一種氣體淨化器及其分子篩的再生方法
2023-07-28 16:32:51
專利名稱：一種氣體淨化器及其分子篩的再生方法
技術領域：
本發明涉及氣體分析技術領域，尤其涉及一種氣體淨化器及其分子篩再生方法。
背景技術：
當前在工業現場或實驗室中經常會用氣體分析儀器來進行氣體分析，在使用上述 氣體分析儀器進行氣體分析之前，都會使用氣體淨化器來淨化所要進行分析的氣體，以保 證所要進行分析的氣體成分中的有害雜質減少到合理的範圍以內。淨化所要分析的氣體通常使用帶有分子篩的氣體淨化器，如圖1所示為現有技術 中常用的氣體淨化器結構示意圖，該帶有分子篩的氣體淨化器包括一氣體淨化器腔體12， 該腔體一端設有氣體入口 11，另一端設有氣體出口 14，該氣體淨化器腔體12內安裝具有吸 附特性的分子篩13，淨化氣體時通過連通在氣體淨化器腔體一端的氣體入口把待分析氣體 導入氣體淨化器腔體12內，使用分子篩13吸附的特性，吸附待分析氣體中少量的氣體雜質 (如C02，H2O, CnHm等)，使得待分析氣體成分中氣體雜質含量減少到合理範圍內，再通過連 接氣體淨化器腔體12另一端的氣體出口 14導出，得到淨化後用於分析的氣體。上述氣體 淨化器中所述氣體入口為採用氣體淨化器淨化分析儀器所使用的待分析氣體的入口，所述 氣體出口為採用氣體淨化器淨化分析儀器所使用的待分析氣體的出口，在後面文中所涉及 的氣體入口、氣體出口均為此限定。在使用上述帶有分子篩的氣體淨化器連續淨化氣體一段時間後，氣體淨化器中的 分子篩吸附雜質就會達到飽和，失去其淨化功能。此時需要將氣體淨化器裡的分子篩取出 來，放到分子篩再生專用的高溫烘箱裡進行高溫再生，高溫再生後再把分子篩安裝回氣體 淨化器內，之後氣體淨化器才能繼續進行氣體淨化。現有技術中經常使用的這種帶有分子篩的氣體淨化器其分子篩再生過程需要先 將分子篩取出來，取出來的分子篩經過專用高溫設備再生後還要再安裝回氣體淨化器內， 更換的過程很麻煩。同時在現實中進行氣體分析所使用的氣體淨化器需要長期運行，這種 分子篩的再生操作過程會影響到氣體分析系統的正常運行。最後這種分子篩在拆卸再生並 重新安裝過程中很難保證再生後的分子篩不和空氣中的C02，H2O等雜質接觸，這樣會使再 生後的分子篩不可避免的吸附進空氣中的雜質，使得分子篩重新安裝回氣體淨化器後所起 的吸附作用大大降低，從而降低了氣體淨化器的效用。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種氣體淨化器及其分子篩再生方法，以使得 在氣體分析過程中所使用的氣體淨化器不需拆卸分子篩即可完成再生，簡化了分子篩再生 的過程。為實現上述目的，本發明實施例提供了一種氣體淨化器，包括氣體淨化器腔體，其 中氣體淨化器腔體一端設有氣體入口，另一端設有氣體出口，淨化器腔體內部填充具有吸 附特性的分子篩，在氣體淨化器腔體外壁裝有加熱裝置，同時包括一溫度傳感器，該溫度傳感器的測溫探頭插入到氣體淨化器腔體內分子篩內部，還包括一個分別與加熱裝置和溫度 傳感器相連接的控制器，該控制器控制加熱裝置給分子篩加熱並通過與其相連的溫度傳感 器返回測溫探頭所探測到的溫度，當此溫度達到分子篩再生所需溫度後，控制器觸發加熱 裝置維持此溫度加熱一段時間，之後控制器控制在氣體淨化器腔體上的氣體入口和氣體出 口中的一個向氣體淨化器腔體內通入氣體並通過氣體入口和氣體出口中的另一個排出。本發明實施例還提供一種使用上述氣體淨化器實現其分子篩再生的方法，該方法 包括通過控制器啟動加熱裝置給氣體淨化器腔體加熱，並通過與控制器相連的溫度傳 感器返回其測溫探頭探測到加熱溫度達到分子篩再生所需溫度；加熱溫度至分子篩再生所需溫度後，控制器觸發加熱裝置繼續加熱保持此溫度一 段時間直至分子篩與雜誌徹底分離，之後控制器控制關閉加熱裝置；同時控制器控制在氣體淨化器腔體上的氣體入口和氣體出口中的一個通入用來 吹掃分子篩高溫分離狀態下雜質的氣體至氣體淨化器腔體內，通過氣體淨化器腔體上的氣 體出口和氣體入口中的另一個排出，整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體慢慢冷卻。由此可見，根據本發明實施例提供的氣體淨化器及其分子篩的再生方法，利用分 子篩在高溫下與雜質分離的原理，在氣體淨化器腔體外壁直接裝有加熱裝置，通過控制器 控制其加熱分子篩使得分子篩與雜質處於分離狀態並通入氣體吹掃出雜質從而完成再生， 因此在分子篩再生過程中不需要再單獨取出分子篩用專用的設備高溫再生之後再安裝回 氣體淨化器腔體內，減少了此過程中不可避免的接觸到空氣中雜質對分子篩吸附效果的影 響。同時大大減少了使用人員對分子篩進行再生的工作量，又提高了氣體淨化器的使用效 率，也降低了再生分子篩的費用成本，實現了氣體淨化器中分子篩簡單快捷的再生和使用。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明 的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現有技術中常用的氣體淨化器的基本結構示意圖；圖2是本發明實施例一提供的氣體淨化器結構示意圖；圖3是本發明實施例二提供的氣體淨化器分子篩再生方法流程圖；圖4是本發明實施例三提供的氣體淨化器分子篩再生方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一如圖2所示，圖2是本發明提供的一種氣體淨化器的一個實施例的示意圖，該氣體淨化器包括一氣體淨化器腔體22。氣體淨化器腔體22—端設有氣體入口 21，另一端設有氣體出口 24，為了更好的保 證氣體入口進氣和氣體出口排氣的密閉性，可以在氣體入口 21和氣體出口 24各連接有卡 套接頭29，當然沒有連接卡套接頭也不影響本發明實施例的實施。淨化器腔體22內部填充 具有吸附特性的分子篩23，在氣體淨化器腔體22外壁裝有加熱絲25，加熱絲25連有加熱 電源27，溫度傳感器28的測溫探頭28a插入分子篩23內部，還包括一個分別與加熱電源 27和溫度傳感器28相連接的控制器20，該控制器20控制加熱電源27給分子篩23加熱並 通過與其相連的溫度傳感器28返回測溫探頭28a所探測到的溫度，當此溫度達到分子篩再 生所需溫度後觸發控制器20維持此溫度加熱一段時間，之後控制器20控制在氣體淨化器 腔體22上的氣體入口 21和氣體出口 24中的一個向氣體淨化器腔體內通入氣體並通過氣 體入口 21和氣體出口 24中的另一個排出。對於本發明來說，由於分子篩再生過程中加熱溫度比較高，氣體淨化器腔體22的 材料優選選用不鏽鋼的材質，氣體入口 21和氣體出口 24連接的卡套接頭也優選選用不鏽 鋼卡套接頭。以上氣體淨化器腔體、進氣口和出氣口連接的卡套接頭材料的選擇均不局限 於不鏽鋼，還可以是別的耐高溫材料。本實施例如圖2所示，為了降低在加熱過程中被加熱的氣體淨化器對外部環境的 熱輻射，提高加熱效果，可以在加熱絲25外部包裹有保溫層26，該保溫層的材料優選為玻 璃棉，還可以是別的保溫材料。本發明如圖2所示的氣體淨化器腔體22為軸對稱結構體，具體結構不局限於圓柱 體，還可以是截面為矩形的長方體等結構。該氣體淨化器可以採用如下方式進行分子篩的再生由於吸附雜質達到飽和的分子篩在高溫下分子運動加劇，雜質分子容易和分子篩 分離，因此通過控制器20啟動加熱電源27，通過與加熱電源27連接的加熱絲25給氣體淨 化器腔體22高溫加熱。由於不同的分子篩與其所吸附的雜質分離所需溫度不同，所以通過 與控制器20連接的溫度傳感器28返回其探測到氣體淨化器腔體22內部分子篩23被加熱 達到分子篩再生所需溫度後，控制器觸發加熱裝置持續加熱使得氣體淨化器腔體內分子篩 保持此溫度一段時間直至分子篩23與雜誌徹底分離，此時控制器20控制加熱電源27關 閉。此時分子篩和其吸附的雜質通過高溫加熱的作用正處於分離的狀態，通過控制器 控制通入氣體可以將雜質吹掃出氣體淨化器腔體從而完成分子篩的再生，具體通入氣體方 式有如下兩種1、控制器20控制在氣體淨化器腔體22上的氣體入口 21通入用來吹掃高溫下與 分子篩處於分離狀態雜質的使用氣體，並通過在氣體淨化器腔體22上的氣體出口 24排出 帶有雜質的使用氣體，整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體慢慢冷卻。該使用氣體是採用氣體淨化器淨化前分析儀器所使用的的待分析氣體。2、控制器20控制在氣體淨化器腔體22上的氣體出口 24反向通入用來吹掃高溫 下與分子篩處於分離狀態雜質的高純氣體，並通過在氣體淨化器腔體22上的氣體入口 21 排出帶有雜質的高純氣體，整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體慢慢冷卻。該高純氣體是指雜質濃度小於IOppm的氣體，由於高純氮氣很容易獲得並且價格便宜，所以該高純氣體優選為高純氮氣。實施例二如圖3所示，是本發明實施例提供一種氣體淨化器的分子篩再生方法，該方法實 施過程中所述涉及的氣體淨化器裝置參見附圖2所示，該分子篩再生方法包括以下步驟步驟31 通過控制器20啟動加熱電源27，通過與加熱電源27連接的加熱絲25給 氣體淨化器腔體22加熱，持續加熱到通過與控制器20相連接溫度傳感器28返回其探入分 子篩23內部的測溫探頭28a所探測到的氣體淨化器腔體22內部分子篩溫度達到分子篩高 溫再生所需要的溫度。因為吸附雜質達到飽和的分子篩在高溫下分子運動加劇，所以當分子篩按照上述 步驟被加熱到一定溫度後，雜質和分子篩就會因分子運動加劇達到分離狀態。實際應用中，不同的分子篩在吸附雜質達到飽和後，高溫再生所需溫度是不同的， 此溫度範圍一般為50-400度，並優選為300度。步驟32 通過控制器20控制加熱電源27加熱使得通過溫度傳感器28探測到其探 入分子篩23內部的測溫探頭所探測到的溫度在達到分子篩高溫再生所需要的溫度之後， 控制器觸發加熱裝置保持此溫度持續一定時間直至分子篩與雜質徹底分離，之後控制器20 控制關閉加熱電源27。因為加熱分子篩使得分子篩溫度達到再生所需溫度時，此時分子篩和雜質剛開始 分離，因此按照上述步驟維持分子篩在此溫度達一定時間，使得分子篩與其所吸附的雜質 徹底分離。實際應用中此持續加熱時間一般為1-3小時，並優選為2小時。步驟33 控制器20控制在氣體淨化器腔體22上的氣體入口 21通入用來吹掃分 子篩23高溫分離雜質的使用氣體，並通過在氣體淨化器腔體22上的氣體出口 24排出，整 個通氣過程持續到氣體淨化器腔體22慢慢冷卻。因為通過步驟31和步驟32加熱分子篩達到再生所需溫度並保持一段時間後，分 子篩上所吸附的雜質已經和分子篩處於徹底的分離狀態，此時按照上述步驟通入氣體吹掃 處於分離狀態的雜質，雜質會隨著通入氣體的排出一起被帶出氣體淨化器腔體。在實際應用中，所述使用氣體是採用氣體淨化器淨化前分析儀器使用的待分析氣 體，直接用使用氣體吹掃分子篩分離的雜質。這樣就不需要更換氣瓶，從而更簡便實現分子 篩再生。實施例三如附圖4中流程圖所示，本發明實施例也提供一種氣體淨化器其分子篩的再生方 法，該方法實施過程中所述涉及的氣體淨化器裝置參見附圖2所示，該分子篩再生方法包 括以下步驟步驟41 通過控制器20啟動加熱電源27，通過加熱電源27連接的加熱絲25給氣 體淨化器腔體22加熱，持續加熱到通過與控制器20相連接的溫度傳感器28返回其探入分 子篩23內部的測溫探頭28a所探測到的氣體淨化器腔體22內部分子篩溫度達到分子篩高 溫再生所需要的溫度。因為吸附雜質達到飽和的分子篩在高溫下分子運動加劇，所以當分子篩按照上述 步驟被加熱到一定溫度後，雜質和分子篩就會因分子運動加劇達到分離狀態。實際應用中，不同的分子篩在吸附雜質達到飽和後，高溫再生所需溫度是不同的，此溫度範圍一般為50-400度，並優選為300度。步驟42 通過控制器20控制加熱電源27加熱使得通過溫度傳感器28探測到其 探入分子篩23內部的測溫探頭所探測到的氣體淨化器腔體22內部分子篩溫度在達到分子 篩高溫再生所需要的溫度之後，控制器觸發加熱裝置保持此溫度持續一定時間直至分子篩 與雜質徹底分離，之後控制器20控制關閉加熱電源27。因為加熱分子篩使得分子篩溫度達到再生所需溫度時，此時分子篩和雜質剛開始 分離，因此按照上述步驟維持分子篩在此溫度達一定時間，使得分子篩與其所吸附的雜質 徹底分離。實際應用中此持續加熱時間一般為1-3小時，並優選為2小時。步驟43 控制器20控制在氣體淨化器腔體22上的氣體出口 24反向通入用來吹掃 分子篩23高溫分離雜質的高純氣體，並通過在氣體淨化器腔體22上的氣體入口 21排出， 整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體22慢慢冷卻。因為通過步驟41和步驟42加熱分子篩達到再生所需溫度並保持一段時長後，分 子篩上所吸附的雜質已經和分子篩處於徹底的分離狀態，此時按照上述步驟反向通入高純 氣體吹掃處於分離狀態的雜質，雜質會隨著通入高純氣體的排出一起被帶出氣體淨化器腔 體。在實際應用中，反向通入氣體相對於正向通入氣體來說，吹掃分子篩分離雜質的 效果更好。所述高純氣體為雜質濃度小於IOppm的氣體，並且所通入高純氣體純度越高對 吹掃雜質效果越好，實際應用中高純氮氣很容易獲得並且價格最便宜，所以優選高純氮氣 作為吹掃分子篩高溫分離雜質的氣體。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種氣體淨化器，包括氣體淨化器腔體，其中氣體淨化器腔體一端設有氣體入口，另一端設有氣體出口，淨化器腔體內部填充具有吸附特性的分子篩，其特徵在於在氣體淨化器腔體外壁裝有加熱裝置，同時包括一溫度傳感器，該溫度傳感器的測溫探頭插入到氣體淨化器腔體內分子篩內部，還包括一個分別與加熱裝置和溫度傳感器相連接的控制器，該控制器控制加熱裝置給分子篩加熱並通過與其相連的溫度傳感器返回測溫探頭所探測到的溫度，當此溫度達到分子篩再生所需溫度後，控制器觸發加熱裝置維持此溫度加熱一段時間，之後控制器控制在氣體淨化器腔體上的氣體入口和氣體出口中的一個向氣體淨化器腔體內通入氣體、並通過氣體入口和氣體出口中的另一個排出。
2.根據權利要求1所述的氣體淨化器，其特徵在於所述氣體入口、氣體出口均連接有 卡套接頭。
3.根據權利要求2所述的氣體淨化器，其特徵在於氣體淨化器腔體壁及氣體入口、氣 體出口連接的卡套接頭材料均為耐高溫材料。
4.根據權利要求1所述的氣體淨化器，其特徵在於所述加熱裝置外部包裹有保溫層。
5.根據權利要求4所述的氣體淨化器，其特徵在於所述保溫層為玻璃棉保溫層。
6.根據權利要求1所述的氣體淨化器，其特徵在於所述氣體淨化器腔體為軸對稱結 構體。
7.根據權利要求1所述的氣體淨化器，其特徵在於所述加熱裝置為電加熱絲。
8.—種如權利要求1至7任一所述氣體淨化器的分子篩的再生方法，其特徵在於，該方 法包括通過控制器啟動加熱裝置給氣體淨化器腔體加熱，並通過與控制器相連的溫度傳感器 返回其測溫部件探測到分子篩溫度被加熱達到分子篩再生所需溫度；加熱溫度至分子篩再生所需溫度後，控制器觸發加熱裝置繼續加熱保持此溫度一段時 間直至分子篩與雜質徹底分離，之後控制器控制關閉加熱裝置；同時控制器控制在氣體淨化器腔體上的氣體入口和氣體出口中的一個通入用來吹掃 分子篩高溫分離狀態下雜質的氣體至氣體淨化器腔體內，通過氣體淨化器腔體上的氣體出 口和氣體入口中的另一個排出，整個通氣過程持續到淨化器腔體冷卻。
9.根據權利要求8所述的分子篩再生方法，其特徵在於控制器控制在氣體淨化器腔 體上的氣體入口通入用來吹掃分子篩在高溫分離狀態下雜質的使用氣體至氣體淨化器腔 體內，通過氣體淨化器腔體上的氣體出口排出，整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體慢慢 冷卻；所述使用氣體是採用氣體淨化器淨化前分析儀器所使用的待分析氣體。
10.根據權利要求8所述的分子篩再生方法，其特徵在於控制器控制在氣體淨化器腔 體上的氣體出口反向通入用來吹掃分子篩在高溫分離狀態下雜質的高純氣體至氣體淨化 器腔體內，通過氣體淨化器腔體上的氣體入口排出，整個通氣過程持續到氣體淨化器腔體 慢慢冷卻；所述高純氣體為雜質濃度小於IOppm的氣體。
全文摘要
本發明實施例提供了一種氣體淨化器及其分子篩的再生方法，該氣體淨化器包括氣體淨化器腔體，其中氣體淨化器腔體一端設有氣體入口，另一端設有氣體出口，淨化器腔體內部填充有分子篩，在氣體淨化器腔體外壁裝有加熱裝置，同時包括一溫度傳感器，該溫度傳感器的測溫探頭插入到分子篩內部，還包括一個分別與加熱裝置和溫度傳感器相連接的控制器，該控制器控制加熱裝置和通過溫度傳感器返回的溫度觸發控制氣體入口、氣體出口向氣體淨化器腔體內的通氣、排氣，以完成再生過程；通過本發明實施例，氣體淨化器中分子篩的再生不需要單獨取出分子篩即可完成再生，簡化了再生的過程，並避免了再生過程中分子篩與空氣中雜質的接觸，提高了分子篩的效用。
文檔編號B01D53/04GK101898067SQ201010233688
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者敖小強, 郜武 申請人:北京雪迪龍科技股份有限公司