CN114487172A - 一种气体吸附剂动态测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体吸附剂动态测试装置，目的是解决现有气体吸附剂测试装置只能测试单一气体的静态吸附量的技术问题。所采用的技术方案是：一种气体吸附剂动态测试装置，包括测试气源、吸附罐、气体分析机构；所述测试气源通过第一通道与吸附罐连通；所述第一通道设有第一质量流量计、第一电磁阀、第一压力变送器；所述吸附罐通过第二通道与气体分析机构连通，所述第二通道设有第六电磁阀、第四质量流量计、尾气背压阀、第二取样阀，所述尾气背压阀位于第四质量流量计的下游；所述吸附罐内设有测温热电偶。本发明可以按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，更贴切地表征吸附剂的实际吸附性能。
Description
技术领域
本发明涉及吸附剂性能测试技术领域，具体涉及一种气体吸附剂动态测试装置。
背景技术
不同的吸附剂具有不同的孔道结构，具有吸附选择性。现有技术通常测定吸附剂对单一气体的静态吸附量，来表征吸附剂的吸附性能。但吸附剂在实际使用时，接触的往往是混合气体，对混合气体中的各组分均会产生吸附，从而形成竞争吸附；此外，吸附剂在吸附混合气体的各组分时，还会引起温度、气压等环境参数的变化；这些都会对吸附剂的实际吸附性能产生影响。因此，有必要按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，更贴切地表征吸附剂的实际吸附性能；从而在工业生产过程中，对吸附剂的配比以及吸附工艺的参数选择进行指导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体吸附剂动态测试装置，其能按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，更贴切地表征吸附剂的实际吸附性能；从而在工业生产过程中，对吸附剂的配比以及吸附工艺的参数选择进行指导。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种气体吸附剂动态测试装置，包括测试气源、吸附罐、气体分析机构；所述测试气源通过第一通道与吸附罐连通；所述第一通道设有第一质量流量计、第一电磁阀、第一压力变送器；所述吸附罐通过第二通道与气体分析机构连通，所述第二通道设有第六电磁阀、第四质量流量计、尾气背压阀、第二取样阀，所述尾气背压阀位于第四质量流量计的下游；所述吸附罐内设有测温热电偶。
可选的，所述第一通道由测试气源到吸附罐，依次设置减压阀、第一球阀、第一质量流量计、第一电磁阀、第一压力变送器；所述第二通道由吸附罐到气体分析机构，依次设置第二压力变送器、第六电磁阀、第四质量流量计、第二取样阀；所述尾气背压阀设于第四质量流量计与第二取样阀之间。
可选的，所述气体分析机构包括气相色谱分析仪或红外线气体分析仪。
可选的，所述测试气源通过第三通道与气体分析机构连通；所述第三通道由测试气源到气体分析机构，依次设有减压阀、第一球阀、第一质量流量计、第一电磁阀、第一取样阀。
可选的，还包括置换气源，所述置换气源通过第四通道与吸附罐连通；所述第四通道由置换气源到吸附罐，依次设有第二球阀、第二质量流量计、第二电磁阀、第一压力变送器。
可选的，所述吸附罐还通过第五通道与气体分析机构连通；所述第五通道由吸附罐到气体分析机构，依次设有第四电磁阀、真空微调阀、第五质量流量计、第三取样阀；所述第五质量流量计与第三取样阀之间设有解吸气背压阀。
可选的，所述吸附罐还通过第六通道与气体分析机构连通；所述第六通道由吸附罐到气体分析机构，依次设有第三电磁阀、真空泵、真空微调阀、第五质量流量计、第三取样阀。
可选的，所述吸附罐的周壁设有电热元件；所述吸附罐内设有供换热介质通过的盘管，所述盘管的两端从吸附罐内穿出。
可选的，还包括冲洗气源，所述冲洗气源通过第七通道与吸附罐连通；所述第七通道由冲洗气源到吸附罐，依次设有第三球阀、第三质量流量计、第五电磁阀、第二压力变送器。
可选的，所述测温热电偶安装于吸附罐底部，并向上延伸；所述吸附罐的顶部设有上接口、底部设有下接口；所述第二通道、第七通道共同与上接口连通，所述第一通道、第四通道、第五通道、第六通道共同与下接口连通。
本发明的工作原理为：将待测试的吸附剂填充在吸附罐内。令第一通道处于连通状态；测试气源提供的混合气体会经过第一通道进入吸附罐内。当吸附罐内的气压达到测试要求时，令第二通道也处于连通状态。如此，混合气体经吸附罐吸附后，剩余的吸附尾气会经过第二通道流向气体分析机构，气体分析机构会实时监测吸附尾气的组成成分。同时，第一质量流量计可以监测测试气源向吸附罐提供的混合气体的质量，第二质量流量计可以监测吸附罐排出的吸附尾气的质量；如此，即可得知吸附罐内吸附剂的总吸附量。而测试气源提供的混合气体的组成成分，可预设，或通过预先检测得知。如此，即可知道吸附罐内吸附剂对混合气体各组分的实际吸收量。此外，第四质量流量计的下游设有尾气背压阀，可以调控第四质量流量计到气体分析机构之间的气压，确保气体分析机构稳定可靠地进行工作。第一压力变送器可以调控其上下游的气压，并实时监测吸附罐内的气压；测温热电偶则能实时监测吸附罐内的温度。
由此可知，本发明的有益效果是：可以按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，更贴切地表征吸附剂的实际吸附性能；从而在工业生产过程中，对吸附剂的配比以及吸附工艺的参数选择进行指导。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明各元器件的连接示意图。
附图标记：1、测试气源；2、吸附罐；3、气体分析机构；4、减压阀；5、第一球阀；6、第一质量流量计；7、第一电磁阀；8、第一压力变送器；9、第二压力变送器；10、第六电磁阀；11、第四质量流量计；12、尾气背压阀；13、第二取样阀；14、测温热电偶；15、第一取样阀；16、置换气源；17、第二球阀；18、第二质量流量计；19、第二电磁阀；20、第四电磁阀；21、真空微调阀；22、第五质量流量计；23、第三取样阀；24、解吸气背压阀；25、第三电磁阀；26、真空泵；27、电热元件；28、盘管；29、冲洗气源；30、第三球阀；31、第三质量流量计；32、第五电磁阀。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面结合附图1对本发明的实施例进行详细说明。
本发明实施例提供了一种气体吸附剂动态测试装置，该测试装置包括测试气源1、吸附罐2、气体分析机构3；所述测试气源1通过第一通道与吸附罐2连通；所述第一通道设有第一质量流量计6、第一电磁阀7、第一压力变送器8；所述吸附罐2通过第二通道与气体分析机构3连通，所述第二通道设有第六电磁阀10、第四质量流量计11、尾气背压阀12、第二取样阀13，所述尾气背压阀12位于第四质量流量计11的下游；所述吸附罐2内设有测温热电偶14。应当理解的是，还可通过PLC控制器对各元器件进行控制，实时读取并记录各元器件的监测数据，从而得到各数据的时间变化曲线。
下面阐述本发明的具体实施方式，将待测试的吸附剂填充在吸附罐2内。令第一通道处于连通状态；测试气源1提供的混合气体会经过第一通道进入吸附罐2内。当吸附罐2内的气压达到测试要求时，令第二通道也处于连通状态。如此，混合气体经吸附罐2吸附后，剩余的吸附尾气会经过第二通道流向气体分析机构3，气体分析机构3会实时监测吸附尾气的组成成分。同时，第一质量流量计6可以监测测试气源1向吸附罐2提供的混合气体的质量，第二质量流量计18可以监测吸附罐2排出的吸附尾气的质量；如此，即可得知吸附罐2内吸附剂的总吸附量。而测试气源1提供的混合气体的组成成分，可预设，或通过预先检测得知。如此，即可知道吸附罐2内吸附剂对混合气体各组分的实际吸收量。此外，第四质量流量计11的下游设有尾气背压阀12，可以调控第四质量流量计11到气体分析机构3之间的气压，确保气体分析机构3稳定可靠地进行工作。第一压力变送器8可以调控其上下游的气压，并实时监测吸附罐2内的气压；测温热电偶14则能实时监测吸附罐2内的温度。本发明可以按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，更贴切地表征吸附剂的实际吸附性能；从而在工业生产过程中，对吸附剂的配比以及吸附工艺的参数选择进行指导。
进一步地，所述第一通道由测试气源1到吸附罐2，依次设置减压阀4、第一球阀5、第一质量流量计6、第一电磁阀7、第一压力变送器8；所述第二通道由吸附罐2到气体分析机构3，依次设置第二压力变送器9、第六电磁阀10、第四质量流量计11、第二取样阀13；所述尾气背压阀12设于第四质量流量计11与第二取样阀13之间。应当理解的是，第一压力变送器8、第二压力变送器9可以对各自上下游的气压进行监测及调控，通过第一压力变送器8与第二压力变送器9的配合，可以更加精确地监测、调控吸附罐2内的气压。第一电磁阀7、第六电磁阀10主要用于控制各自上下游的通断状态；而第一球阀5可以配合第一质量流量计6，用于精细调控单位时间内流向其下游的混合气体的流量。
进一步地，所述气体分析机构3包括气相色谱分析仪或红外线气体分析仪。应当理解的是，气相色谱分析仪或红外线气体分析仪，可以配合PLC控制器，对流经气体的组成成分进行在线监测。
进一步地，所述测试气源1通过第三通道与气体分析机构3连通；所述第三通道由测试气源1到气体分析机构3，依次设有减压阀4、第一球阀5、第一质量流量计6、第一电磁阀7、第一取样阀15。应当理解的是，第三通道与第一通道具有共用的一段，减压阀4、第一球阀5、第一质量流量计6、第一电磁阀7均设置在该段。设置连通测试气源1与气体分析机构3的第三通道，可以在需要时对测试气源1提供的混合气体的成分进行检测，更加方便。
进一步地，还包括置换气源16，所述置换气源16通过第四通道与吸附罐2连通；所述第四通道由置换气源16到吸附罐2，依次设有第二球阀17、第二质量流量计18、第二电磁阀19、第一压力变送器8。应当理解的是，第四通道与第一通道具有共用的一段，第一压力变送器8设置在该段。置换气源16用于提供置换气体，以置换吸附罐2内的混合气体。仅使第二通道、第四通道处于连通状态；即可使置换气源16提供的置换气体依次通过第二球阀17、第二质量流量计18、第二电磁阀19、第一压力变送器8进入吸附罐2内，从而使吸附罐2内的混合气体通过第二通道排出。通过气体分析机构3监测吸附罐2排出的置换尾气的组成成分，当置换尾气中的置换气体含量达到规定值时，置换完成。在置换过程中，第二球阀17配合第二质量流量计18，可以实时监测并精细调控单位时间内流向其下游的置换气体的流量。此外，第二电磁阀19可以避免混合气体污染其上游的元器件，第一电磁阀7可以避免置换气体污染其上游的元器件。
进一步地，所述吸附罐2还通过第五通道与气体分析机构3连通；所述第五通道由吸附罐2到气体分析机构3，依次设有第四电磁阀20、真空微调阀21、第五质量流量计22、第三取样阀23；所述第五质量流量计22与第三取样阀23之间设有解吸气背压阀24。应当理解的是，仅使第五通道处于连通状态，则吸附罐2内的气体可通过第五通道流向气体分析机构3。解吸气背压阀24可以调控第五质量流量计22到气体分析机构3之间的气压，确保气体分析机构3稳定可靠地进行工作。
进一步地，所述吸附罐2还通过第六通道与气体分析机构3连通；所述第六通道由吸附罐2到气体分析机构3，依次设有第三电磁阀25、真空泵26、真空微调阀21、第五质量流量计22、第三取样阀23。应当理解的是，第六通道与第五通道具有共用的一段，真空微调阀21、第五质量流量计22、第三取样阀23设置在该段。第五通道与第六通道配合，可实现真空解吸。首先，仅使第五通道处于连通状态，即可使吸附罐2内的混合气体通过第五通道排出；当吸附罐2内的气压降低到满足真空泵26的入口压力要求时，使第五通道断开，仅使第六通道处于连通状态。如此，即可通过真空泵26对吸附罐2进行抽真空，从而实现真空解吸。在真空解吸过程中，第五质量流量计22可以实时监测吸附罐2排出的解吸尾气的质量；气体分析机构3可以实时监测吸附罐2排出的解吸尾气的组成成分，从而确定完成真空解吸的时间点。
进一步地，所述吸附罐2的周壁设有电热元件27；所述吸附罐2内设有供换热介质通过的盘管28，所述盘管28的两端从吸附罐2内穿出。应当理解的是，当吸附罐2内的吸附剂难以解吸时，可通过电热元件27或向盘管28通入高温换热介质来进行加热，以使吸附罐2内的吸附剂更容易实现真空解吸。在真空解吸后，还可向盘管28通入低温换热介质对吸附剂进行降温，以使吸附剂在进行下一轮的吸附测试时能更好地进行吸附。此外，当通过水蒸汽一类的置换气体进行置换时，当完成置换后，仅使第五通道处于连通状态，并向盘管28内通入低温换热介质，即可实现置换气体的冷凝。接着，仅使第五通道、第七通道处于连通状态，即可使吸附罐2内冷凝的置换气体排出。
进一步地，还包括冲洗气源29，所述冲洗气源29通过第七通道与吸附罐2连通；所述第七通道由冲洗气源29到吸附罐2，依次设有第三球阀30、第三质量流量计31、第五电磁阀32、第二压力变送器9。应当理解的是，第七通道与第二通道具有共用的一段，第二压力变送器9设置在该段。冲洗气源29用于提供冲洗气体，以对吸附罐2内的吸附剂进行冲洗，从而实现冲洗解吸。首先，仅使第五通道处于连通状态，使吸附罐2内的混合气体通过第五通道排出；当吸附罐2内的气压降低到满足冲洗解吸的气压要求时，仅使第五通道、第七通道处于连通状态；如此，即可使冲洗气源29提供的冲洗气体依次经过第三球阀30、第三质量流量计31、第五电磁阀32、第二压力变送器9进入吸附罐2，对吸附罐2内的吸附剂进行冲洗，并在冲洗后依次经过第四电磁阀20、真空微调阀21、第五质量流量计22、第三取样阀23到达气体分析机构3。在冲洗解吸过程中，第五质量流量计22可以实时监测吸附罐2排出的解吸尾气的质量；气体分析机构3可以实时监测吸附罐2排出的解吸尾气的组成成分，从而确定完成冲洗解吸的时间点。
进一步地，所述测温热电偶14安装于吸附罐2底部，并向上延伸；所述吸附罐2的顶部设有上接口、底部设有下接口；所述第二通道、第七通道共同与上接口连通，所述第一通道、第四通道、第五通道、第六通道共同与下接口连通。应当理解的是，本发明不仅可以按照吸附剂的实际使用条件测试吸附剂的动态吸附量，从而得到吸附过程中的吸附尾气组成成分变化曲线、温度变化曲线、压力变化曲线。还可以对吸附罐2内的吸附剂进行置换、真空解吸、冲洗解吸；得到置换过程中的置换尾气组成成分变化曲线、温度变化曲线、压力变化曲线，或得到真空解吸过程中的解吸尾气组成成分变化曲线、温度变化曲线、压力变化曲线，或得到冲洗解吸过程中的解吸尾气组成成分变化曲线、温度变化曲线、压力变化曲线。如此，本发明即可反复地、交替地对吸附剂进行吸附测试与置换/真空解吸/冲洗解吸测试，从而测定吸附剂的重复使用性能，并得到吸附剂在重复使用时的最优工艺过程与最优工艺参数。另一方面，本发明通过合理地分配元器件实现上述多种功能，使元器件得到了更加充分的利用，大大缩减了元器件的数量，降低了设备成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
包括测试气源（1）、吸附罐（2）、气体分析机构（3）；
所述测试气源（1）通过第一通道与吸附罐（2）连通；所述第一通道设有第一质量流量计（6）、第一电磁阀（7）、第一压力变送器（8）；
所述吸附罐（2）通过第二通道与气体分析机构（3）连通；所述第二通道设有第六电磁阀（10）、第四质量流量计（11）、尾气背压阀（12）、第二取样阀（13）；所述尾气背压阀（12）位于第四质量流量计（11）的下游；
所述吸附罐（2）内设有测温热电偶（14）。
2.根据权利要求1所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述第一通道由测试气源（1）到吸附罐（2），依次设置减压阀（4）、第一球阀（5）、第一质量流量计（6）、第一电磁阀（7）、第一压力变送器（8）；
所述第二通道由吸附罐（2）到气体分析机构（3），依次设置第二压力变送器（9）、第六电磁阀（10）、第四质量流量计（11）、第二取样阀（13）；
所述尾气背压阀（12）设于第四质量流量计（11）与第二取样阀（13）之间。
3.根据权利要求1或2所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述气体分析机构（3）包括气相色谱分析仪或红外线气体分析仪。
4.根据权利要求2所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述测试气源（1）通过第三通道与气体分析机构（3）连通；
所述第三通道由测试气源（1）到气体分析机构（3），依次设有减压阀（4）、第一球阀（5）、第一质量流量计（6）、第一电磁阀（7）、第一取样阀（15）。
5.根据权利要求2或4所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
还包括置换气源（16），所述置换气源（16）通过第四通道与吸附罐（2）连通；
所述第四通道由置换气源（16）到吸附罐（2），依次设有第二球阀（17）、第二质量流量计（18）、第二电磁阀（19）、第一压力变送器（8）。
6.根据权利要求5所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述吸附罐（2）还通过第五通道与气体分析机构（3）连通；
所述第五通道由吸附罐（2）到气体分析机构（3），依次设有第四电磁阀（20）、真空微调阀（21）、第五质量流量计（22）、第三取样阀（23）；
所述第五质量流量计（22）与第三取样阀（23）之间设有解吸气背压阀（24）。
7.根据权利要求6所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述吸附罐（2）还通过第六通道与气体分析机构（3）连通；
所述第六通道由吸附罐（2）到气体分析机构（3），依次设有第三电磁阀（25）、真空泵（26）、真空微调阀（21）、第五质量流量计（22）、第三取样阀（23）。
8.根据权利要求7所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述吸附罐（2）的周壁设有电热元件（27）；
所述吸附罐（2）内设有供换热介质通过的盘管（28），所述盘管（28）的两端从吸附罐（2）内穿出。
9.根据权利要求7所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
还包括冲洗气源（29），所述冲洗气源（29）通过第七通道与吸附罐（2）连通；
所述第七通道由冲洗气源（29）到吸附罐（2），依次设有第三球阀（30）、第三质量流量计（31）、第五电磁阀（32）、第二压力变送器（9）。
10.根据权利要求9所述的气体吸附剂动态测试装置，其特征在于：
所述测温热电偶（14）安装于吸附罐（2）底部，并向上延伸；
所述吸附罐（2）的顶部设有上接口、底部设有下接口；所述第二通道、第七通道共同与上接口连通，所述第一通道、第四通道、第五通道、第六通道共同与下接口连通。
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