[发明专利]使用中介气体的气体置换方法和装置

说明书

密度差别小的A气和B气两种气体容易混合，难以实现气体置换，可以使用与这两种气体密度差别较大的C气作为置换过程的中介气体，分两步进行。若C气比A气和B气密度大，第一步使用向上排气法，C气从容器底部开口进入，将A气从容器顶部开口排挤出去，使容器中的A气置换成C气，第二步使用向下排气法，B气从容器顶部开口进入，将C气从容器顶部开口排挤出去，使容器中的C气置换成B气，实现容器中的气体置换；若C气比A气和B气密度小，第一步使用向下排气法，第二步使用向上排气法。

技术领域

气体置换方法和装置。

背景技术

置换容器或密闭空间中的气体，以一种气体取代另一种气体，可以用向上排气法或向下排气法，但需要两种气体的密度差较大，才不容易混合，密度小的气体浮在密度大的气体之上，实现分层和气体置换。如果两种气体的密度差别小，容易变成混合气，置换效果差，或无法置换。

这种情况下可以使用排水等排液法置换气体，但成本较高，会在气体中混合大量液体蒸汽，降低气体纯度，置换后还需要再去除液体蒸汽。

发明内容

为解决密度差别小的两种气体容易混合，难以实现气体置换的问题，本发明采用以下方案：如果需要置换的两种气体或混合气的密度较大，使用密度较小的气体作为中介气；如果两种气体或混合气的密度较小，使用密度较大的气体作为中介气。

使用与这两种气体密度差别较大的C气作为置换过程的中介气体，分两步进行。若C气比A气和B气密度大，第一步，使用向上排气法，C气从容器底部开口进入，将A气从容器顶部开口排挤出去，使容器中的A气置换成C气，第二步，使用向下排气法，B气从容器顶部开口进入，将C气从容器顶部开口排挤出去，使容器中的C气置换成B气，实现容器中的气体置换。

若C气比A气和B气密度小，第一步使用向下排气法，第二步使用向上排气法。

中介气体最好不是易燃易爆气体，也不能和需要置换的两种气体发生化学反应。中介气体密度与需要置换的两种气体密度差别约小，置换效果越好。

对置换气体容器的要求：顶端和底端有阀门，作为进出气口。

排气口要有浓度检测装置。

可以在排气阀门位置安装中介气体回收装置。

操作时，通过阀门调节，出气口直径要比进气口直径更大。

具体实施方式

以用纯氮气置换容器中的空气为例。空气是混合气，其中78％为氮气，在同等气压下，空气密度和氮气差别很小，无法使用向上排气法或向下排气法实现置换。此时可以使用密度比氮气和空气小得多的氢气或氦气作为中介气体实现气体置换，如果使用氢气，要有防燃防爆的条件。

气体容器的顶端和底端开口，装有阀门，在顶部阀门通过气管与氢气瓶连接，底部阀门装有氢气浓度检测装置。

打开底部阀门，从顶端阀门往容器内缓慢注入氢气，由于氢气密度比空气小，会浮在空气之上，输气造成的气压慢慢使空气从底部阀门排出，待到底部阀门口检测到氢气浓度达到百分之百时，先关闭底部阀门，后关顶部阀门，此时容器内氢气浓度百分之百。

然后，底部阀门接通氮气瓶，顶部阀门连接氮气浓度检测装置和氢气收集装置，打开顶部阀门，再从底部阀门往容器内注入氮气，氮气密度比氢气小，会沉积在容器底部，输气造成的气压慢慢使氢气从顶部阀门排出，被氢气收集装置收集，待顶部阀门口检测到氮气浓度达到百分之百时，先关闭顶部阀门，再关闭底部阀门，此时容器中氮气浓度为百分之百，实现将容器中的空气完全置换成氮气的目的。