一种化工气体取样设备及气体取样方法

技术领域

本发明属于化工气体取样领域，涉及化工气体的取样设备，具体涉及一种在带压状态下气体取样的专用设备及气体取样方法。

背景技术

化工气体的取样分析在现代工业生产中极其常见，取样的安全性、代表性在后续的分析过程中尤为重要，离开了取样的安全性、代表性后续取样分析结果就失去了意义，同时也无法指挥生产参数的调整。

目前化工气体取样存在以下缺陷：

1、采用现场排放：首先，化工气体无论是原料气还是经转化、合成后的更高成本的工艺气，如果现场排放不仅是资源的一种浪费，更是成本的一种提高。其次，由于化工气体多为易燃、易爆、易中毒、易窒息气体，现场排放如遇明火或者可能产生电火花的作业极易产生爆炸或者火灾事故，同时组分中如含有易中毒(一氧化碳、氨、甲醇)、易窒息性气体(氮气、二氧化碳)，不仅现场排放严重污染环境，对于作业人员或者周边作业人员的身心健康也是极大的威胁，长期从事作业可能会引起职业性疾病。

2、使用传统三通阀，手动置换球胆或者气袋后取样带回实验室分析：由于采用手动置换，所以取样时间长，取样代表性差、效率低。传统三通阀取样需要手动置换球胆或者气袋，需要很大力气挤压，反复置换且留有死角，无法彻底置换干净。对于有些化工气体组分分析需要精确至0.01％，这就对取样技术提出了更高的要求。

3、采用密闭循环钢瓶取样带回实验室分析：采用市售密闭循环钢瓶取样箱成本很高，而且后期维护成本高、技术难度高、备件采购价格高、采购周期长。

发明内容

本发明的目的是提供了一种结构简单、使用方便、安全、环保、节能、高效的化工气体取样设备。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种化工气体取样设备，包括：

取样箱；

样品管；所述样品管一端设置工艺气进口，另一端设置工艺气出口，所述工艺气出口与所述回收管连接；所述工艺气进口至工艺气出口的样品管上依次设置第一球形阀、第一针型阀、自吸式三通阀和第二球形阀；所述自吸式三通阀与样品管相通的竖向管道内设置流量控制构件，所述流量控制构件呈中空结构，一端为进气口，另一端为出气口，进气口孔径大于出气口孔径，进气口与所述第一针型阀连接，出气口与所述第二球形阀连接，且出气口位于自吸式三通阀与所述取样管相通的横向管道口处；

取样管；所述取样管与所述自吸式三通阀的横向管道之间设置第二针型阀；所述取样管的出气口与取样件连接；

回收管；所述回收管的进气口与所述第二球形阀连接，回收管的出气口与回收设备连接。

进一步地，所述流量控制构件呈锥形状。

进一步地，所述流量控制构件的出气口孔径为进气口孔径的1/3，确保实现自吸效果。

进一步地，所述流量控制构件采用金属材质，防止腐蚀。

进一步地，所述流量控制构件与自吸式三通阀通过焊接连接，避免压力波动产生位移而失去自吸效果。

进一步地，所述取样件为球胆或气袋。

进一步地，所述样品管、第一球形阀、第一针型阀、自吸式三通阀、第二球形阀、取样管和第二针型阀以同一管径连接，不可变径连接，否则影响自吸效果。

进一步地，所述回收管的管径大于所述样品管的管径，以便更好的排放回收，同时应避免回收管串气导致无法排放回收，甚至影响取样。

本发明的另一目的在于提供一种气体取样的方法，使用所述的化工气体取样设备，包括以下步骤：

S1、样品置换管线：

S1-1、关闭所述第二针型阀；

S1-2、依次打开所述第二球形阀、第一针型阀和第一球形阀；

S1-3、从所述样品管的工艺气进口输入工艺气，工艺气经样品管进入到第一球形阀调压后，经过第一针型阀再次调节到适度压力，再经自吸式三通阀和第二球形阀进入到回收管，使气体置换和回收；

S2、样品置换取样件：

S2-1、打开所述第一球形阀、第一针型阀、第二针型阀；

S2-2、控制第二球形阀的开度，使输入的工艺气置换取样件内存留气体输送至回收管；

S3、取样：

S3-1、关闭所述第二球形阀；

S3-2、打开所述第一球形阀、第一针型阀、第二针型阀；

S3-3、工艺气经取样管被取样；

S4、取样完毕：

S4-1、关闭所述第二针型阀，打开所述第二球形阀；

S4-2、依次关闭所述第一球形阀、第一针型阀和第二球形阀。

与现有技术相比，本发明化工气体取样设备及气体取样方法具有以下的有益效果：

1、本发明采用自吸式三通、针型阀、球形阀、样品管、取样管、回收管、取样箱等组件安装相结合构成一种化工气体取样设备，实现安全、环保、节能、高效、低成本的化工气体取样过程。

2、本发明在三通阀内设置锥形状流量控制构件，流量控制构件为中空结构，且顶部的出气口小于底部的进气口，起到自吸负压效果的自吸式三通阀。

3、本发明化工气体取样设备可以根据工作需求按照设计比例放大\缩小投入使用，液体物质同样适用。

4、本发明气体取样方法操作简单，通过设置阀门和调节阀门首先将工艺气置换管线，其次再将工艺气置换球胆或气袋内存留气体，最后才进行取样。因置换气体过程无需用力挤压球胆或气袋，置换后球胆或气袋内不留有死角，置换干净，取样数据精准。

附图说明

图1为本发明化工气体取样设备的结构连接示意图；

图2为本发明化工气体取样设备中的锥形状流量控制构件的结构示意图；

图3为本发明化工气体取样设备中的自吸式三通阀的结构示意图。

图中：1、工艺气进口；2、取样管；3、回收管；4、第一球形阀；5、第一针型阀；6、第二针型阀；7、第二球形阀；8、自吸式三通阀；8-1、锥形状流量控制构件；8-2、出气口；8-3、进气口；9、取样箱；10、样品管。

具体实施方式

下面对本发明的实施案例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明化工气体取样设备，包括取样箱9、样品管10、取样管2和回收管3。

所述样品管10一端设置工艺气进口1，另一端设置工艺气出口，所述工艺气出口与所述回收管3连接；所述工艺气进口1至工艺气出口的样品管上依次设置第一球形阀4、第一针型阀5、自吸式三通阀8和第二球形阀7；所述自吸式三通阀8与样品管10相通的竖向管道内设置锥形状流量控制构件8-1。所述锥形状流量控制构件8-1呈中空结构，底部为进气口8-3，顶部为出气口8-2，进气口孔径大于出气口孔径，出气口孔径为进气口孔径的1/3左右，确保实现自吸效果。

自吸式三通阀8底部的进气口与第一针型阀5连接，出气口与第二球形阀7连接，且出气口位于自吸式三通阀8与所述取样管2相通的横向管道口处(出气口位于自吸式三通阀8内的十字中心点，进气口内径约为6mm)，见图3所示。锥形状流量控制构件8-1采用金属材质，防止腐蚀，且与自吸式三通阀8通过焊接连接，避免压力波动产生位移而失去自吸效果。

所述取样管2与所述自吸式三通阀的横向管道之间设置第二针型阀6；所述取样管2的出气口与球胆或气袋连接；

所述回收管3的进气口与所述第二球形阀7连接，回收管3的出气口与回收设备连接，回收出来的气体经过回收设备进行废弃处理或回收重复利用。回收管3的管径大于所述样品管10的管径，以便更好的排放回收，同时避免回收管串气导致无法排放回收，甚至影响取样。

所述样品管10、第一球形阀4、第一针型阀5、自吸式三通阀8(除了锥形状流量控制构件8-1)、第二球形阀7、取样管2和第二针型阀6以同一管径连接，不可变径连接，否则影响自吸效果。

所述第二球形阀7位置必须使用球形阀，不可用针型阀代替，因为针型阀流量小无法实现三通自吸效果。

所述样品管10采用外径8mm内径6mm不锈钢管材质，样品管10经90度弯曲后与第一针型阀5连接，第一球形阀4外径为8mm，第一针型阀5外径为8mm，不锈钢管材质的自吸式三通阀8外径为8mm，内径为6mm。锥形状流量控制构件8-1的进气口孔径约为6mm，出气口孔径为2mm。不锈钢管材质的取样管2外径为8mm，内径为6mm。

所述球形阀可以控制气体压力，针型阀可以调节气体流速。

本发明使用上述化工气体取样设备进行气体取样的方法，包括以下步骤：

步骤一、样品置换管线：

首先，关闭所述第二针型阀6；

其次，依次打开所述第二球形阀7、第一针型阀5和第一球形阀4；

再次，从所述样品管10的工艺气进口1输入工艺气，工艺气经样品管10进入到第一球形阀4调压后，经过第一针型阀5再次调节到适度压力，再经自吸式三通阀8和第二球形阀7进入到回收管3，使其输入的样品工艺气置换管道内的原来气体，实现气体置换和回收的目的。

步骤二、样品置换球胆或气袋：

首先、打开所述第一球形阀4、第一针型阀5、第二针型阀6；

其次、控制第二球形阀7的开度(先开最大，逐步调小)，由于自吸式三通阀8底部的进气口大于顶部的出气口，所以样品工艺气经过自吸式三通阀8后压力突然变大，加上刚开始时第二球形阀的开口大于自吸式三通阀的出气口，因此，球胆或气袋内原先存在的气体就会被抽真空至回收管3，输入的工艺气最终置换球胆或气袋内存留气体，使其置换彻底，管道和球胆或气袋内不存留任何杂质气体。

步骤三、取样：

首先、关闭所述第二球形阀7或可通过球形阀7的开度调节取样速度；

其次、打开所述第一球形阀4、第一针型阀5、第二针型阀6；

再次、样品工艺气经取样管2被球胆或气袋取样；

步骤四、取样完毕：

首先、关闭所述第二针型阀6，打开所述第二球形阀7；

其次、依次关闭所述第一球形阀4、第一针型阀5和第二球形阀7。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。