一种用于元素分析仪的在线载气纯化循环利用装置

1.本实用新型涉及一种用于元素分析仪的在线载气纯化循环利用装置，属于元素分析技术领域。


背景技术：

2.元素分析仪是当前普遍采用的有机元素微量定量分析技术，该仪器有多种模式，可以同时检测好几个基本化学元素，所以它的普及率和使用率很高。早期的元素分析主要用于纯有机化合物的鉴定，随着有机物数量和种类的增多，元素分析的应用范围已经从单一的化合物拓展到了各类有机物，涉及天然有机化学、有机合成化学、药物化学、农业、食品、地质、环保、生物化学以及石油化工等多个领域，成为结构确认、产品质量控制等的重要手段。
3.元素分析仪是指同时或单独测定样品中几种元素的有机元素微量定量分析仪器。有机物中的碳、氢、氮和硫或氧(c、h、n、s/o)元素，经催化氧化(或裂解)—还原后分别转化成二氧化碳、水蒸气、氮气和二氧化硫或一氧化碳(co2、h2o、n2、so2/co)，然后在载气的推动下，用吸附分离或用色谱法将混合气体分离后，用热导检测器或红外吸收检测器分别测定组分的响应信号值，最后根据组分的信号值(或色谱峰值)和对应元素的标准曲线以及校正因子，分别计算样品中各种元素的质量百分含量。
4.根据元素分析仪的工作原理，元素分析仪全程需要在载气下工作，普遍要求使用4个9的高纯氦气，且在工作条件下氦气流速较大，一般为125～230毫升/分钟，所以氦气是元素分析仪的主要消耗品之一。然而，和元素分析仪的其他消耗品不同的是，氦气为进口垄断商品，不仅价格昂贵，而且还有随时断货的风险。
5.目前，国内的仪器公司也注意到了氦气短缺对于仪器推广带来的影响，所以也有仪器公司开发了使用高纯氩气作为载气的仪器选项，但是由于在氩气环境下热导检测器的灵敏度太低，事实证明并不可行，国内到目前为止还没有一家购买氩气模式的。
6.由于高纯氦气作为载气的不可替代性以及价格和供应的问题，导致氦气的提纯和循环利用成为研究热点。但是，目前在氦气的提纯和循环利用方面，主要是针对工业用的大量的氦气废气，需要先纯化再进行压缩，成本很高，不适用于元素分析仪。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于元素分析仪的在线载气纯化循环利用装置。
8.为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
9.一种用于元素分析仪的在线载气纯化循环利用装置，包括气体净化单元和气体控制单元，所述气体净化单元包括通过管路依次相通的除酸性气体吸收管、除水吸收管和除氮气吸收管，所述除酸性气体吸收管、除水吸收管和除氮气吸收管的管体内分别对应填充有可除去酸性气体、水和氮气的填料，所述气体控制单元包括通过管路依次相通的缓冲罐、
流量计、循环泵和储气罐，所述除酸性气体吸收管的进气口端与元素分析仪的尾气出口端相通，所述除氮气吸收管的出气口端与缓冲罐的进气口端相通，所述储气罐的出气口端与元素分析仪的载气进口端相通。
10.一种实施方案，所述在线载气纯化循环利用装置还包括加热温控单元，所述加热温控单元包括加热炉，所述除氮气吸收管设于加热炉内。
11.一种优选方案，所述加热温控单元还包括温控器，所述温控器具有温控操作触摸屏，所述温控操作触摸屏与加热炉相连。
12.一种实施方案，所述除酸性气体吸收管的进气口端连通有尾气进气管路，所述元素分析仪的尾气出口端包括参比出口端和测量出口端，所述尾气进气管路设有一个尾气出口端和两个尾气进口端，所述尾气出口端与除酸性气体吸收管的进气口端相连通，所述尾气进口端分别与元素分析仪的参比出口端和测量出口端相连通。
13.一种实施方案，所述缓冲罐和储气罐上均设有压力表。
14.一种实施方案，所述流量计与循环泵之间连接有微调阀。
15.一种实施方案，所述在线载气纯化循环利用装置还包括补气单元，所述补气单元包括补气管路，所述补气管路的补气进口端连通有存有高纯氦气的补气钢瓶，所述补气钢瓶通过补气管路与储气罐相通。
16.一种优选方案，所述补气管路上设有补气阀，所述补气阀连接于储气罐与补气进口端之间。
17.一种优选方案，所述补气管路上设有平衡阀，所述平衡阀位于缓冲罐与补气阀之间。
18.一种实施方案，所述在线载气纯化循环利用装置还包括装置箱，所述气体净化单元和气体控制单元均设于装置箱内或装置箱上。
19.一种优选方案，所述装置箱上设有散热风扇。
20.相较于现有技术，本实用新型的有益技术效果在于：
21.利用本实用新型提供的在线载气纯化循环利用装置，与元素分析仪联合使用后，可在保证测定数据可靠性的同时，能对元素分析仪的载气(氦气)进行在线纯化循环利用，大大提高了载气(氦气)的使用率，可以有效地控制元素分析时载气(氦气)高昂的使用成本，同时本实用新型的在线载气纯化循环利用装置可以与各种常见的元素分析仪联用，兼容性好，普适性强，结构简单、实用性强，具有很高的推广应用价值。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的在线载气纯化循环利用装置的侧面示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的在线载气纯化循环利用装置的背面示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的在线载气纯化循环利用装置的气路示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的两种温控模式的电路连接示意图；
26.图中标号示意如下：1、气体净化单元；1
‑
1、除酸性气体吸收管；1
‑
2、除水吸收管；1
‑
3、除氮气吸收管；2、加热温控单元；2
‑
1、加热炉；2
‑
2、温控操作触摸屏；2
‑
3、加热炉开关；2
‑
4、温控信号接口；2
‑
5、模式切换开关；3、气体控制单元；3
‑
1、缓冲罐；3
‑
2、流量计；3
‑
3、循环泵；3
‑
4、储气罐；3
‑
5、压力表；3
‑
6、微调阀；3
‑
7、气体出口端；4、元素分析仪；4
‑
1、载气进
除去氮气的过程中，加热炉2
‑
1对除氮气吸收管1
‑
3进行加热控温，以保证除氮气效果。此时，除氮气吸收管1
‑
3内填充的填料优选反应型氮气吸收剂，例如，颗粒状的单质钙、单质镁等。当设有加热温控单元2时，除氮气吸收管1
‑
3工作过程中，由于加热温控单元2中的加热炉2
‑
1会对其进行加热控温操作，因此，除氮气吸收管1
‑
3采用耐高温不锈钢的材质制成，保证密封效果的同时，也提供了更好的耐用性。
35.本实施例中，所述加热温控单元2包括温控器(未显示)，所述温控器具有温控操作触摸屏2
‑
2，所述温控操作触摸屏2
‑
2与加热炉2
‑
1相连，具体的，所述加热炉2
‑
1连接有加热炉开关2
‑
3，所述温控操作触摸屏2
‑
2与加热炉开关2
‑
3相连，这样即可通过温控操作触摸屏2
‑
2自动且精确的控制除氮气吸收管1
‑
3除氮气时需要的加热炉2
‑
1温度，并用加热炉开关2
‑
3控制启停。
36.本实施例中，控制加热炉2
‑
1温度的温控操作具有两种控制模式，一种是单独控制模式，即单独通过温控操作触摸屏2
‑
2控制加热炉2
‑
1温度；另一种是联用控制模式，即温控操作由元素分析仪4的操作系统控制加热炉2
‑
1温度，为此，所述加热温控单元2包括温控信号接口2
‑
4，所述加热炉2
‑
1通过温控信号接口2
‑
4与元素分析仪4的操作系统联合起来。当元素分析仪4的操作系统可以对加热炉2
‑
1进行控制的时候，可以选择联用控制模式，当元素分析仪4的操作系统不可以对加热炉2
‑
1进行控制的时候，可以使用单独控制模式，两种控制模式有效增加了装置整体的普适性。
37.本实施例中，温控操作的两种控制模式可以根据需求自由切换，为此，加热温控单元2包括模式切换开关2
‑
5，请再参见图4所示，所述模式切换开关2
‑
5的一路与加热炉2
‑
1相连，另一路分别与温控操作触摸屏2
‑
2和温控信号接口2
‑
4相连，结合图2所示，模式切换开关2
‑
5上设有a和b两个触头，分别代表单独控制模式和联用控制模式，当模式切换开关2
‑
5至a触头时，加热炉2
‑
1与温控操作触摸屏2
‑
2相通，温控操作采用由温控操作触摸屏2
‑
2控制的单独控制模式，当模式切换开关2
‑
5拨至b触头时，加热炉2
‑
1与温控信号接口2
‑
4相通，温控操作采用由与温控信号接口2
‑
4相连通的元素分析仪4的操作系统控制的联用控制模式。此外，模式切换开关2
‑
5上设有o触头，当模式切换开关2
‑
5拨至o触头时为停用，即关闭模式切换开关2
‑
5。
38.请再参见图3所示，所述除酸性气体吸收管1
‑
1的进气口端连通有尾气进气管路5，所述元素分析仪4的尾气出口端包括参比出口端4
‑
2和测量出口端4
‑
3，所述尾气进气管路5设有一个尾气出口端(未标记)和两个尾气进口端，所述尾气出口端与除酸性气体吸收管1
‑
1的进气口端相连通，所述尾气进口端分别与元素分析仪4的参比出口端4
‑
2和测量出口端4
‑
3相连通。本实施例为了方便描述，将两个尾气进口端分别命名为第一尾气进口端5
‑
1和第二尾气进口端5
‑
2，其中，第一尾气进口端5
‑
1与参比出口端4
‑
2相连通，第二尾气进口端5
‑
2与测量出口端4
‑
3相连通。这样，所述在线载气纯化循环利用装置与元素分析仪4联用的时候，元素分析仪4工作过程中产生的含有载气(氦气)的尾气分别从参比出口端4
‑
2和测量出口端4
‑
3流出，通过第一尾气进口端5
‑
1和第二尾气进口端5
‑
2进入尾气进气管路5，然后尾气进气管路5汇聚至气体净化单元1中，依次进入除酸性气体吸收管1
‑
1、除水吸收管1
‑
2和除氮气吸收管1
‑
3中进行纯化处理。
39.请再参见图3所示，本实施例中，所述缓冲罐3
‑
1和储气罐3
‑
4上均设有压力表3
‑
5，以实时监控缓冲罐3
‑
1和储气罐3
‑
4中的气体压力。
40.此外，所述流量计3
‑
2和循环泵3
‑
3之间连接有微调阀3
‑
6，以进一步控制载体流速。
41.此外，储气罐3
‑
4的出气口端连接有出气管路(图中未标记)，出气管路的气体出口端3
‑
7与元素分析仪4的载气进口端4
‑
1相连。
42.本实施例中，所述在线载气纯化循环利用装置还包括补气单元6，所述补气单元6包括补气管路6
‑
1，所述补气管路6
‑
1的补气进口端6
‑
2连通有存有高纯氦气的补气钢瓶6
‑
3，所述补气钢瓶6
‑
3通过补气管路6
‑
1与储气罐3
‑
4相通。所述补气管路6
‑
1上设有补气阀6
‑
4，所述补气阀6
‑
4连接于储气罐3
‑
4与补气进口端6
‑
2之间。通过补气钢瓶6
‑
3和补气阀6
‑
4对储气罐3
‑
4进行补气，以补充因漏气而造成的损耗，保证元素分析仪4所需的气体压力。
43.此外，所述补气管路6
‑
1上设有平衡阀6
‑
5，所述平衡阀6
‑
5连接于缓冲罐3
‑
1与补气进口端6
‑
2之间，进一步的，所述平衡阀6
‑
5位于缓冲罐3
‑
1与补气阀6
‑
4之间。通过平衡阀6
‑
5和补气钢瓶6
‑
3对缓冲罐3
‑
1起到排空和补气的作用，以保证元素分析仪4所需的气体压力。
44.本实用新型中，通过气体净化单元1、加热温控单元2和气体控制单元3的设置，从而使得元素分析仪4所使用的载气是循环利用的，载气循环利用过程中，难免因漏气等原因而造成气体损失，影响元素分析仪4的工作，因此，本实用新型中设有补气单元6来补充此损失。
45.请再参见图1和图2所示，所述在线载气纯化循环利用装置还包括装置箱7，所述气体净化单元1和气体控制单元3均设于装置箱7内或装置箱7上。相应的，加热温控单元2、尾气进气管路5、补气管路6
‑
1、补气阀6
‑
4、平衡阀6
‑
5也设于装置箱7内或装置箱7上。将装置中的各组件集约于装置箱7上，减少了装置占地面积，使得装置整体布局更为简单、合理、科学。
46.此外，所述装置箱7上设有散热风扇8，可起到散热作用。所述装置箱7上设有用于开关循环泵3
‑
3的循环泵开关9。所述装置箱7上设有用于开启所述在线载气纯化循环利用装置的电源开关10。
47.最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。