一種在線式氣體分析裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種在線式氣體分析裝置及方法，用于分析各種過程氣體的成分和濃度，特別是在線測量和分析高壓環境中氣體成分和濃度，其中該裝置包括高壓氣源、采樣模塊、安全閥、分流模塊、第一閥門、限流器、第二閥門、分析模塊、止回閥、吸收器、減壓閥、標準氣源和加熱器，使用該裝置的方法包括以下步驟：系統抽本底、調節采樣氣體流量、氣體分析測試、采樣氣體抽除、關閉氣體分析裝置。采用該裝置對高壓氣體進行自動在線分析，顯著提高了采樣氣體量，消除了氣體采樣時的分子歧視效應，有效抵消限流裝置的氣體選擇性，能夠動態、實時、準確地反映高壓氣體的氣體成分及濃度，并自帶校準功能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種氣體分析裝置及方法，尤其適用于高壓氣體的在線分析。
技術介紹
在工業生產領域中，常常需要分析各種過程氣體的成分和濃度。比如在尿素合成中，需要使合成塔內的氨氣和二氧化碳的比例保持在一定范圍內，為此需要分析氨氣和二氧化碳的濃度。這種反應過程通常是在高壓環境下進行，如150個大氣壓以上，這就需要一種能測量高壓環境中氣體成分和濃度的裝置和方法。再如，氣體激光器在工業上具有廣泛的應用，其工質往往是純氣或混合氣體。工質的工作壓力范圍較寬，如2～6個大氣壓。氣體激光器的性能與工質氣體的成分與濃度，以及工質中的污染性氣體含量密切相關。為了深入研究氣體工質的成分及濃度、非金屬材料引入的氣體雜質以及氣體在放電過程中的反應產物等因素對激光器性能的影響，需要實時分析氣體激光器放電腔內的氣體成分及濃度。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種在線式氣體分析裝置及方法，用于分析各種過程氣體的成分和濃度，特別是在線測量和分析高壓環境中氣體成分和濃度的裝置和方法。根據本專利技術實施例的一個方面，提供了一種在線式氣體分析裝置，用于分析各種過程氣體的成分和濃度，所述在線式氣體分析裝置包括高壓氣源、采樣模塊、安全閥、分流模塊、第一閥門、限流器、第二閥門、分析模塊、止回閥、吸收器、第一減壓閥、標準氣源和加熱器。優選地，所述采樣模塊依次包括第二減壓閥、過濾器、調節閥和截止閥，所述第二減壓閥將高壓氣體減壓到常壓，所述過濾器用于過濾氣體中的顆粒雜質，所述調節閥用于調節氣體流量，所述截止閥可起到較好的通斷氣流作用。優選地，所述分流模塊包括分流室、第一真空計、第一電磁閥、第一機械泵，所述第一真空計與所述分流室連接，用于監控所述分流室的真空度，其是全量程真空計或不同量程真空計的組合，所述第一機械泵通過所述第一電磁閥與所述分流室連接，所述第一機械泵用于對所述分流室抽真空，采樣模塊的絕大部分采樣氣流被第一機械泵抽走，較少部分采樣氣流通過所述第一閥門、所述限流器流向分析室，所述第一機械泵與所述調節閥配合，獲得較大的采樣氣體流量，并在所述分流室獲得合適的真空度，當所述第一機械泵對所述分流室抽真空時，所述第一機械泵與所述第一電磁閥設置為聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態。優選地，所述分析模塊包括分析室、第二真空計、氣體分析器、插板閥、分子泵、第二電磁閥、第二機械泵，所述第二真空計連接在所述分析室上，用于監控所述分析室的真空度，以決定所述氣體分析器能否安全開啟，所述第二真空計是全量程真空計或不同量程真空計的組合，所述氣體分析器用于對引入所述分析室內的采樣氣體進行分析測試，其是四極質譜計或者其它類型的氣體分析儀器，所述分子泵作為主抽泵，通過所述插板閥與所述分析室連接，所述第二機械泵作為前級泵，通過所述第二電磁閥與所述分子泵的另一端連接，所述第二機械泵與所述第二電磁閥設置為聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態，所述分子泵和所述第二機械泵構成所述分析室的抽氣泵組。優選地，在所述分子泵與所述分析室之間，設置包括第三閥門和限流孔在內的真空抽氣支路。優選地，其中所述安全閥連接在所述第二減壓閥與所述過濾器之間的氣體管道上，當所述第二減壓閥誤操作而產生較高壓力時，所述安全閥自動開啟以泄氣減壓，避免損害所述過濾器或所述調節閥等器件，所述分析模塊通過所述第二閥門與所述分流模塊連接，也通過所述第一閥門、所述限流器與所述分流模塊連接，所述限流器是小孔、毛細管或者微調閥，所述第二閥門是插板閥、擋板閥或蝶閥，所述第一機械泵和所述第二機械泵的排氣管道上設置所述止回閥，所述吸收器設置在排氣管道末端，所述分流室和所述分析室設置所述加熱器。優選地，所述標準氣源通過所述第一減壓閥連接在所述第二減壓閥與所述過濾器之間的氣體管道上，所述標準氣源為具有確定濃度的多種氣體混合物，其中Kr：Ar：Ne：He＝20：10：2：1，所述第一減壓閥將所述標準氣源的高壓氣體減壓到1.0～1.5個大氣壓，所述標準氣源通過所述第一減壓閥連接在所述第二減壓閥與所述過濾器之間的氣體管道上。根據本專利技術實施例的一個方面，提供了一種使用在線式氣體分析方裝置來分析過程氣體成分和濃度的在線式氣體分析方法，所述在線式氣體分析方法包括以下步驟：A系統抽本底；B調節采樣氣體流量；C氣體分析測試；D采樣氣體抽除；E關閉氣體分析裝置。優選地，該方法中，系統抽本底步驟包括：關閉第二減壓閥，全開調節閥，打開截止閥、開啟第一真空計，關閉第一電磁閥和第一機械泵，打開第二閥門，開啟第二真空計，氣體分析器關閉，打開插板閥，分子泵關閉，開啟第二電磁閥和第二機械泵對氣體分析裝置抽真空，當分析室內真空度小于200Pa時，開啟分子泵，當分析室內真空度滿足要求后，開啟氣體分析器，以實時監測系統本底，如果氣體分析器監測到系統本底很干凈，沒有污染性氣體，則連續抽真空直至獲得良好的系統本底，否則即開啟加熱器對真空室進行烘烤除氣，以消除或減輕污染，直至獲得良好的系統本底；調節采樣氣體流量步驟包括：當獲得良好的系統本底后，關閉氣體分析器，關閉第二閥門和第一閥門，打開第一電磁閥和第一機械泵，調節閥關至最小流量，開啟第二減壓閥至合適壓力，確認系統工作正常后，將調節閥的開度緩慢地逐漸調大，直至分流室獲得合適真空度；氣體分析測試步驟包括：打開第一閥門，通過限流器將采樣氣流引入分析室，當分析室內獲得合適真空度后，開啟氣體分析器，對采樣氣體進行分析測試；采樣氣體抽除步驟包括：測試完畢后，關閉第二減壓閥，全開調節閥，關閉第一電磁閥和第一機械泵，打開第二閥門，繼續對氣體分析裝置抽真空；如果氣體分析器監測到系統沒有污染性氣體，則連續抽真空直至獲得良好的系統本底，否則即開啟加熱器對真空室進行烘烤除氣，以消除或減輕污染，直至獲得良好的系統本底；關閉氣體分析裝置步驟包括：采樣氣體排除完畢后，關閉氣體分析裝置，使其保持真空狀態，以利于下一次測試時獲得良好的系統本底。優選地，該方法包括利用標準氣源內的標準氣體對裝置進行定期校準，將標準氣體通過采樣模塊、分流模塊、第一閥門、限流器引入到分析室中，利用氣體分析器對標準氣體進行分析，如果分析出的氣體成分和濃度與標準氣體一致，則表示氣體分析裝置通過校準，可進行氣體分析，如果分析出的氣體成分和濃度與標準氣體不一致，則需對氣體分析裝置進行調試，直至滿足校準要求，氣體分析裝置的調試<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在線式氣體分析裝置，用于分析各種過程氣體的成分和濃度，其特征在于，所述在線式氣體分析裝置包括高壓氣源(1)、采樣模塊(2)、安全閥(3)、分流模塊(4)、第一閥門(5)、限流器(6)、第二閥門(7)、分析模塊(8)、止回閥(9)、吸收器(10)、第一減壓閥(11)、標準氣源(12)和加熱器，其中，所述高壓氣源(1)與所述采樣模塊(2)相連接，所述采樣模塊(2)另一端連接所述分流模塊(4)，所述分流模塊(4)的另一端通過所述第二閥門(7)或者通過所述第一閥門(5)和所述限流器(6)與所述分析模塊(8)相連接。

【技術特征摘要】
1.一種在線式氣體分析裝置，用于分析各種過程氣體的成分和
濃度，其特征在于，所述在線式氣體分析裝置包括高壓氣源(1)、采
樣模塊(2)、安全閥(3)、分流模塊(4)、第一閥門(5)、限流器(6)、
第二閥門(7)、分析模塊(8)、止回閥(9)、吸收器(10)、第一減壓閥
(11)、標準氣源(12)和加熱器，其中，所述高壓氣源(1)與所述采樣
模塊(2)相連接，所述采樣模塊(2)另一端連接所述分流模塊(4)，所
述分流模塊(4)的另一端通過所述第二閥門(7)或者通過所述第一閥
門(5)和所述限流器(6)與所述分析模塊(8)相連接。
2.如權利要求1所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其
中所述采樣模塊(2)依次包括第二減壓閥(201)、過濾器(202)、調節
閥(203)和截止閥(204)，所述第二減壓閥(201)將高壓氣體減壓到常
壓，所述過濾器(202)用于過濾氣體中的顆粒雜質，所述調節閥(203)
用于調節氣體流量，所述截止閥(204)起到通斷氣流作用。
3.如權利要求1所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其
中所述分流模塊(4)包括分流室(401)、第一真空計(402)、第一電磁
閥(403)、第一機械泵(404)，所述第一真空計(402)與所述分流室
(401)連接，用于監控所述分流室(401)的真空度，所述第一機械泵
(404)通過所述第一電磁閥(403)與所述分流室(401)連接，所述第一
機械泵(404)用于對所述分流室(401)抽真空，當所述第一機械泵
(404)對所述分流室(401)抽真空時，所述第一機械泵(404)與所述第

\t一電磁閥(403)設置為聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態。
4.如權利要求1所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其
中所述分析模塊(8)包括分析室(801)、第二真空計(802)、氣體分析
器(803)、插板閥(804)、分子泵(805)、第二電磁閥(806)、第二機
械泵(807)，所述第二真空計(802)連接在所述分析室(801)上，所述
氣體分析器(803)連接在所述分析室(801)上，用于對引入所述分析
室(801)內的采樣氣體進行分析測試，所述分子泵(805)作為主抽泵，
通過所述插板閥(804)與所述分析室(801)連接，所述第二機械泵
(807)作為前級泵，通過所述第二電磁閥(806)與所述分子泵(805)的
另一端連接，所述第二機械泵(807)與所述第二電磁閥(806)設置為
聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態，所述分子泵(805)和所
述第二機械泵(807)構成所述分析室(801)的抽氣泵組。
5.如權利要求4所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其
中在所述分子泵(805)與所述分析室(801)之間，設置包括第三閥門
(808)和限流孔(809)的真空抽氣支路。
6.如權利要求1所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其
中所述安全閥(3)連接在所述第二減壓閥(201)與所述過濾器(202)
之間的氣體管道上，所述分析模塊(8)通過所述第二閥門(7)與所述<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王魁波，劉斌，丁金濱，吳曉斌，陳進新，齊威，沙鵬飛，周翊，王宇，趙江山，
申請(專利權)人：中國科學院光電研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11