氫含量檢測儀的製作方法

2024-03-21 07:59:05

專利名稱：氫含量檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種氫含量分析儀，具體地說，是一種利用熱導檢測器檢測樣品氣中氫含量的儀器。
使用氣相色譜法分析氣體氫含量結果相對可靠，但只能進行間歇式分析。此外，色譜分析法用於常見的氫含量較低的催化裂化氣、蒸汽熱裂解氣等氣體分析時，因其含有的較多碳三以上烴組分易在柱內吸附造成柱效下降，故吸附柱擔體需定期進行活化。而用於氫含量較高的純氫(作標氣用)、重整氣、循環氫等氣體分析時，往往容易使熱導檢測器超線性，從而造成定量失真。
CN2096069U公開了一種氫含量檢測儀。該檢測儀在現有的熱導式氫分析儀中加入了一個氫分離器，使測量氣體先進入氫分離器使氫氣與其它氣體分離，然後再由載體攜帶進入熱導檢測器。因進入熱導檢測器的氣體僅為氫氣，從而提高了定量的可靠性和適用範圍。其氫分離器是一池體，由氫分離膜將其隔離成樣品池和測量池。測量時氣體中的氫氣透過氫分離膜進入測量池，再由載氣帶入熱導檢測器的測量臂。但是實際應用中發現，現有的氫分析儀由於分離器的透氫量與樣品氣進樣時的壓力有關，測試時手工控制進樣壓力操作不便，並易造成壓力波動而影響分析結果。另外，用氫隔離膜分離氫氣，因樣品池體積較大，致使測量死體積值偏大。
本實用新型在現有的含氫分離器的熱導型氫分析儀的基礎上接入樣品定量管，進行脈衝定量分析操作，避免了由手工操作帶來的載體壓力波動引起的分析誤差，不僅提高了檢測準確度，而且降低了操作難度。此外，氫分離器改用中空纖維管分離氫氣，使樣品室空間減小，測量死體積也隨之減小，從而縮短了分析時間。
圖2為本實用新型以電磁閥為氣路切換裝置的結構示意圖。
圖3為本實用新型中氫分離器的結構示意圖。
所述的氫分離器是將測量氣體中氫氣選擇性分離的部件。氫分離器由分離管和穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管組成。該中空纖維管壁上的微孔僅允許氫分子透過，而其它分子不能透過。分離管的兩端設有密封塞，密封塞的作用主要是阻止測量氣進入分離管內的測量室，而使測量氣進入中空纖維管內的樣品室。此外，密封塞還能固定中空纖維管。所述分離管壁上還設有與熱導檢測器相連的載氣入口和載氣出口。
所述儀器中設置的載氣管線用於將載氣引入熱導檢測器的參考臂和用載氣攜帶氫分離器中的氫氣進入熱導檢測器的測量臂。故載氣管線分兩路，一路經過氣路切換裝置與氫分離器的中空纖維管的氣體入口相連，另一路經過熱導檢測器與氫分離器外管壁上的載氣入口相連。
所述的氣路切換裝置是使樣品定量管中的測量氣與載氣相互切換進入氫分離器的裝置。氣路切換裝置優選六通閥或三個彼此串連的二位電磁閥，樣品定量管與六通閥或二位電磁閥的閥口相連構成進氣通路。轉換閥的位置即可使測量氣進入氫分離器。
本實用新型儀器適用於測定各類含氫氣體中的氫含量，特別適用於測定石油煉製過程中產生的氣體的氫含量。氫含量的測量範圍可從0.01體％到100％。
以下結合附圖詳細說明本實用新型。
由

圖1可知，本實用新型包括熱導檢測器4和與其串接的氫分離器3，使用六通閥1為載氣與測量氣的切換裝置，樣品定量管2與六通閥1按圖中實線所示位置與測量氣入口管8和測量氣出口管9相連構成進氣通路。此時樣品定量管2與檢測系統脫離，系統處於待測狀態，六通閥1右側的兩個閥口相互接通，其中的一個與載氣管相連，另一個與氫分離器3的氣體入口相連。當六通閥1按圖中虛線所示連接時，樣品定量管2即與氫分離器3的氣體入口相通，系統處於檢測狀態。圖中載氣管線10經過壓力表6和穩壓閥7之後分成兩路，一路經過六通閥1右測的閥口，與氫分離器3的氣體入口相連，另一路經過熱導檢測器4上部所示的參考臂與氫分離器3的載氣入口13相連。為使兩路載氣達到一定的流量，在兩路載氣管線中均接入一個阻尼5。
圖2所示的氫分析儀與圖1基本相同，不同的是載氣與測量氣的切換裝置改為三個彼此串連的二位電磁閥16。每個電磁閥上有三個閥口，中間的閥口可分別與上下兩個閥口接通，以實現氣體切換。樣品定量管2按圖中實線所示與測量氣入口管8和測量氣出口管9相連構成氣體通路時，樣品定量管2與檢測系統相脫離。樣品定量管2按虛線所示與各電磁閥閥口時相連時，樣品定量管2即與氫分離器的氣體入口相通，系統處於測量狀態。使用電磁閥的優點是易於進行自動化操作，提高測量效率。
圖1、2中所示的氫分離器與熱導檢測器4可置於同一恆溫塊內，並將溫度控制為40～60℃。
由圖3可知，本實用新型的氫分離器3由分離管18和數根穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管15組成。分離管內放置的中空纖維管個數可為1～10根，優選3～5根。分離管18的兩端設有密封塞17，密封塞17將中空纖維管15固定於分離管18內，並將分離管與外界隔離，使分離管18與中空纖維管15之間形成測量室，中空纖維管內空間為樣品室。分離管18壁上還設有載氣入口13和載體出口14。
本實用新型的使用方法是以氮氣為載氣，由載氣管線10通入的氮氣分成兩路，一路經過熱導檢測器4上部所示參考臂後進入氫分離器的載氣入口13，再經載氣出口14進入熱導檢測器4下部所示測量臂，此時，熱導檢測器4參考臂和測量臂通入的均為氮氣，所以兩者的電位相等。而另一路氮氣作為吹掃氣對中空纖維管15進行吹掃，並由定量管放空口12排出。通入氮氣的壓力由穩壓閥7控制，兩路氮氣的流量由阻尼5控制。
將圖1中的六通閥1或圖2中的電磁閥16按實線所示接通，樣品氣由測量氣入口管8進入樣品定量管2，再由測量氣出口管9排出，待樣品定量管2中氣體完全置換成待測氣體時，關閉六通閥或電磁閥測量氣出口閥門，使測量氣封裝於樣品定量管2中。將六通閥1或電磁閥16切換至圖中虛線所示的位置，樣品定量管2中的待測氣體即被吹掃氣帶入中空纖維管15中，氣體中的氫從中空纖維管15中擴散進入分離管18的測量室，被從載氣入口13進入的氮氣攜帶，由載氣出口14進入熱導檢測器4的測量臂，再由熱導檢測器4放空口11排出。從氫分離器3分離出的氫氣經過測量臂時引起電位變化，該值與參考臂電位形成的電位差與待測氣體的氫含量存在定量關係，由此即可測出氣體中的氫含量。
樣品氣中的氫含量測出後，可將六通閥1或電磁閥16再次切換成實線所示的位置，按上述方法重複測量，可進行氣體氫含量的連續分析測定。
權利要求1.一種氫含量檢測儀，包括與熱導檢測器(4)串接的氫分離器(3)，其特徵在於所述的檢測儀中設有樣品定量管(2)，樣品定量管(2)與氣路切換裝置相連並通過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口處相連。
2.按照權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於所述的氫分離器(3)由分離管(18)和1～10根穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管15組成，分離管(18)的兩端設有密封塞(17)，分離管(18)壁上設有載氣入口(13)和載氣出口(14)。
3.按照權利要求2所述的檢測儀，其特徵在於該儀器中設置的載氣管線分兩路，一路經過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口相連，另一路經過熱導檢測器(4)與氫分離器(3)外管壁上的載氣入口(13)相連。
4.按照權利要求1～3所述的任意一種檢測儀，其特徵在於所述的氣路切換裝置為六通閥(1)或三個彼此串連的二位電磁閥(16)，樣品定量管(2)與六通閥(1)或二位電磁閥(16)的閥口相連構成進氣通路。
專利摘要一種氫含量檢測儀，包括與熱導檢測器(4)串接的氫分離器(3)，所述的檢測儀中設有樣品定量管(2)，樣品定量管(2)與氣路切換裝置相連並通過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口處相連。該儀器適用於連續、準確地分析氣體中的氫含量。
文檔編號G01N25/00GK2569134SQ0225281
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月29日 優先權日2002年8月29日
發明者楊海鷹, 陳國華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院