CN216537843U

CN216537843U - 一种配制氮和乙烯电子混合气的装置

Info

Publication number: CN216537843U
Application number: CN202123385703.5U
Authority: CN
Inventors: 陈剑军; 聂俊国; 温海涛
Original assignee: Suzhou Jinhong Gas Co Ltd
Current assignee: Jinhong Gas Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-12-30

Abstract

本实用新型涉及一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，包括：第一钢瓶、第二钢瓶和第三钢瓶，所述第一钢瓶设置有乙烯流通管路；所述第二钢瓶设置有氮气流通管路；所述第三钢瓶的设置有气体管道，所述气体管道与所述乙烯流通管路和所述氮气流通管路连通；所述气体管道上从靠近所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧向远离所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧依次设置有第一放空管路、第二压力变送器、第四阀门和测试管路。本实用新型通过将气体所需的量换算为压力来进行充气混合，不受天平的量程限制，能够实现配制500PPb以下的高精度混合气；通过实时分析乙烯含量，并通过加压或放压以实现配制高精度混合气，提高配制精度。

Description

一种配制氮和乙烯电子混合气的装置

技术领域

本实用新型涉及混合气体配制技术领域，具体涉及一种配制氮和乙烯电子混合气的装置。

背景技术

目前，混合气体具有高度均匀性、稳定性、量值准确性的特点，现有技术中，通常使用称量法制备混合气体，例如：中国专利CN203635082U、CN204768546U和CN104959049A等，均公开了采用称量法制备混合气体的制备装置，该类装置一般均包括干路压力表、放空阀门、真空控制部件和设置在称量天平上的待充气瓶，该方法只能够配制天平能够计量到的含量，对于乙烯占全部的浓度只有500PPb以下时，天平难以测得，最终使得配气瓶内的乙烯多于所需的配气量，影响混合气体的充装精度。

因此，针对上述问题，设计一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，通过将所需的量换算为压力来进行充气混合，通过分析装置实时分析乙烯含量，并通过加压和放压以实现配制500PPb以下的高精度混合气，提高配制精度，对本领域技术人员来说是有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种配制氮和乙烯电子混合气的装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，包括：

第一钢瓶，所述第一钢瓶用于存储乙烯，所述第一钢瓶的顶部设置有乙烯出口及与乙烯出口连接的乙烯流通管路；

第二钢瓶，所述第二钢瓶用于存储氮气，所述第二钢瓶的顶部设置有氮气出口及与氮气出口连接的氮气流通管路；

第三钢瓶，所述第三钢瓶用于制备混合气，所述第三钢瓶的顶部设置有气体入口及与所述气体入口连通的气体管道，所述气体管道与所述乙烯流通管路和所述氮气流通管路连通；所述气体管道上从靠近所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧向远离所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧依次设置有第一放空管路、第二压力变送器、第四阀门和测试管路。

优选地，所述第一放空管路包括与所述气体管道连通的第一气体排空管道和设置在所述第一气体排空管道上的第三阀门。

优选地，所述测试管路包括与所述气体管道连通的第二放空管路、与所述第二放空管路连通的分析管路和第一压力变送器。

优选地，所述第二放空管路包括与所述气体管道连通的第二气体排空管道和设置在所述第二气体排空管道上的第五阀门。

优选地，所述第一压力变送器设置在所述第二放空管路和所述分析管路的连通处。

优选地，所述第一压力变送器和所述第二压力变送器的量程为1kPa～15MPa。

优选地，所述分析管路包括分析管道和设置在分析管道上的第六阀门。

优选地，所述分析管道的一端与所述第二气体排空管道连通，另一端连接有分析设备。

优选地，所述乙烯流通管路上设置有第一阀门。

优选地，所述氮气流通管路上设置有第二阀门。

优选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门包括电磁阀、单向阀、调节阀中的一种或其结合。

优选地，第一钢瓶中存储的乙烯的纯度≥99.999％；所述第二钢瓶中存储的氮气的纯度≥99.999％。

优选地，所述第一钢瓶、第二钢瓶、第三钢瓶在使用前均经过烘干、置换处理。

优选地，本申请所述的配制氮和乙烯电子混合气的装置的使用方法为：

S1、确定乙烯在全部混合气中的占比；

S2、计算含该乙烯占比的混合气中氮气的含量；

S3、再根据步骤S2中计算所得氮气的含量反推算出这部分氮气在钢瓶中的压力；将此部分氮气从第二钢瓶通过氮气流通管路和气体管道流入第三钢瓶中；

S4、计算含该乙烯占比的混合气中乙烯的含量；

S5、再根据步骤S4中计算所得乙烯的含量反推算出这部分乙烯在钢瓶中的压力；将此部分乙烯从第一钢瓶通过乙烯流通管路和气体管道流入第三钢瓶中；

S6、通过分析管道上连接的分析装置分析第三钢瓶中乙烯的含量；

S7、根据S6中所得的分析结果通过第二气体排空管道放空或二次充压，使第三钢瓶中乙烯含量达到步骤S1中要求的乙烯占比。

上文中，所述步骤S2-S5中的计算公式为：

α＝{1+(0.37464+1.5422ω-0.26992ω²)(1-Tr^0.5)}²

式中，P为体系压力；Vm为摩尔体积；a，b分别为引力和斥力参数；R为通用气体常数；T为体系温度；α为温度函数；Pc为临界压力；Tc为临界温度；ω为偏心因子；Tr为对比温度，Tr＝T/Tc。

由于上述技术方案运用，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型通过将气体所需的量换算为压力，通过压力变送器对气体压力进行精确计量来进行充气混合，不受天平的量程限制，能够实现配制500PPb以下的高精度混合气；通过设置分析装置、第二放空管路、第一钢瓶、第二钢瓶配合，实时分析乙烯含量，并通过加压或放压以实现配制高精度混合气，提高配制精度；

2.本实用新型通过将氮气和乙烯的管路分离并通过各自的阀门对其进行控制，可有效防止交叉污染，通过设置第一排空管路可将气体管道中的多余气体排空，防止其回流污染第一钢瓶和第二钢瓶；

3.本实用新型通过简单的结构实现高精度混合气体配制，使用方便，提高了混合精度和混合效率，满足生产使用的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的一些附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例一的整体结构示意图。

其中，1、第一钢瓶；2、乙烯流通管路；3、第二钢瓶；4、氮气流通管路；5、第三钢瓶；6、气体管道；7、第一放空管路；8、第二压力变送器；9、第四阀门；10、测试管路；11、第三阀门；12、第二放空管路；13、分析管路；14、第一压力变送器；15、第五阀门；16、第六阀门；17、第一阀门；18、第二阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例主要介绍一种配制氮中100PPb乙烯的电子混合气的装置，所述装置包括：

第一钢瓶1，所述第一钢瓶用于存储乙烯，所述第一钢瓶的顶部设置有乙烯出口及与乙烯出口连接的乙烯流通管路2；

第二钢瓶3，所述第二钢瓶用于存储氮气，所述第二钢瓶的顶部设置有氮气出口及与氮气出口连接的氮气流通管路4；

第三钢瓶5，所述第三钢瓶用于制备混合气，所述第三钢瓶的顶部设置有气体入口及与所述气体入口连通的气体管道6，所述气体管道与所述乙烯流通管路和所述氮气流通管路连通；所述气体管道上从靠近所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧向远离所述第一钢瓶和第二钢瓶的一侧依次设置有第一放空管路7、第二压力变送器8、第四阀门9和测试管路10。

进一步的，所述第四阀门用于控制所述气体管道上气体的流通量；所述第二压力变送器用于监测气体管道上的压力并将其转换为信号。

进一步的，所述第一放空管路包括与所述气体管道连通的第一气体排空管道和设置在所述第一气体排空管道上的第三阀门11，所述第三阀门用于控制所述第一气体排空管道上气体的流通量。

进一步的，所述测试管路包括与所述气体管道连通的第二放空管路12、与所述第二放空管路连通的分析管路13和第一压力变送器14，所述第一压力变送器用于检测第二放空管路上的压力并将其转换为信号。

进一步的，所述第二放空管路包括与所述气体管道连通的第二气体排空管道和设置在所述第二气体排空管道上的第五阀门15，所述第五阀门用于控制所述第二气体排空管道上气体的流通量。

进一步的，所述第一压力变送器设置在所述第二放空管路和所述分析管路的连通处。

进一步的，所述第一压力变送器和所述第二压力变送器的量程为1kPa～15MPa。

进一步的，所述分析管路包括分析管道和设置在分析管道上的第六阀门16，所述第六阀门用于控制所述分析管道上气体的流通量。

进一步的，所述分析管道的一端与所述第二气体排空管道连通，另一端连接有分析设备。

进一步的，所述乙烯流通管路上设置有第一阀门17，所述第一阀门用于控制所述乙烯流通管路上乙烯的流通量。

进一步的，所述氮气流通管路上设置有第二阀门18，所述第二阀门用于控制所述氮气流通管路上氮气的流通量。

进一步的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门包括电磁阀、单向阀、调节阀中的一种或其结合。

进一步的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门均单向阀。

进一步的，所述第一钢瓶、第二钢瓶、第三钢瓶在使用前均经过烘干、置换处理。

进一步的，所述第一钢瓶中存储的乙烯的压力为8MPa，乙烯的纯度≥99.999％；所述第二钢瓶中存储的氮气的压力为13MPa，氮气的纯度≥99.999％。

进一步的，本申请还包括控制系统，所述第二压力变送器、第一压力变送器、分析装置与所述控制系统电性连接。所述控制系统用于接收所述第二压力变送器监测到的气体管道上的压力转换成的信号、接收所述第一压力变送器检测到的第二放空管路上的压力转换成的信号、接收分析装置分析的结构，并根据接收的数据控制对第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门进行控制以调节第三钢瓶中的压力。

上文中，本申请所述的配制氮中100PPb乙烯电子混合气的装置的使用方法为：

S11、计算含100PPb乙烯的氮气中氮气的含量；再根据步骤S11中计算所得氮气的含量反推算出这部分氮气在钢瓶中的压力；

S12、打开第二阀门和第四阀门，将此部分氮气从第二钢瓶通过氮气流通管路和气体管道流入第三钢瓶中，流通完毕后关闭第二阀门；

S13、计算含100PPb乙烯的氮气中乙烯的含量；再根据步骤S13中计算所得乙烯的含量反推算出这部分乙烯在钢瓶中的压力；

S14、打开第一阀门，将此部分乙烯从第一钢瓶通过乙烯流通管路和气体管道流入第三钢瓶中，流通完毕后关闭第一阀门和第四阀门；

S15、打开第六阀门，通过分析管道上连接的分析装置分析第三钢瓶中乙烯的含量；

S16、根据步骤S15中所得的分析结果通过第二气体排空管道放空或二次充压，使第三钢瓶中乙烯含量达到100PPb。

上文中，所述步骤S11-S14中的计算公式为：

α＝{1+(0.37464+1.5422ω-0.26992ω²)(1-Tr^0.5)}²

上文中，步骤S16中所述的二次充压为根据步骤S15所得的分析结果选择性重复步骤S12和/或S14，以调节第三钢瓶内压力。

上文中，混合气制备完成后，打开第三阀门将气体管道内的多余气体排出管道外。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述第一放空管路包括与所述气体管道连通的第一气体排空管道和设置在所述第一气体排空管道上的第三阀门。

3.如权利要求1所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述测试管路包括与所述气体管道连通的第二放空管路、与所述第二放空管路连通的分析管路和第一压力变送器。

4.如权利要求3所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述第二放空管路包括与所述气体管道连通的第二气体排空管道和设置在所述第二气体排空管道上的第五阀门。

5.如权利要求3所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述第一压力变送器设置在所述第二放空管路和所述分析管路的连通处。

6.如权利要求5所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述第一压力变送器和所述第二压力变送器的量程为1kPa～15MPa。

7.如权利要求4所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述分析管路包括分析管道和设置在分析管道上的第六阀门。

8.如权利要求7所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述分析管道的一端与所述第二气体排空管道连通，另一端连接有分析设备。

9.如权利要求1所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述乙烯流通管路上设置有第一阀门。

10.如权利要求1所述的一种配制氮和乙烯电子混合气的装置，其特征在于，所述氮气流通管路上设置有第二阀门。