烃浓度较高，根据经验，储油库或加油站油气回收装置进口通常需要稀释10000倍，出口通常需要稀释100倍。

现有技术中可以采用具有质量流量计或压力传感器的动态气体稀释仪，用抽好真空的苏玛罐将采集好的气体吸入到腔内，通过加压或多次稀释等方式将苏玛罐内的样品稀释，可实现高精度稀释。

这种动态气体稀释仪具有以下缺点：

动态气体稀释仪单次最大稀释倍数为100倍，油气样品需要多次稀释，一个油气样品需要占用多个苏玛罐，苏玛罐还需配一套罐清洗装置；

动态气体稀释仪及苏玛罐接触高浓度样品后清洗困难，易造成残留；

动态气体稀释仪及苏玛罐的成本很高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种气体稀释装置和方法，可以获得更大范围的稀释，还能够提升稀释的准确度和工作效率，减小人为误差。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气体稀释装置，包括：稀释气体源、六通阀、真空泵、样品注射器和稀释注射器，所述稀释气体源、所述真空泵、所述样品注射器和所述稀释注射器分别通过管路与所述六通阀连通，所述六通阀上设置有定量环；

连接所述稀释气体源与所述六通阀的管路上设置有储气罐和第一开关阀，所述第一开关阀位于所述储气罐的下游；

连接所述真空泵与所述六通阀的管路上设置有第二开关阀；连接所述稀释注射器与所述六通阀的管路上设置有第三开关阀；连接所述真空泵和所述六通阀的管路与连接所述稀释注射器和所述六通阀的管路之间通过管路相互连通，且设置有第四开关阀，所述第四开关阀位于所述第二开关阀和所述第三开关阀的下游。

在一些实施例中，所述六通阀位于加热腔体中。

在一些实施例中，所述样品注射器和所述稀释注射器由注射器驱动器驱动。

在一些实施例中，所述稀释气体源与所述六通阀连接的管路上设置有减压阀和调压阀，所述调压阀位于所述储气罐的上游，所述减压阀位于所述调压阀的上游。

在一些实施例中，所述储气罐上设置有第一压力传感器。

在一些实施例中，连接所述真空泵与所述六通阀的管路上设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器位于所述第二开关阀的下游。

在一些实施例中，所述稀释气体源为氮气钢瓶或者氮气发生器。

一种利用所述气体稀释装置的气体稀释方法，包括：

在所述气体稀释装置处于稀释状态下，利用稀释气体源中的稀释气体冲洗所述气体稀释装置的管路，启动真空泵将所述稀释注射器置于负压状态；

在所述气体稀释装置处于进样状态下，利用所述样品注射器将气体样品注入定量环中；

在所述气体稀释装置处于稀释状态下，使所述稀释注射器与所述六通阀连通，所述定量环中的气体样品和所示稀释气体源中的稀释气体一同被吸入所述稀释注射器。

在一些实施例中，所述气体稀释方法还包括在气体稀释完成后，利用稀释气体源中的稀释气体清洗所述气体稀释装置的管路以除去管路中残留的气体样品。

在一些实施例中，除去管路中残留的气体样品的过程在负压、高温下进行。

与现有技术中的气体稀释装置相比，本发明的气体稀释装置可以获得更大范围的稀释，还能够提升稀释的准确度和工作效率，减小人为误差。本发明所述气体稀释装置还具有简单方便、成本低、准确度高、残留易清除、占地空间小等优点。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明实施例中处于进样状态下的气体稀释装置；

图2为本发明实施例中处于稀释状态下的气体稀释装置；

附图标记说明：

1-稀释气体源、2-减压阀、3-调压阀、4-储气罐、5-第一开关阀、6-定量环、7-六通阀、8-第二开关阀、9-真空泵、10-样品注射器、11-注射器驱动系统、12-加热腔体、13-稀释注射器、14-第一压力传感器、15-第二压力传感器、16-第四开关阀、17-第三开关阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

在本发明的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本发明的一个实施例中。因而，在本发明的说明书中，若采用了诸如“根据本发明的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本发明的不同实施例”、“根据本发明另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本发明说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。

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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种气体稀释装置，基于六通阀及压力平衡原理可将全玻璃材质注射器内的气体通过玻璃及聚四氟乙烯材质的稀释装置稀释成100倍，通过更换稀释注射器体积或定量环实现稀释其他倍数。本发明所述气体稀释装置的特点是简单方便、成本低、准确度高、残留易清除、占地空间小等。

如图1和2所示，本发明的气体稀释装置包括稀释气体源1、六通阀7、真空泵9、样品注射器10和稀释注射器13，稀释气体源1、真空泵9、样品注射器10和稀释注射器13分别通过管路与六通阀7连通。六通阀7上设置有定量环6，六通阀7位于加热腔体12中。样品注射器10和稀释注射器13由注射器驱动器11驱动。

稀释气体源1用于提供将样品稀释的稀释气体，例如氮气等惰性气体。稀释气体源1可以为氮气钢瓶或者高纯氮气发生器。稀释气体源1与六通阀7连接的管路上从上游到下游依次设置有减压阀2、调压阀3、储气罐4和第一开关阀5。储气罐4上设置有第一压力传感器14。

真空泵9与六通阀7连接的管路上设置有第二开关阀8和第二压力传感器15，第二压力传感器15位于第二开关阀8的下游。稀释注射器13与六通阀7连接的管路上设置有第三开关阀17。连接真空泵9和六通阀7的管路与连接稀释注射器13和六通阀7的管路之间通过管路相互连通，且设置有第四开关阀16，第四开关阀16位于第二开关阀8和第三开关阀17的下游。

根据本发明的实施例，利用所述气体稀释装置稀释气体的方法包括以下步骤：

第一步：将六通阀7置于稀释状态，此时4个开关阀处于导通状态，用稀释气体源1中的氮气冲洗该装置的整个管路；

第二步：安装样品注射器10及稀释注射器13；

第三步：利用注射器驱动器11推动稀释注射器活塞，将稀释注射器的定位在所需容积位置，关闭第二开关阀8、第三开关阀17，将第四开关阀置于导通状态，然后启动真空泵9，在真空泵9的作用下稀释注射器13处于负压状态；

第四步：将六通阀7置于进样状态，利用注射器驱动器11推动样品注射器10的活塞将样品注入定量环6中，多余的气体经排放口排出；

第五步：将六通阀7置于稀释状态，当第一压力传感器14的压力到达20mbar以下负压状态时，关闭调压阀3、第二开关阀8和第四开关阀16，将第三开关阀17置于导通状态，使稀释注射器13与六通阀7连通；在稀释注射器13的负压作用下，定量环6中的样品气和储气罐4中的部分氮气一同被吸入稀释注射器13，驱动调压阀3，让稀释气体源1中氮气缓慢注入储气罐4，使储气罐4中的氮气压力达到标准大气压值，当第一压力传感器14的压力达到标准大气压时，关闭第一开关阀5，最后关闭稀释注射器13上自带的阀门，拆下连接管路，取下稀释注射器13，完成整个稀释过程。

根据本发明的实施例，对所述气体稀释装置进行清洗的方法包括以下步骤：

第一步：将六通阀7置于稀释状态，关闭第四开关阀16和第三开关阀17，将第二开关阀8、第一开关阀5置于导通状态，将调压阀3置于导通状态，让稀释气体源1中氮气注入定量环6以及相应管路中。

第二步：启动加热腔体12，将腔体中的温度加热到240℃左右，关闭第一开关阀5、启动真空泵9，在负压作用下，管路中残余的有机物的沸点降低，并在高温辅助下，残余的有机物被真空泵9排出，实现净化的目的；

第三步：使第二压力传感器15达到20mbar以下，并保持1分钟，再次打开第一开关阀5和调压阀3，让氮气进入系统，此时真空泵9继续工作1分钟；

第四步：再次关闭第一开关阀5，让第二压力传感器15再次达到20mbar以下，反复充氮气、抽真空，让系统中残留的有机物排放干净，进一步的达到完全净化的目的。

在一个实施例中，本发明的气体稀释装置用于解决测定油气样品中非甲烷总烃时由于浓度过高需要人工多次稀释、稀释中易造成残留以及用针筒量取气体体积特别不准等问题。在该实施例中，利用本发明的气体稀释装置对一个油气回收装置出口样品进行稀释，可以在5min内将样品稀释完毕，提升了稀释的准确度，大大提升了工作效率，降低了人为误差。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气体稀释装置，包括：稀释气体源、六通阀、真空泵、样品注射器和稀释注射器，所述稀释气体源、所述真空泵、所述样品注射器和所述稀释注射器分别通过管路与所述六通阀连通，所述六通阀上设置有定量环；

2.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，所述六通阀位于加热腔体中。

3.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，所述样品注射器和所述稀释注射器由注射器驱动器驱动。

4.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，所述稀释气体源与所述六通阀连接的管路上设置有减压阀和调压阀，所述调压阀位于所述储气罐的上游，所述减压阀位于所述调压阀的上游。

5.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，所述储气罐上设置有第一压力传感器。

6.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，连接所述真空泵与所述六通阀的管路上设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器位于所述第二开关阀的下游。

7.根据权利要求1所述的气体稀释装置，其中，所述稀释气体源为氮气钢瓶或氮气发生器。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述气体稀释装置的气体稀释方法，包括：

9.根据权利要求8所述的气体稀释方法，其中，所述气体稀释方法还包括在气体稀释完成后，利用稀释气体源中的稀释气体清洗所述气体稀释装置的管路以除去管路中残留的气体样品。

10.根据权利要求9所述的气体稀释方法，其中，除去管路中残留的气体样品的过程在负压、高温下进行。