动力气和载气二合一地提高惰性气体纯度的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种动力气和载气二合一地提高惰性气体纯度的装置，其设置于与惰性气体汇流排联通的至少一套相互并联的氧分析仪和元素分析仪检测系统，单独设置惰性气体汇流排间，惰性气体汇流排间设有事故强制通风和排风系统，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，仪器操作间设有报警器；事故强制通风和排风系统与报警器联锁；事故强制通风和排风系统与惰性气体泄漏传感器连通；惰性气体汇流排与惰性气体源联通；惰性气体汇流排通过三通管分别与氧分析仪的动力气入口、惰性气体净化器联通；惰性气体净化器分别与氧分析仪的载气入口、元素分析仪的进气口联通。本发明可确保氧分析仪和元素分析仪测试的稳定性，安全性高，能源和资源合理利用，实现节能减排。
【专利说明】 动力气和载气二合一地提高惰性气体纯度的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高惰性气体纯度的方法和装置，其动力气和载气二合一，特别是分析仪器领域的惰性气体净化的装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，采用单只惰性气体瓶接单台化验分析仪器进行分析测定，氧分析仪和元素分析仪分别只接入一瓶惰性气体，新购置的惰性气体要分别接入氧分析仪和元素分析仪进行分析。
[0003]现有技术存在问题为，因购买的惰性气体不纯，如果或压力未能满足氧分析仪和元素分析仪的需求，就容易引起氧分析仪、元素分析仪测定数据的波动和误差，经常因数据的不准确而影响生产，甚至需停下生产查找问题，待解决问题后继续现再生产。因此，更换惰性气体的频次较高，一但遇到惰性气体不纯或压力达不到造成时测定数据的波动和误差较大时，须马上安排人重新更换新惰性气体，而更换下来的惰性气体瓶中有大量残余惰性气体无法利用，浪费大。
[0004]另外，现有的惰性气体瓶放置在工作人员操作的氧分析仪、元素分析仪等仪器间，为了确保氧分析仪、元素分析仪等不进灰尘，仪器间的密封性较好，属有限空间作业，通风系统不良，一但惰性气体出现泄漏，工作人员容易窒息、中毒，甚至死亡，不符合安全生产的要求。
[0005]现有技术中，定氧仪往往采用氮气或净化的压缩空气作动力气,用氦气或氩气作载气。由于动力气和载气不同，导致设备的管道多，结构复杂，成本高，操作不便。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种提高惰性气体纯度的方法和装置，可确保氧分析仪和元素分析仪测试的稳定性。
[0007]本发明的另外一个目的是提供一种提高惰性气体纯度的方法和装置，其动力气和载气二合一，设备管道大幅减少，结构计划，成本降低，操作方便。
[0008]为此，根据本发明的一个方面，提供了一种提高惰性气体纯度的装置，其特征在于，其设置于至少一套相互并联的氧分析仪和元素分析仪检测系统，各套氧分析仪和元素分析仪检测系统与惰性气体汇流排联通，单独设置惰性气体汇流排间，惰性气体汇流排间设有事故强制通风和排风系统，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，仪器操作间设有报警器；事故强制通风和排风系统与报警器联锁；事故强制通风和排风系统与惰性气体泄漏传感器连通；惰性气体汇流排与惰性气体源联通；惰性气体汇流排通过三通管分别与氧分析仪的动力气入口、惰性气体净化器联通；惰性气体净化器分别与氧分析仪的载气入口、元素分析仪的进气口联通。
[0009]优选地，还包括下列附加技术特征至少其中之一:净化器中的过滤塔设有惰性气体中o2、n2、h2、h2o、co、co2、ch4等微量杂质的分离装置；惰性气体净化器通过减压阀和压力指示装置与氧分析仪的载气入口、元素分析仪的进气口联通；惰性气体瓶通过压力指示装置(优选压力表)、减压阀、截止阀与惰性气体汇流排联通；净化器中的过滤塔包括净化装置和纯化装置；以及过滤塔采用的净化剂是吸气剂，吸气剂是非蒸散型锆铝16。
[0010]优选地，惰性气体源与一多头惰性气体汇流排连通，该惰性气体汇流排的每一个头通过一直角阀和一防错装奶头与一惰性气体瓶联通；各惰性气体瓶分成至少二组，每组惰性气体瓶具有至少一个惰性气体瓶；对于每一组惰性气体瓶，在惰性气体汇流排上设有一压力指示器；每一组惰性气体瓶通过第一管道截止阀、压力指示器、减压器、第二管道截止阀与惰性气体供应管联通；各组惰性气体瓶之间也设有一管道截止阀；惰性气体供应管的一端与惰性气体净化器联通，惰性气体供应管的另外一端通过压力指示器、减压器、管道截止阀与氧分析仪的动力气入口联通；惰性气体净化器的出口与氧分析仪的载气入口和元素分析仪的进气口联通。
[0011]优选地，在管路上使用两个串联的减压器，其中一个是在用减压器，另一个是备用减压器(优选地，所述减压器是减压阀)。
[0012]优选地，所述多头惰性气体汇流排是8头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有4个惰性气体瓶；或者所述多头惰性气体汇流排是6头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有3个惰性气体瓶；或者所述多头惰性气体汇流排是4头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有2个惰性气体瓶。
[0013]根据本发明的另外一个方面，提供了一种提高惰性气体纯度的方法，其特征在于，设置至少一套相互并联的氧分析仪和元素分析仪检测系统，各套氧分析仪和元素分析仪检测系统与惰性气体汇流排联通，单独设置惰性气体汇流排间，惰性气体汇流排间设有事故强制通风和排风系统，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，仪器操作间设有报警器；事故强制通风和排风系统与报警器联锁；事故强制通风和排风系统与惰性气体泄漏传感器连通；将惰性气体源接入一套多头惰性气体汇流排，通过汇流排出来的惰性气体通过三通管，一部分直接输送到氧分析仪作动力气，另一部分输送到惰性气体净化器净化，通过净化器中的过滤塔分离惰性气体中的02、N2、H2、H20、CO、C02、CH4等微量杂质，经过惰性气体净化器过滤好的纯惰性气体一头接入氧分析仪作载气进行氧的测定，另一头接入元素分析仪内进行光谱分析。
[0014]优选地，净化器中的过滤塔采用净化加纯化双重处理，利用非蒸散型锆铝16吸气剂为净化剂，吸气剂可与惰性气体中的微量杂质02、N2、H2、H2O, CO、C02、CH4等形成稳定的化合物或固溶体，从而达到对惰性气体净化的目的。
[0015]优选地，所述多头惰性气体汇流排为8头惰性气体汇流排。
[0016]优选地，在所述惰性气体源中，
[0017]当前一组的所述前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述前一组的下一瓶惰性气体，而前一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；
[0018]当前一组的最后一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启下一组的第一瓶惰性气体，而所述前一组的最后一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；
[0019]前一组的所有惰性气体瓶全部用完后，前一组的惰性气体瓶一起被更换；
[0020]当后一组的前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述后一组的下一瓶惰性气体，而后一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；[0021]当后一组的最后一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启下一组的第一瓶惰性气体，而所述后一组的最后一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；
[0022]后一组的所有惰性气体瓶全部用完后，后一组的惰性气体瓶一起被更换；
[0023]如此对各组惰性气体瓶循环地使用。
[0024]优选地，还包括下列附加技术特征至少其中之一:惰性气体瓶分成2组，后一组的下一组为所述前一组；每组惰性气体瓶具有4个惰性气体瓶、3个惰性气体瓶、2个惰性气体瓶、或者I个惰性气体瓶；当每组惰性气体瓶仅具有I个惰性气体瓶时，第一瓶惰性气体也是最后一瓶惰性气体。
[0025]根据本发明，惰性气体得到了净化，元素分析仪和氧分析仪在校准和测试样品过程中，氧分析仪和元素分析仪使用时压力的稳定性大大提高，可确保生产的正常进行。
[0026]根据本发明，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，单独设置惰性气体汇流排间，增设了事故排风系统与报警器，事故排风系统与报警器联锁；一旦出现惰性气体泄漏，立即启动事故排风系统，加强惰性气体汇流排间的强制通风和排风，确保仪器间作业人员的作业安全，以符合安全生产的要求。
[0027]根据本发明，通过增设一台惰性气体净化器和一组惰性气体汇流排，以及惰性气体汇流排的正确使用，解决了氧分析仪和元素分析仪测试的稳定性问题，满足了生产的需要。
[0028]根据本发明，可充分利用剩余惰性气体的余压，大大降低了生产成本，提高了能源和资源的合理利用，实现了节能减排的目的。
[0029]根据本发明，动力气和载气实现了二合一，设备管道大幅减少，结构计划，成本降低，操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是根据本发明的提高惰性气体纯度的装置的示意图。
[0031]图2是根据本发明的提高惰性气体利用率的装置示意图。
【具体实施方式】
[0032]在图1中，附图标记2表示截止阀，附图标记3表示减压阀、附图标记4表示压力表。
[0033]在一个实施例中，提高惰性气体纯度的装置采用一套8头惰性气体汇流排101，其分别与8套氧分析仪和元素分析仪系统连接，图1中仅示出了第一套氧分析仪和元素分析仪系统10和最后一套氧分析仪和元素分析仪系统80。特别是，为了确保氧分析仪和元素分析仪测试的稳定性，每套氧分析仪和元素分析仪系统增设了一台惰性气体净化器15、85
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[0034]将每瓶惰性气体100分别接入一套8头惰性气体汇流排101，通过汇流排101出来的惰性气体通过三通管，一部分直接输送到氧分析仪16、86作动力气，另一部分输送到惰性气体净化器15、85净化，通过净化器15、85中的过滤塔分离惰性气体中的02、N2、H2、H20、C0、C02、CH4等微量杂质，净化后的惰性气体再通过三通管，再分别输送到氧分析仪和元素分析仪。经过惰性气体净化器过滤好的纯惰性气体一头接入氧分析仪16、86作载气进行氧的测定，另一头接入元素分析仪17、87内进行光谱分析。
[0035]在一个实施例中，净化器15、85中的过滤塔的具体净化措施是:采用净化加纯化双重处理，利用非蒸散型锆铝16吸气剂为净化剂，在一定的温度下，吸气剂可与惰性气体中的微量杂质02、N2、H2、H20、CO、C02、CH4等等形成稳定的化合物或固溶体，从而达到对惰性气体净化的目的。
[0036]在这样的实施例中，元素分析仪和氧分析仪在校准和测试样品过程中，大大提高了惰性气体压力的稳定性，能满足生产的需要。
[0037]如图2所示，在一个实施例中，将一套8头惰性气体汇流排100平均分成二组(每组4个头)，每组单独分开使用，惰性气体瓶11、12、13、14为第一组，而惰性气体瓶21、22、23,24为第二组。
[0038]各惰性气体瓶分别设有一防错装奶头2和一直角阀3，并且通过防错装奶头2和直角阀3而与惰性气体汇流排100联通。
[0039]第一组惰性气体瓶11、12、13、14的惰性气体瓶11、12和惰性气体瓶13、14之间设有一压力指示器，例如压力表4。第二组惰性气体瓶21、22、23、24的惰性气体瓶21、22和惰性气体瓶23、24之间也设有一压力指示器，例如压力表4。
[0040]第一组惰性气体瓶11、12、13、14通过第一管道截止阀6、压力指示器4、减压器5、第二管道截止阀6与惰性气体供应管200联通。第二组惰性气体瓶21、22、23、24通过第一管道截止阀6、压力指示器4、减压器5、第二管道截止阀6与惰性气体供应管200联通。
[0041]第一组惰性气体瓶11、12、13、14与第二组惰性气体瓶21、22、23、24之间也设有一管道截止阀6。
[0042]各组惰性气体瓶通过第一管道截止阀6、两块串联的减压器5、第二管道截止阀6与惰性气体供应管200联通。减压器5的一个实施例是减压阀。如图1所示，连续采用两个减压阀，主要是考虑安全问题和生产的连续性，一个在用，另一个备用，若在用的减压器坏了，可立即启用另一个减压器。
[0043]惰性气体供应管200的一端与惰性气体净化器7联通，惰性气体供应管200的另外一端通过压力指示器4、减压器5、管道截止阀6与氧分析仪8的动力气入口联通。
[0044]惰性气体净化器7的出口与氧分析仪8的定氧载气入口和元素分析仪9的进气口联通。
[0045]当第一组第一瓶惰性气体11压力快达不到时，立即开启第二瓶惰性气体12，第一瓶惰性气体11继续用，直至尽量用空；当第二瓶惰性气体12快达不到压力时，开启第三瓶惰性气体13，第二瓶惰性气体12继续用，直至尽量用空；当第三瓶惰性气体13快达不到压力时，开启第四瓶惰性气体14，第三瓶惰性气体13继续用，直至尽量用空；当第四瓶惰性气体14快达不到压力时，开启第二组第一瓶惰性气体21，第一组第四瓶惰性气体14继续用，直至尽量用空；第一组惰性气体瓶11、12、13、14全部用完后，更换四瓶新惰性气体。当第二组第一瓶惰性气体21快达不到压力时，开启第二组第二瓶惰性气体22，第一组第一瓶惰性气体21继续用，直至尽量用空；当第二组第二瓶惰性气体22快达不到压力时，开启第二组第三瓶23惰性气体，第二组第二瓶惰性气体22继续用，直至尽量用空；当第二组第三瓶23惰性气体快达不到压力时，开启第二组第四瓶惰性气体24，第二组第三瓶惰性气体23继续用，直至尽量用空；当第二组第四瓶惰性气体24快达不到压力时，开启第一组第一瓶惰性气体11，第二组第四瓶惰性气体24继续用，直至尽量用空；第二组惰性气体21、22、23、24全部用完后，更换四瓶新惰性气体。不断循环使用。
[0046]在图2所示的实施例中，共有8个防错装奶头、8个直角阀、3块压力表、5个减压阀、6个管道截止阀，各部分通过管道连接而成。
[0047]在根据本发明的提高惰性气体利用率的装置的另外一个实施例中，所述多头惰性气体汇流排是4头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有2个惰性气体瓶。在根据本发明的提高惰性气体利用率的装置的另外一个实施例中，所述多头惰性气体汇流排是6头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有3个惰性气体瓶。
[0048]通过使用惰性气体汇流排，大大提高了惰性气体压力的稳定性和惰性气体的利用率，避免了由于惰性气体的压力的不稳定而影响生产，同时也降低了员工的劳动强度、提高了员工的劳动生产率和提高了惰性气体使用的安全性。
[0049]“当前一组的所述前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述前一组的下一瓶惰性气体，而前一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空”并不意味着:本发明两个相邻的惰性气体瓶保持这样一种关系，即:“下一个惰性气体瓶”内的高压可以推动“前一个惰性气体瓶”排出残余的、已经变成低压的气体，以帮助“前一个惰性气体瓶”多排出些惰性气体，从而提高惰性气体利用率。
[0050]原惰性气体瓶直接接在氧分析仪和元素分析仪上使用，惰性气体的压力低于5MPa以下，惰性气体压力不稳定，造成氧分析仪和元素分析仪测试数据波动很大、不稳定、异常，此时必须更换惰性气体,更换惰性气体的频次较高,造成能源浪费；
[0051]现惰性气体瓶组汇流排以并联方式直接接到元素分析仪和氧分析仪上使用，以“当前一组的所述前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述前一组的下一瓶惰性气体，而前一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空”方式使用惰性气体，惰性气体压力可始终稳定在5MPa以上，惰性气体压力非常稳定，氧分析仪和元素分析仪测试数据无波动、稳定、无异常，而更换的惰性气体的余压可降低到0.5MPa左右(即:前一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空)，此时并不影响氧分析仪和元素分析仪数据测试，这充分利用了惰性气体瓶内残余的惰性气体的余压。
[0052]本发明采用多个分组的惰性气体汇流排供气绝非本领域惯用手段。
[0053]本发明各惰性气体瓶是并联的，是可以独立操作的，当某一气瓶的气用至0.5MPa左右(用空)时即关闭此气瓶阀，及时打开下一瓶惰性气体，而此更换过程，惰性气体的压力并无任何影响，从而不影响氧分析仪和元素分析仪的数据测定，也不影响生产。
[0054]在本发明中，惰性气体优选氦气或氩气(氦气价格非常贵,氩气相对便宜些,故更优选使用氩气)；氧分析仪优选定氧仪；元素分析仪优选光谱仪。
[0055]根据本发明，动力气和载气合二为一，管道互相连通，合并使用，测定数据更稳定。
【权利要求】
1.一种动力气和载气二合一地提高惰性气体纯度的装置，其特征在于，其设置于至少一套相互并联的氧分析仪和元素分析仪检测系统，各套氧分析仪和元素分析仪检测系统与惰性气体汇流排联通，单独设置惰性气体汇流排间，惰性气体汇流排间设有事故强制通风和排风系统，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，仪器操作间设有报警器；事故强制通风和排风系统与报警器联锁；事故强制通风和排风系统与惰性气体泄漏传感器连通；惰性气体汇流排与惰性气体源联通；惰性气体汇流排通过三通管分别与氧分析仪的动力气入口、惰性气体净化器联通；惰性气体净化器分别与氧分析仪的载气入口、元素分析仪的进气口联通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括下列附加技术特征至少其中之一:净化器中的过滤塔设有惰性气体中o2、n2、h2、h2o、co、co2、ch4等微量杂质的分离装置；惰性气体净化器通过减压阀和压力指示装置与氧分析仪的载气入口、元素分析仪的进气口联通；惰性气体瓶通过压力指示 装置(优选压力表)、减压阀、截止阀与惰性气体汇流排联通；净化器中的过滤塔包括净化装置和纯化装置；以及过滤塔采用的净化剂是吸气剂，吸气剂是非蒸散型锆铝16。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，惰性气体源与一多头惰性气体汇流排连通，该惰性气体汇流排的每一个头通过一直角阀和一防错装奶头与一惰性气体瓶联通；各惰性气体瓶分成至少二组，每组惰性气体瓶具有至少一个惰性气体瓶；对于每一组惰性气体瓶，在惰性气体汇流排上设有一压力指示器；每一组惰性气体瓶通过第一管道截止阀、压力指示器、减压器、第二管道截止阀与惰性气体供应管联通；各组惰性气体瓶之间也设有一管道截止阀；惰性气体供应管的一端与惰性气体净化器联通，惰性气体供应管的另外一端通过压力指示器、减压器、管道截止阀与氧分析仪的动力气入口联通；惰性气体净化器的出口与氧分析仪的载气入口和元素分析仪的进气口联通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在管路上使用两个串联的减压器，其中一个是在用减压器，另一个是备用减压器(优选地，所述减压器是减压阀)；或惰性气体为氦气或IS气。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多头惰性气体汇流排是8头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有4个惰性气体瓶；或者所述多头惰性气体汇流排是6头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有3个惰性气体瓶；或者所述多头惰性气体汇流排是4头惰性气体汇流排，惰性气体瓶分成2组，每组惰性气体瓶具有2个惰性气体瓶；或氧分析仪为定氧仪，元素分析仪为光谱仪。
6.一种提高惰性气体纯度的方法，其特征在于，设置至少一套相互并联的氧分析仪和元素分析仪检测系统，各套氧分析仪和元素分析仪检测系统与惰性气体汇流排联通，单独设置惰性气体汇流排间，惰性气体汇流排间设有事故强制通风和排风系统，惰性气体汇流排间与仪器操作间分开，仪器操作间设有报警器；事故强制通风和排风系统与报警器联锁；事故强制通风和排风系统与惰性气体泄漏传感器连通；将惰性气体源接入一套多头惰性气体汇流排，通过汇流排出来的惰性气体通过三通管，一部分直接输送到氧分析仪作动力气，另一部分输送到惰性气体净化器净化，通过净化器中的过滤塔分离惰性气体中的02、n2、h2、H2O, CO、CO2, CH4等微量杂质，经过惰性气体净化器过滤好的纯惰性气体一头接入氧分析仪作载气进行氧的测定，另一头接入元素分析仪内进行光谱分析。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，净化器中的过滤塔采用净化加纯化双重处理，利用非蒸散型锆铝16吸气剂为净化剂，吸气剂可与惰性气体中的微量杂质02、N2, H2,H2O, CO、CO2, CH4等形成稳定的化合物或固溶体，从而达到对惰性气体净化的目的。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多头惰性气体汇流排为8头惰性气体汇流排；或惰性气体为氦气或氩气。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述惰性气体源中，当前一组的所述前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述前一组的下一瓶惰性气体，而前一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；当前一组的最后一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启下一组的第一瓶惰性气体，而所述前一组的最后一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；前一组的所有惰性气体瓶全部用完后，前一组的惰性气体瓶一起被更换；当后一组的前一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启所述后一组的下一瓶惰性气体，而后一组的前一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；当后一组的最后一瓶惰性气体的压力不足时，立即开启下一组的第一瓶惰性气体，而所述后一组的最后一瓶惰性气体继续使用，直至尽量用空；后一组的所有惰性气体瓶全部用完后，后一组的惰性气体瓶一起被更换；如此对各组惰性气体瓶循环地使用；或氧分析仪为定氧仪，元素分析仪为光谱仪。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括下列附加技术特征至少其中之一:惰性气体瓶分成2组，后一组的下一组为所述前一组；每组惰性气体瓶具有4个惰性气体瓶、3个惰性气体瓶、2个惰性气体瓶、或者I个惰性气体瓶；当每组惰性气体瓶仅具有I个惰性气体瓶时，第一瓶惰性气体也是最后一瓶惰性气体；在管路上使用两个串联的减压器(优选减压阀)，其中一个是在用减压器，另一个是备用减压器。
【文档编号】G01N1/34GK103995091SQ201410269837
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】邱小英, 尹家军, 陈辉, 李勇 申请人:江西稀有稀土金属钨业集团有限公司