[发明专利]一种在线式气体分析装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分析装置及方法，尤其适用于高压气体的在线分析。

背景技术

在工业生产领域中，常常需要分析各种过程气体的成分和浓度。比如在尿素合成中，需要使合成塔内的氨气和二氧化碳的比例保持在一定范围内，为此需要分析氨气和二氧化碳的浓度。这种反应过程通常是在高压环境下进行，如150个大气压以上，这就需要一种能测量高压环境中气体成分和浓度的装置和方法。

再如，气体激光器在工业上具有广泛的应用，其工质往往是纯气或混合气体。工质的工作压力范围较宽，如2～6个大气压。气体激光器的性能与工质气体的成分与浓度，以及工质中的污染性气体含量密切相关。为了深入研究气体工质的成分及浓度、非金属材料引入的气体杂质以及气体在放电过程中的反应产物等因素对激光器性能的影响，需要实时分析气体激光器放电腔内的气体成分及浓度。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线式气体分析装置及方法，用于分析各种过程气体的成分和浓度，特别是在线测量和分析高压环境中气体成分和浓度的装置和方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种在线式气体分析装置，用于分析各种过程气体的成分和浓度，所述在线式气体分析装置包括高压气源、采样模块、安全阀、分流模块、第一阀门、限流器、第二阀门、分析模块、止回阀、吸收器、第一减压阀、标准气源和加热器。

优选地，所述采样模块依次包括第二减压阀、过滤器、调节阀和截止阀，所述第二减压阀将高压气体减压到常压，所述过滤器用于过滤气体中的颗粒杂质，所述调节阀用于调节气体流量，所述截止阀可起到较好的通断气流作用。

优选地，所述分流模块包括分流室、第一真空计、第一电磁阀、第一机械泵，所述第一真空计与所述分流室连接，用于监控所述分流室的真空度，其是全量程真空计或不同量程真空计的组合，所述第一机械泵通过所述第一电磁阀与所述分流室连接，所述第一机械泵用于对所述分流室抽真空，采样模块的绝大部分采样气流被第一机械泵抽走，较少部分采样气流通过所述第一阀门、所述限流器流向分析室，所述第一机械泵与所述调节阀配合，获得较大的采样气体流量，并在所述分流室获得合适的真空度，当所述第一机械泵对所述分流室抽真空时，所述第一机械泵与所述第一电磁阀设置为联锁控制，使两者保持“同开同关”的状态。

优选地，所述分析模块包括分析室、第二真空计、气体分析器、插板阀、分子泵、第二电磁阀、第二机械泵，所述第二真空计连接在所述分析室上，用于监控所述分析室的真空度，以决定所述气体分析器能否安全开启，所述第二真空计是全量程真空计或不同量程真空计的组合，所述气体分析器用于对引入所述分析室内的采样气体进行分析测试，其是四极质谱计或者其它类型的气体分析仪器，所述分子泵作为主抽泵，通过所述插板阀与所述分析室连接，所述第二机械泵作为前级泵，通过所述第二电磁阀与所述分子泵的另一端连接，所述第二机械泵与所述第二电磁阀设置为联锁控制，使两者保持“同开同关”的状态，所述分子泵和所述第二机械泵构成所述分析室的抽气泵组。

优选地，在所述分子泵与所述分析室之间，设置包括第三阀门和限流孔在内的真空抽气支路。

优选地，其中所述安全阀连接在所述第二减压阀与所述过滤器之间的气体管道上，当所述第二减压阀误操作而产生较高压力时，所述安全阀自动开启以泄气减压，避免损害所述过滤器或所述调节阀等器件，所述分析模块通过所述第二阀门与所述分流模块连接，也通过所述第一阀门、所述限流器与所述分流模块连接，所述限流器是小孔、毛细管或者微调阀，所述第二阀门是插板阀、挡板阀或蝶阀，所述第一机械泵和所述第二机械泵的排气管道上设置所述止回阀，所述吸收器设置在排气管道末端，所述分流室和所述分析室设置所述加热器。

优选地，所述标准气源通过所述第一减压阀连接在所述第二减压阀与所述过滤器之间的气体管道上，所述标准气源为具有确定浓度的多种气体混合物，其中Kr：Ar：Ne：He＝20：10：2：1，所述第一减压阀将所述标准气源的高压气体减压到1.0～1.5个大气压，所述标准气源通过所述第一减压阀连接在所述第二减压阀与所述过滤器之间的气体管道上。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种使用在线式气体分析方装置来分析过程气体成分和浓度的在线式气体分析方法，所述在线式气体分析方法包括以下步骤：A系统抽本底；B调节采样气体流量；C气体分析测试；D采样气体抽除；E关闭气体分析装置。