CN2539167Y - 一种元素分析仪用裂解管 - Google Patents

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杨德凤
何沛
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China Petroleum and Chemical Corp
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Abstract

一种元素分析仪用裂解管，其特征在于该裂解管包括密封连接在一起的进样管和燃烧管，所述的燃烧管包括套在一起的内管(1)、中套管(2)和外管(3)，中套管(2)置于内管与外管之间，内管出口(9)与外管出口(10)的方向相同，中套管出口(8)与内管出口(9)方向相反，内管(1)伸出外管(3)的部分为气化管(5)，气化管(5)与外管(3)密封连接，所述的进样管包括导入管(20)和套在其入口一端外部的冷却设备，导入管(20)入口处设有密封盖(14)和载气入口(12)，冷却区内设有进样口(15)，导入管(20)气体出口(11)置于燃烧管的气化管(5)中。该裂解管适用于分析重油样品中的硫、氮、氯等杂质含量，允许的进样量大，分析下限低。

Description

一种元素分析仪用裂解管
技术领域
本发明为一种元素分析仪用裂解管，具体地说，是利用高温氧化裂解反应测定有机样品中微量元素含量的分析仪器所用的裂解管。
背景技术
在石化行业中，经常需要分析油样的杂质含量，特别是分析有机样品中的硫、氯、氮等元素的含量。可用于分析样品中总硫含量的仪器有微库仑仪和紫外荧光仪器。微库仑仪还能用于测定样品中的总氯含量。而样品中的氮含量需用化学发光分析仪测定。
上述仪器分析中，均需将样品进行高温氧化裂解，使其中的硫或氮元素转化为相应的氧化物，再对氧化物的量进行分析。分析氯含量时，需使样品中的氯元素转化为氯化氢后再进行滴定分析。
用微库仑仪测定硫元素含量的方法为：将样品在高温并有氧气的条件下充分燃烧，使其中的硫元素定量地转化为SO2气体，再用含I3 -离子的电解液滴定，滴定时发生如下化学反应： ，致使I3 -离子浓度降低，消耗的I3 -离子由电解阳极电生补充。测定整个反应过程所消耗的电量，根据法拉第电解定律即可求出样品中的总硫含量。
测定样品中的总氯含量的方法类似于上述硫含量的测定方法，区别在于燃烧后氯元素转化为HCl气体，所用的滴定反应为Cl-和Ag+的反应。
除微库仑法外，样品中的硫含量也可利用紫外荧光仪器进行测定。该方法先将样品燃烧后生成的SO2气体通入紫外荧光室，在荧光室内，SO2分子受到紫外线的照射后发生如下反应： ，生成的激发态二氧化硫分子SO2 *不稳定，会在短时间内以发射荧光的方式向基态跃迁： ，测定该过程中产生的荧光信号的强度即可间接测定样品中的总硫含量。
样品中的氮含量需用化学发光氮含量测定仪器测定。其原理是将样品在高温下充分燃烧，使其中的氮元素定量地转化为NO气体(少部分转化为NO2气体)，生成的NO气体由载气带入化学发光反应室后与其中的O3发生如下反应： ，生成的激发态二氧化氮分子NO2 *不稳定，会在短时间内以发射光子的形式向基态跃迁： ，测定该过程中产生的化学发光信号的强度即可间接测定样品中的总氮含量。
上述仪器测定过程中，均需使用高温裂解管，且裂解管的结构直接影响着仪器所允许的最大进样量及待测元素的转化率，因而也影响了测定方法的精密度、准确度、检测下限及分析速度等指标。现有的测定重质有机样品中微量元素含量的仪器所用的裂解管均为单层玻璃管，由于管子结构的限制，样品气通过时阻力较小，易发生不充分燃烧而生成积炭，故限制了进样量。进样量小会导致仪器在测定元素含量小于5ppm的样品时，难以达到令人满意的准确度和精密度，甚至无法检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于元素分析仪器的裂解管，该裂解管允许的进样量大，适用于对重油样品进行元素分析。
我们发现，将裂解管的燃烧管设计成三层套管结构，可以延长反应时间，使反应更充分，因而可以提高样品的容量。此外，将进样管气体出口直径缩小，可使样品气均匀通入燃烧管充分燃烧，满足低杂质含量样品的分析需要。
本实用新型的优点是燃烧管采用三层套管结构，增大了气流阻力，避免了沟流现象，延长了样品在燃烧管中的停留时间，因而样品能更加充分地和氧气反应，使氧化反应更趋近于化学平衡状态，进而提高样品的转化率。在同样的氧气和载气流量条件下，允许的进样量更大，故可进一步降低检测下限值，提高仪器的灵敏度、准确度和精密度，使现有元素分析仪能够应用于硫、氮含量更低的重质油样品的分析。此外，将裂解管设计为进样管和燃烧管两部分，既可避免裂解管长度过大又可简化裂解管的加工工艺。
附图说明
图1为本实用新型燃烧管结构示意图。
图2为本实用新型进样管结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的元素分析仪用裂解管包括连接在一起的进样管和燃烧管，所述的燃烧管包括套在一起的内管、中套管和外管，中套管置于内管与外管之间，内管出口与外管出口的方向相同，中套管出口与内管出口方向相反，内管伸出外管的部分为气化管，气化管与外管密封连接，气化管入口处设有氧气入口；所述的进样管包括导入管和套在其入口一端外部的冷却设备，导入管入口处设有密封盖和载气入口，冷却区内设有进样口，导入管气体出口置于燃烧管的气化管中。
所述的导入管内设有样品杯移动装置，该装置包括依次连接在一起的移动杆、连杆和载舟，移动杆穿过密封盖。载舟和连杆为一整体，其材质选自耐高温材质，优选石英玻璃。移动杆的材质选自硬度较大的金属丝，以使载舟易于移动，优选不锈钢丝。
上述燃烧管和进样管可通过内、外磨口密封连接。如在气化管入口外部设外磨接口，在靠近导入管气体出口一端的外部设内磨接口，也可以是相反。必要时可在两磨口之间加密封圈。所述磨口形状优选半球形。
所述的套在导入管外部的冷却设备优选冷却管。其作用是使一部分导入管既冷却区处在较低温度下，以便从选样口放入常温下为液体的分析样品，同时还有助于样品杯从高温区撤出后能迅速冷却，缩短分析周期。
所述导入管气体出口直径应尽可能小，以增大气体阻力，使样品挥发后缓慢地进入燃烧管，从而提高样品的进样量。反之，导入管气体出口直径过大，增大样品量时，样品将瞬间挥发并进入燃烧管引起爆燃而发生积炭现象。优选的气体出口直径为0.5～2.5毫米。
所述燃烧管的内管、中套管和外管之间设有固定结，其材质与裂解管的材质相同。固定结的设置用以保证燃烧管的三层套管连为一体。所述裂解管的材质可选耐高温、耐腐蚀的材料，优选石英玻璃。
所述燃烧管内管的出口可为圆孔形，较为优选的开口形状为一字形、十字形或米字形的狭缝，更为优选的开口形状为十字形狭缝。狭缝开口可增大气体阻力，使样品在内管中更充分地进行反应，同时还可使喷射到中套管中的样品更加均匀，从而使样品的燃烧更平稳。
所述燃烧管的中套管出口形状为敞口式，这样可使燃烧管的阻力不致过大。
所述燃烧管的外管出口的形状要根据所用仪器的类型来确定。当本发明裂解管用于微库仑仪时，外管出口为半球形外磨口且和微库仑滴定池的进气口内磨口相匹配；当本发明用于紫外荧光硫含量测定仪和化学发光氮含量测定仪时，外管出口可为直管，以便与脱水装置相连。
本实用新型提供的裂解管适用于通过氧化反应将样品中待测元素转化为能被检测的物质，进而测定其含量的仪器。具体地说，适用于微库仑仪、紫外荧光硫含量测定仪、化学发光氮含量测定仪等仪器的裂解管。
下面结合附图详细说明本实用新型。
由图1可知，本实用新型裂解管的燃烧管包括套在一起的内管1、中套管2和外管3，中套管2置于内管与外管之间，内管出口9与外管出口10的方向相同，中套管出口8与内管出口9方向相反，内管1伸出外管3的部分为与外管3密封连接的气化管5，气化管5的直径大于内管1的直径，以增大样品气化空间。气化管5入口处设有氧气入口6，氧气入口6方向垂直于气化管5入口方向，气化管5入口外部设有外磨接口4，内管1、中套管2和外管3之间设有固定结13。
由图2可知，本实用新型裂解管的进样管包括导入管20和套在其入口一端外部的冷却管19，导入管20入口处设有密封盖14和载气入口12，载气入口12与导入管20相互垂直，冷却区内设有进样口15，导入管20靠近气体出口11一侧的外部设有内磨接口7。导入管20内设有样品杯移动装置，由依次连接在一起的移动杆16、连杆17和载舟18组成，其中的移动杆16穿过密封盖14，并可在导入管20内自由移动。
本实用新型裂解管是将导入管20插入燃烧管中，使气体出口11处于气化管5中，通过内磨接口7和外磨接口4密封连接而得。
本实用新型裂解管的使用方法为：先将裂解管升温至所需的反应温度并稳定仪器。由载气入口12通入载气，所用载气为惰性气体，如氩气、氮气或氦气等，由氧气入口6通入氧气。将适量待测样品放入样品杯中，并通过进样口15将样品杯放入载舟18中，然后匀速推动移动杆16将载舟18送至气化管5中，使样品气化。同时将载气通入载气入口12。气化后的样品由载气带入内管1。样品气和氧气在内管1中发生氧化反应，反应气穿过内管1进入中套管12，再进入外管3。样品在经过燃烧管的高温区反应后，其中的待测元素转化为能被检测的物质，如测定硫元素时转化为SO2气体，测定氯元素时转化为HCl气体。反应后的气体混合物由燃烧管外管出口10进入微库仑仪的滴定池，进行相关元素的滴定检测反应。当测定硫含量时，用I- 3溶液进行滴定；测定氯含量时，用Ag+溶液进行滴定。通过测定整个滴定过程的耗电量即可算出样品中的总硫含量或总氯含量。

Claims (7)

1、一种元素分析仪用裂解管，其特征在于该裂解管包括密封连接在一起的进样管和燃烧管，所述的燃烧管包括套在一起的内管(1)、中套管(2)和外管(3)，中套管(2)置于内管与外管之间，内管出口(9)与外管出口(10)的方向相同，中套管出口(8)与内管出口(9)方向相反，内管(1)伸出外管(3)的部分为气化管(5)，气化管(5)与外管(3)密封连接，气化管(5)入口处设有氧气入口(6)；所述的进样管包括导入管(20)和套在其入口一端外部的冷却设备，导入管(20)入口处设有密封盖(14)和载气入口(12)，冷却区内设有进样口(15)，导入管(20)气体出口(11)置于燃烧管的气化管(5)中。
2、按照权利要求1所述的裂解管，其特征在于导入管(20)内设有样品杯移动装置，该装置包括依次连接在一起的移动杆(16)、连杆(17)和载舟(18)，移动杆(16)穿过密封盖(14)。
3、按照权利要求1或2所述的裂解管，其特征在于气化管(5)入口外部设外磨接口(4)，靠近导入管(20)气体出口(11)一端的外部设有内磨接口(7)，燃烧管和进样管由外磨接口(4)和内磨接口(7)密封连接。
4、按照权利要求1或2所述的裂解管，其特征在于所述的冷却设备为冷却管(19)。
5、按照权利要求1或2所述的裂解管，其特征在于导入管(20)的气体出口(11)直径为0.5～2.5毫米。
6、按照权利要求1或2所述的裂解管，其特征在于所述燃烧管的内管(1)、中套管(2)和外管(3)之间设有固定结(13)。
7、按照权利要求1或2所述的裂解管，其特征在于燃烧管内管(9)的出口形状为圆孔形或者一字形、十字形、米字形的狭缝。
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