專利名稱：氫含量檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種氫含量分析儀，具體地說，是一種利用熱導(dǎo)檢測器檢測樣品氣中氫含量的儀器。
使用氣相色譜法分析氣體氫含量結(jié)果相對可靠，但只能進(jìn)行間歇式分析。此外，色譜分析法用于常見的氫含量較低的催化裂化氣、蒸汽熱裂解氣等氣體分析時，因其含有的較多碳三以上烴組分易在柱內(nèi)吸附造成柱效下降，故吸附柱擔(dān)體需定期進(jìn)行活化。而用于氫含量較高的純氫(作標(biāo)氣用)、重整氣、循環(huán)氫等氣體分析時，往往容易使熱導(dǎo)檢測器超線性，從而造成定量失真。
CN2096069U公開了一種氫含量檢測儀。該檢測儀在現(xiàn)有的熱導(dǎo)式氫分析儀中加入了一個氫分離器，使測量氣體先進(jìn)入氫分離器使氫氣與其它氣體分離，然后再由載體攜帶進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器。因進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器的氣體僅為氫氣，從而提高了定量的可靠性和適用范圍。其氫分離器是一池體，由氫分離膜將其隔離成樣品池和測量池。測量時氣體中的氫氣透過氫分離膜進(jìn)入測量池，再由載氣帶入熱導(dǎo)檢測器的測量臂。但是實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的氫分析儀由于分離器的透氫量與樣品氣進(jìn)樣時的壓力有關(guān)，測試時手工控制進(jìn)樣壓力操作不便，并易造成壓力波動而影響分析結(jié)果。另外，用氫隔離膜分離氫氣，因樣品池體積較大，致使測量死體積值偏大。
本實(shí)用新型在現(xiàn)有的含氫分離器的熱導(dǎo)型氫分析儀的基礎(chǔ)上接入樣品定量管，進(jìn)行脈沖定量分析操作，避免了由手工操作帶來的載體壓力波動引起的分析誤差，不僅提高了檢測準(zhǔn)確度，而且降低了操作難度。此外，氫分離器改用中空纖維管分離氫氣，使樣品室空間減小，測量死體積也隨之減小，從而縮短了分析時間。
圖2為本實(shí)用新型以電磁閥為氣路切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型中氫分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
所述的氫分離器是將測量氣體中氫氣選擇性分離的部件。氫分離器由分離管和穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管組成。該中空纖維管壁上的微孔僅允許氫分子透過，而其它分子不能透過。分離管的兩端設(shè)有密封塞，密封塞的作用主要是阻止測量氣進(jìn)入分離管內(nèi)的測量室，而使測量氣進(jìn)入中空纖維管內(nèi)的樣品室。此外，密封塞還能固定中空纖維管。所述分離管壁上還設(shè)有與熱導(dǎo)檢測器相連的載氣入口和載氣出口。
所述儀器中設(shè)置的載氣管線用于將載氣引入熱導(dǎo)檢測器的參考臂和用載氣攜帶氫分離器中的氫氣進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器的測量臂。故載氣管線分兩路，一路經(jīng)過氣路切換裝置與氫分離器的中空纖維管的氣體入口相連，另一路經(jīng)過熱導(dǎo)檢測器與氫分離器外管壁上的載氣入口相連。
所述的氣路切換裝置是使樣品定量管中的測量氣與載氣相互切換進(jìn)入氫分離器的裝置。氣路切換裝置優(yōu)選六通閥或三個彼此串連的二位電磁閥，樣品定量管與六通閥或二位電磁閥的閥口相連構(gòu)成進(jìn)氣通路。轉(zhuǎn)換閥的位置即可使測量氣進(jìn)入氫分離器。
本實(shí)用新型儀器適用于測定各類含氫氣體中的氫含量，特別適用于測定石油煉制過程中產(chǎn)生的氣體的氫含量。氫含量的測量范圍可從0.01體％到100％。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
由

圖1可知，本實(shí)用新型包括熱導(dǎo)檢測器4和與其串接的氫分離器3，使用六通閥1為載氣與測量氣的切換裝置，樣品定量管2與六通閥1按圖中實(shí)線所示位置與測量氣入口管8和測量氣出口管9相連構(gòu)成進(jìn)氣通路。此時樣品定量管2與檢測系統(tǒng)脫離，系統(tǒng)處于待測狀態(tài)，六通閥1右側(cè)的兩個閥口相互接通，其中的一個與載氣管相連，另一個與氫分離器3的氣體入口相連。當(dāng)六通閥1按圖中虛線所示連接時，樣品定量管2即與氫分離器3的氣體入口相通，系統(tǒng)處于檢測狀態(tài)。圖中載氣管線10經(jīng)過壓力表6和穩(wěn)壓閥7之后分成兩路，一路經(jīng)過六通閥1右測的閥口，與氫分離器3的氣體入口相連，另一路經(jīng)過熱導(dǎo)檢測器4上部所示的參考臂與氫分離器3的載氣入口13相連。為使兩路載氣達(dá)到一定的流量，在兩路載氣管線中均接入一個阻尼5。
圖2所示的氫分析儀與圖1基本相同，不同的是載氣與測量氣的切換裝置改為三個彼此串連的二位電磁閥16。每個電磁閥上有三個閥口，中間的閥口可分別與上下兩個閥口接通，以實(shí)現(xiàn)氣體切換。樣品定量管2按圖中實(shí)線所示與測量氣入口管8和測量氣出口管9相連構(gòu)成氣體通路時，樣品定量管2與檢測系統(tǒng)相脫離。樣品定量管2按虛線所示與各電磁閥閥口時相連時，樣品定量管2即與氫分離器的氣體入口相通，系統(tǒng)處于測量狀態(tài)。使用電磁閥的優(yōu)點(diǎn)是易于進(jìn)行自動化操作，提高測量效率。
圖1、2中所示的氫分離器與熱導(dǎo)檢測器4可置于同一恒溫塊內(nèi)，并將溫度控制為40～60℃。
由圖3可知，本實(shí)用新型的氫分離器3由分離管18和數(shù)根穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管15組成。分離管內(nèi)放置的中空纖維管個數(shù)可為1～10根，優(yōu)選3～5根。分離管18的兩端設(shè)有密封塞17，密封塞17將中空纖維管15固定于分離管18內(nèi)，并將分離管與外界隔離，使分離管18與中空纖維管15之間形成測量室，中空纖維管內(nèi)空間為樣品室。分離管18壁上還設(shè)有載氣入口13和載體出口14。
本實(shí)用新型的使用方法是以氮?dú)鉃檩d氣，由載氣管線10通入的氮?dú)夥殖蓛陕?，一路?jīng)過熱導(dǎo)檢測器4上部所示參考臂后進(jìn)入氫分離器的載氣入口13，再經(jīng)載氣出口14進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器4下部所示測量臂，此時，熱導(dǎo)檢測器4參考臂和測量臂通入的均為氮?dú)?，所以兩者的電位相等。而另一路氮?dú)庾鳛榇祾邭鈱χ锌绽w維管15進(jìn)行吹掃，并由定量管放空口12排出。通入氮?dú)獾膲毫τ煞€(wěn)壓閥7控制，兩路氮?dú)獾牧髁坑勺枘?控制。
將圖1中的六通閥1或圖2中的電磁閥16按實(shí)線所示接通，樣品氣由測量氣入口管8進(jìn)入樣品定量管2，再由測量氣出口管9排出，待樣品定量管2中氣體完全置換成待測氣體時，關(guān)閉六通閥或電磁閥測量氣出口閥門，使測量氣封裝于樣品定量管2中。將六通閥1或電磁閥16切換至圖中虛線所示的位置，樣品定量管2中的待測氣體即被吹掃氣帶入中空纖維管15中，氣體中的氫從中空纖維管15中擴(kuò)散進(jìn)入分離管18的測量室，被從載氣入口13進(jìn)入的氮?dú)鈹y帶，由載氣出口14進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器4的測量臂，再由熱導(dǎo)檢測器4放空口11排出。從氫分離器3分離出的氫氣經(jīng)過測量臂時引起電位變化，該值與參考臂電位形成的電位差與待測氣體的氫含量存在定量關(guān)系，由此即可測出氣體中的氫含量。
樣品氣中的氫含量測出后，可將六通閥1或電磁閥16再次切換成實(shí)線所示的位置，按上述方法重復(fù)測量，可進(jìn)行氣體氫含量的連續(xù)分析測定。
權(quán)利要求1.一種氫含量檢測儀，包括與熱導(dǎo)檢測器(4)串接的氫分離器(3)，其特征在于所述的檢測儀中設(shè)有樣品定量管(2)，樣品定量管(2)與氣路切換裝置相連并通過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口處相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的檢測儀，其特征在于所述的氫分離器(3)由分離管(18)和1～10根穿過分離管的具有選擇性透氫性能的中空纖維管15組成，分離管(18)的兩端設(shè)有密封塞(17)，分離管(18)壁上設(shè)有載氣入口(13)和載氣出口(14)。
3.按照權(quán)利要求2所述的檢測儀，其特征在于該儀器中設(shè)置的載氣管線分兩路，一路經(jīng)過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口相連，另一路經(jīng)過熱導(dǎo)檢測器(4)與氫分離器(3)外管壁上的載氣入口(13)相連。
4.按照權(quán)利要求1～3所述的任意一種檢測儀，其特征在于所述的氣路切換裝置為六通閥(1)或三個彼此串連的二位電磁閥(16)，樣品定量管(2)與六通閥(1)或二位電磁閥(16)的閥口相連構(gòu)成進(jìn)氣通路。
專利摘要一種氫含量檢測儀，包括與熱導(dǎo)檢測器(4)串接的氫分離器(3)，所述的檢測儀中設(shè)有樣品定量管(2)，樣品定量管(2)與氣路切換裝置相連并通過氣路切換裝置與氫分離器(3)的氣體入口處相連。該儀器適用于連續(xù)、準(zhǔn)確地分析氣體中的氫含量。
文檔編號G01N25/00GK2569134SQ0225281
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者楊海鷹, 陳國華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院