一种液态氟化氢溶液的远程自动取样装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氟化氢的取样，更具体地涉及一种液态氟化氢溶液的远程自动取样装 置及其方法。
【背景技术】
[0002] 氢氟酸是一种无色透明发烟液体，为氟化氢气体的水溶液，呈弱酸性，有刺激性气 味。氢氟酸能与硅和硅的化合物反应生成气态的四氟化硅（能腐蚀玻璃），但对塑料、石蜡、 铅、金、铂不起腐蚀作用。
[0003] 在电解铝工业中，氟化氢用于氟化铝和冰晶石的生产，合成用于制冷剂和发泡剂 的氯氟烃，以及合成聚合物。在铀的加工过程中，氟化氢可将二氧化铀分别转化为四氟化铀 和六氟化铀，六氟化铀可用于扩散法或离心法分离铀的同位素。在化工生产中，氟化氢还可 用作烷基化、聚合、缩合、异构化的催化剂；还可用于刻蚀和抛光玻璃，不锈钢的酸洗除锈， 金属铸件除砂，火箭推进氧化剂的稳定剂和制备许多金属氟盐。
[0004] 液态氟化氢的很多理化性质与水相似，为极化分子并能够自离子化，它是许多离 子晶体化合物的优良溶剂。其液态温度范围超过100°c (-83. rc~19. 5°C )，液态氟化氢
的自解离如下：
[0005]
[0006] 液态氟化氢可作为许多氟盐的优良溶剂，例如在irC时，100g液态氟化氢能溶解 30g氟化钠，从而形成氟化钠的液态氟化氢溶液。在实际操作过程中，由于氟化氢在常温下 为气态，且为强腐蚀性的剧毒化学品，因此，通常难以对氟盐在液态氟化氢中溶解所获得的 液态氟化氢溶液进行实时在线取样分析。
[0007] 为了实现对液态氟化氢溶液的取样，目前公开的方法为溶冰法和外部冰水冷却 法。但是，这两种取样方法均是在所取液态氟化氢溶液具有一定压力的条件实现的，即在容 器或管路中有一定的静压力（或重力），在打开容器或管路阀门后，在静压力（或重力）的 作用下，液态氟化氢溶液以合适的流速流入取样瓶中。显然，这两种方法的取样受限于该静 压力或重力，在不具备静压力或重力的条件下则无法实现对液态氟化氢溶液的取样。另外， 已知的应用这两种取样方法的取样装置使用了金属阀门和氟材料（PTFE、PFA和PVDF等） 阀门，由于金属阀门在长期使用过程中易受氟化氢腐蚀，腐蚀产物不但会污染液态氟化氢 溶液还会造成金属阀门的打开困难和流量调节困难，进而影响金属阀门的密封性，导致安 全隐患；虽然氟材料阀门的耐腐蚀性好，但其强度较低，阀芯在长期压应力作用下易造成蠕 变而影响密封性，因此同样存在安全隐患。而且，上述两种取样方法均存在取样后取样管路 中残留液态氟化氢溶液的问题，从而在移开取样瓶后，液态氟化氢在室温下会有蒸汽溢出， 存在安全风险。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述现有技术存在的依赖于静压力或重力的问题及其取样过程中存在 管路残留氟化氢等安全隐患，本发明旨在提供一种液态氟化氢溶液的远程自动取样装置及 其方法。
[0009] 本发明提供一种液态氟化氢溶液的远程自动取样装置，包括：储液罐，所述储液 罐内容纳有液态氟化氢溶液；出液管，所述出液管的出液入口伸入所述储液罐内并位于所 述液态氟化氢溶液的液面下方，所述出液管的出液出口与连接管连接，所述连接管上设置 有调节阀；取样瓶，所述取样瓶内容纳有稀释剂，所述取样瓶的顶部设置有可拆卸的双口 PTFE卡套瓶盖；进液管，所述进液管穿过所述双口 PTFE卡套瓶盖延伸，所述进液管的进液 入口与所述出液管的出液出口连接，所述进液管的进液出口伸入所述取样瓶内并位于所述 稀释剂的液面上方，所述进液入口和所述双口 PTFE卡套瓶盖之间设置有进液阀；出气管， 所述出气管的一端穿过所述双口 PTFE卡套瓶盖伸入所述取样瓶内并位于所述稀释剂的液 面上方，另一端与抽气罐相连通，在出气管的管路上设置有出气阀；所述抽气罐与活塞动态 密封；活塞的移动通过与气缸电连接的控制器控制。
[0010] 该远程自动取样装置还包括用于替换所述取样瓶的洗涤瓶，所述洗涤瓶与所述双 口 PTFE卡套瓶盖配合。
[0011] 该远程自动取样装置还包括用于替换所述取样瓶的安全瓶，所述安全瓶与所述双 口 PTFE卡套瓶盖配合。
[0012] 该远程自动取样装置还包括有磁力搅拌器和PTFE搅拌子，所述PTFE搅拌子容置 于所述取样瓶内，而所述磁力搅拌器设置于所述取样瓶的下方。
[0013] 所述进液管和所述连接管通过卡套式三通接头与出液管连接。
[0014] 所述出液管和所述连接管分别为1/4英寸PFA管，所述进液管和所述出气管为1/8 英寸PFA管，所述调节阀为1/4英寸PFA针阀，所述进液阀为1/8英寸PTFE球阀，所述出气 阀为1/8英寸PTFE球阀。
[0015] 所述进液管的进液出口与所述稀释剂的液面的距离为4mm-6mm。
[0016] 所述可编程逻辑控制器通过带有气源的气动阀与气缸连接。
[0017] 本发明还提供上述的远程自动取样装置的取样方法，包括：S1，关闭调节阀，打开 进液阀和出气阀，通过所述可编程逻辑控制器控制所述气缸的所述活塞移动，从而在所述 抽气罐内产生负压，迫使所述储液罐内的所述液态氟化氢溶液沿着所述出液管和所述进液 管进入所述取样瓶内；S2,通过所述可编程逻辑控制器控制所述气缸的所述活塞反向移动， 从而在所述抽气罐内产生正压，迫使所述出液管和所述进液管内的所述液态氟化氢溶液流 回所述储液罐内。
[0018] 该远程自动取样方法还包括：通过所述可编程逻辑控制器控制所述气缸的所述活 塞移动，从而在所述抽气罐内产生负压，迫使所述储液罐内的所述液态氟化氢溶液沿着所 述出液管和所述进液管进入所述洗涤瓶内，从而对所述出液管和所述进液管进行润洗。
[0019] 本发明通过所提供的液态氟化氢溶液的远程自动取样装置及其方法，通过气缸操 作实现取样，不依赖于储液罐内的静压力或重力；通过可编程逻辑控制器对活塞移动的控 制，可以实现对液态氟化氢溶液的定量取样；通过利用可编程逻辑控制器在抽气罐内形成 负压，能够实现对液态氟化氢溶液的远程取样；通过具体将进液管选择为1/8英寸PFA管， 而进液阀选择为1/8英寸PTFE球阀，可实现液态氟化氢溶液的微量取样，最少取样量为 34mg;通过在抽气罐内形成正压，能够取样后管路中的液态氟化氢溶液流回储液罐，确保管 路中无液态氟化氢溶液的残留，极大地提高取样的效率和安全性。总之，本发明的液态氟 化氢溶液的远程自动取样装置在取样过程中，通过罐体、管路和各阀门的配合保证了系统 的密封性，使其与大气环境完全隔离，无氟化氢气体溢出，取样过程不影响储液罐的正常运 行，整个操作过程安全、可靠、可控，取样量较少，确保液态氟化氢溶液样品的真实性。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的液态氟化氢溶液的远程自动取样装置的示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
[0022] 如图1所示，本发明的液态氟化氢溶液的远程自动取样装置包括储液罐1、出液管 2、取样瓶3、进液管4、出气管5、抽气罐6、气缸7、可编程逻辑控制器8、气动阀9和连接管 10。
[0023] 其中，储液罐1内容纳有液态氟化氢溶液11，取样瓶3内容纳有稀释剂31。储液 罐1和取样瓶3通过出液管2连通。出液管2的出液入口 21伸入储液罐1内并位于液态 氟化氢溶液11的液面下方，优选为伸入到储液罐1的底部附近，出液管2的出液出口 22 - 方面通过连接管10与大气相通或与其它罐体管路相连接，另一方面通过进液管4的进液入 口 41与取样瓶3连通，这种连通例如通过卡套式三通接头实现。取样瓶3的顶部设置有可 拆卸的双口 PTFE卡套瓶盖32,进液管4和出气管5分别穿过双口 PTFE卡套瓶盖32伸入取 样瓶3内，其中，进液管4的进液出口 42在取样瓶3内位于稀释剂31的液面上方 处；出气管5的吸入口 51位于稀释剂31的液面上方。出气管5的出口直接与抽气罐6相 连接。在取样瓶3内，吸入口 51与稀释剂31的液面之间的距离大于进液出口 42与稀释剂 31的液面之间的距离。气缸7具有可移动的活塞71，抽气罐6在活塞71的往复运动下进 行动态密封。可编程逻辑控制器8通过带有气源91 (例如氮气）的气动阀9与气缸7连接 并用于控制活塞71的移动。借助于可编程逻辑控制器8,气动阀9对活塞71的移动距离的 定量控制可实现液态氟化氢溶液11的定量取样和微量取样。
[0024] 在阀门设置上，连接管10、进液管4以及出气管5上分别设置有调节阀100,进