CN102809659A - 流体分析*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体分析***，该流体分析***包括通过流体管线(1)连接的流体降压装置(2)和流体分析装置(3)，其中，所述流体降压装置包括空心管(21)和实心柱(22)，所述空心管(21)有间隙地套装在所述实心柱(22)上。由于本发明设置的流体降压装置(2)具有实心柱(22)，使得高压流体只能通过实心柱(22)和空心管(21)之间的间隙流过，因此本发明提供的流体分析***流体降压效果好并且结构简单、便携性高。

Description

流体分析***

技术领域

本发明涉及对流体进行采样、分析等流体处理***，具体地，涉及一种流体分析***。

背景技术

通常，石油炼制在高压和/或高温条件下进行，流体经过这些过程后的馏程、密度、杂质含量、化合物组成等均会发生变化，这些物化性质一些是强制性的出厂指标，一些对指导工业生产有重大意义。另外，在催化剂和工艺研究的实验室阶段，通常会使用微反、小型、中试等装置进行相关研究，采用高温高压条件来模拟或者加速化学反应。在这个过程中，也需要进行产物分析。上述流体通常以气体、液体或者气液混合物形式存在，例如烃类、水溶液、或者有机化合物及混合物。为了使这些原料、中间品、产品分析快速进行，通常采用在线分析方法，即在不需要切断处理过程，通过侧线连续取出少量分析样品，即时进入分析仪器的方法。

其中，CN101275930A提供了一种微型反应器-气相色谱组合分析评价***，包括反应器和有填充柱进样口和分流进样口的气相色谱仪，所述的反应器一端通过物料入口传输管线与气相色谱仪的填充柱进样口相连，另一端通过物料出口传输管线与气相色谱仪的分流进样口相连。该发明将微型反应器接入具有两个进样口的气相色谱仪的两个进样口之间，充分利用气相色谱仪本身所具有的功能和气路设施，为微型反应器的进样控制提供了条件，实现了微反产物的在线分析。

但是，在线分析时，流出反应管的产物流体通常经过变径空心传输管线后进入分析仪器进行分析。然而，由于常规的色谱、质谱、红外、核磁等分析仪器的流体输运管线或者分析腔体无法耐流体的高压，导致采用变径空心传输管线后的流体无法直接进行分析。

因此，完成在线分析的关键是，高压流体进入分析模块前能够进行降压作业，常规的方法是采用减压阀进行降压。目前的减压阀阀体中组装部件一般较多，导致体积较大，影响分析模块的便携性。另外减压阀内如果采用塑料密封部件通常无法耐高温，采用金属密封部件通常体积较大，也影响其便携性。

因此，需要一种流体降压效果好，并且结构简单，便携性高的流体分析***。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体分析***，该流体分析***的流体降压效果好，并且结构简单，便携性高。

为了实现上述目的，本发明提供一种流体分析***，该流体分析***包括通过流体管线连接的流体降压装置和流体分析装置，所述流体降压装置包括空心管和实心柱，所述空心管有间隙地套装在所述实心柱上

优选地，所述实心柱和所述空心管可相互滑动地设置。

优选地，所述实心柱的外径和所述空心管的内径的比值为0.9～0.999。

优选地，所述实心柱的外径和所述空心管的内径的比值为0.95～0.99。

优选地，所述实心柱的长度大于所述空心管的长度。

优选地，所述实心柱的至少一端伸出到所述空心管的外面。

优选地，所述实心柱的长径比为50～5000。

优选地，所述实心柱的长径比为100～800。

优选地，所述空心管的至少一端设置有可拆卸的连接件，所述连接件和/或所述空心管可拆卸地连接流体管线。

优选地，所述连接件和/或所述空心管通过卡套接头与流体管线连接。

优选地，所述流体分析装置为气相色谱分析仪和/或质谱分析仪和/或红外光谱分析仪。

优选地，所述流体分析***还包括连接在所述流体降压装置上游的流体调节装置，所述流体调节装置包括通过流体管线连接的过滤器和流量调节阀，所述流量调节阀通过流体管线连接到所述流体降压装置。

优选地，所述流体分析***还包括流体取样装置，所述流体取样装置包括连接在一起的六通阀和取样定量管，所述流体取样装置通过流体管线连接在所述流体降压装置和所述流体分析装置之间。

优选地，所述六通阀包括流体进口、进气口、排空口、出口、第一连接口、第二连接口和间隔设置的阀芯，其中，所述流体进口通过流体管线连接所述流体降压装置，所述进气口连接分析装置载气，所述排空口用于排空流体，所述出口连接所述流体分析装置，所述第一连接口和所述第二连接口分别连接所述取样定量管的两端；

在流体取样阶段，通过移动所述阀芯使所述流体进口和第一连接口连通，使所述第二连接口和排空口连通，使所述进气口和所述出口连通，以实现流体采集并暂存在所述取样定量管中；

在流体分析阶段，通过再次移动所述阀芯使所述流体进口和所述排空口连通，以及所述进气口和所述第一连接口连通，以及所述第二连接口和所述出口连通，以实现流体通过所述出口进入所述流体分析装置中。

优选地，其特征在于，所述流体调节装置、所述流体降压装置、所述流体取样装置和所述流体分析装置依次通过流体管线可拆卸地连接在一起。

优选地，所述流体调节装置、所述流体降压装置、所述流体取样装置和所述流体分析装置依次通过流体管线借助卡套接头连接在一起。

优选地，流体管线相互之间选择性地通过变径件连接。

优选地，所述流体分析***还包括保温箱，所述流体调节装置、所述流体降压装置和所述流体取样装置置于所述保温箱中。

优选地，所述流体分析装置位于所述保温箱的外面，并且所述流体分析装置与所述流体取样装置之间的流体管线为保温管线。

通过上述技术方案，由于设置的流体降压装置具有所述实心柱，使得高压流体只能通过所述实心柱和所述空心管之间地间隙流过，因此本发明的流体降压效果好，并且结构简单，便携性高。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的流体分析***的流程图；

图2是本发明提供的流体降压装置的主视图；

图3是本发明提供的流体降压装置的侧视图；

图4是本发明提供的流体调节装置的流程图；

图5是本发明提供的流体取样装置在取样状态中的流程图；

图6是本发明提供的流体取样装置在分析状态中的流程图。

附图标记说明

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供的流体分析***包括通过流体管线1连接的流体降压装置2和流体分析装置3，流体降压装置包括空心管21和实心柱22，所述空心管21有间隙地套装在所述实心柱22上。

在上述技术方案中，由于设置了实心柱22，高压流体经过所述降压装置时，只能通过空心管21和实心柱22之间的间隙中通过，因此本发明的流体降压效果好，并且结构简单，便携性高，

为了方便清洗空心管21和实心柱22，优选地，实心柱22和空心管21设置为可相互滑动，以能够抽出实心柱22进行清洗。

在此需要着重说明的是，当本发明优选采用上述的实心柱22和空心管21可相互滑动的设置时，但同时为了保证本发明在降压状态下，能够实现实心柱22和空心管21之间的相互固定，而达到良好的降压效果，优选地，实心柱22的外径和空心管21的内径的比值为0.9～0.999，更优选地，实心柱22的外径和空心管21的内径的比值为0.95～0.99。

通过如此设置实心柱22和空心管21的直径比，使得二者之间的间隙，既能保证流体可以流过，又能使实心柱22和空心管21通过二者相邻表面的加工误差而相关固定，从而不会出现实心柱22在降压过程中会发生位移所造成的降压效果不稳定。

此处需要说明的是，实心柱22和空心管21之间还可以采用形状配合等方式实现相对固定，或者通过焊接等方式直接固定在一起，或者通过一体成型等方式制造为一体，但是考虑到此类方法可能存在加工不便的问题，且可能会影响降压效果以及不能进行清洗等问题，本发明不做过多的陈述，但是，此类方法也应当落入本发明的保护范围中。

此外，为了方便实心柱22在清洗状态下被抽出，实心柱22的长度优选大于空心管21的长度。另外，在实际使用中，实心柱22至少一端伸出到空心管21的外面，优选两端均伸出到空心管的外面，从而可以方便地抽出实心柱22进行清洗，并且可以保证降压效果。在实心柱22的两端均伸出空心管21时，实心柱22的两端露出空心管21的长度优选相等。为了保证实心柱22的降压效果(即流体流过实心柱22和空心管21缝隙的时间)及制造加工，优选地，实心柱22的长径比为50～5000，更优选地，实心柱22的长径比为100～800。此处所说的长径比为实心柱22的长度和实心柱22的外径之比。

为此，为了方便本发明在流体分析中的使用，特别优选地，在本发明提供的空心管21的至少一端设置有可拆卸的连接件23，连接件23和/或空心管21可拆卸地连接流体管线1。即，当实心柱22的两端都露出空心管21时，流体降压装置的两端都设置有连接件23，当实心柱22只有一端露出空心管21时，流体降压装置的露出端设置有连接件23。其中，连接件23和空心管21之间的连接方式优选为螺纹配合。为了方便和上下游流体管线1相接，优选地，连接件23和/或空心管21通过卡套接头与流体管线1连接。(空心管21一端不设置连接件23时，该端直接和流体管线通过卡套接头连接)，本发明所涉及的卡套接头为市场中常见的用于连接无缝钢管的卡套接头，其包括接头体、卡套、螺母，其工作原理为将无缝钢管***卡套内，利用卡套螺母锁紧抵触卡套，卡套内刃均匀地切入无缝钢管，形成有效密封。实际使用中通过不同需求选用不同规格的卡套接头。因此，在清洗状态下，可以方便拆卸实心柱2。

在本发明中，为了满足在高温高压的工作环境下工作，所述实心柱22和/或空心管21可采用标准为GB/T8163-19990、GB/T8162-199、GB/3087-1999、API 5L、API 5CT、ASTM A106、ASTM A53以及BS1387-1985的各种合金无缝钢管制造。

另外，流体分析装置3为气相色谱分析仪和/或质谱分析仪和/或红外光谱分析仪，此类流体分析装置的选择根据实际工作中的需要进行，可以选用其中一种或者多种的组合。此外，本发明涉及的流体分析装置3还可以包括其他用于流体分析的仪器，为了避免重复，在此不做过多赘述。

为了进一步优化流体分析***，如图4所示，本发明提供的流体分析***还包括连接在流体降压装置2上游的流体调节装置4，流体调节装置4包括通过流体管线1连接的过滤器41和流量调节阀42，并且，流量调节阀42通过流体管线1连接到流体降压装置2，即过滤器4连接在流量调节阀42的上游。其中，过滤器41优选采用耐高温高压的金属材料微过滤器，其过滤数目以能满足过滤出流体管线中不需要进行分析的机械杂质为宜，并且优选设置过滤器41允许通过颗粒物的直径为流体取样装置5的六通阀51(见图5和图6)的通道直径的1/200～1/50。流量调节阀42的流量调节根据实际工作需要设定，通常优选设置为每分钟10ml～500ml。

此外，如图5和图6所示，为了优化本发明，本发明提供的流体分析***还包括流体取样装置5，所述流体取样装置5包括连接在一起的六通阀51和取样定量管52，流体取样装置5通过流体管线1连接在流体降压装置2和流体分析装置3之间。其中。六通阀51为可编程控制器控制的气动六通阀，以方便实际操作，取样定量管52可在流体流经时采集并暂存流体样品。

其中，所述六通阀51包括流体进口a、进气口b、排空口c、出口d、第一连接口e、第二连接口f和间隔设置的阀芯g，其中，流体进口a通过流体管线1连接流体降压装置2，进气口b连接分析装置载气，排空口c用于排空流体，出口d连接流体分析装置3，第一连接口e和第二连接口f分别连接取样定量管52的两端；

在流体取样阶段，通过移动阀芯g使流体进口a和第一连接口e连通，使第二连接口f和排空口c连通，使进气口b和所述出口d连通，以实现流体采集并暂存在取样定量管52中，并通过排空口c排出多余流体，而分析装置载气则直接进入流体分析装置3；

在流体分析阶段，通过再次移动阀芯g使流体进口a和排空口c连通，使进气口b和第一连接口e连通，使第二连接口f和出口d连通，以实现流体通过出口d进入流体分析装置3中。此时，从流体进口a流入的流体暂时通过排空口c排空，而储存在取样定量管52内的流体则随分析装置载气通过出口d进入流体分析装置3中进行分析，从而实现流体分析。

上述的分析装置载气用于将取样定量管52内的流体运送到流体分析装置3中，例如可以使用氮气。在本发明中，取样定量管的容量根据实际需要而定。六通阀51设置三个同样的阀芯g，其可一端活动的间隔地安装在六通阀51上，其具体安装位置不受限制，只要可以满足上述两个状态的各个接口的连通即可。阀芯g可优选受可编程控制器控制，用户可以预先设置如时间、流量、压力等参数。这种技术为本领域技术人员所知，在此不再赘述。

另外需要说明的是，本发明采用的六通阀取样方式为一种优选实施方式，但不不限制本发明，其它被本领域技术人员所知的取样方式同样落入本发明的保护范围中。

为了顺利完成流体的分析，如图1所示，流体调节装置4、流体降压装置2、流体取样装置5和所述流体分析装置3依次通过流体管线1可拆卸地连接在一起。优选借助卡套接头连接在一起。以实现方便拆卸、更换和养护。

另外，由于各个装置以及其中的组件的入口不同，通常为了适应最末端流体分析装置的较小入口，流体管线1相互之间选择性地通过变径件11连接，变径件优选为变径二通(图4可见)，从而根据需要改变流体管线1的口径，本发明所采用的流体管线的材质抗高温高压，并且优选采用直径为1/16英寸或1/8英寸的标准管线。

此外，进行流体分析时，流体样品多为液体状态。因此为了保证流体样品保持液体状态，本发明提供的流体分析***还优选设置保温箱6，并且流体调节装置4、流体降压装置2和流体取样装置5置于保温箱6中。同时各装置的操作手柄露在箱外，不影响操作。保温箱6采用电加热方式加热，优选设置所述保温箱6的温度为100℃～300℃，具体以使所分析流体可保持液体为准。

为了保证流体分析装置不受保温箱的影响，并且流体流出流体取样装置5后仍能保温，优选地，流体分析装置3位于保温箱6的外面，并且流体分析装置3与流体取样装置5之间的流体管线1为保温管线。并且优选设置保温管线的保温能力可调，并且保温温度在200℃～300℃之间，具体以使流体样品可保持液体为准。所述保温管线为本领域技术人员所知保温管线，只要满足本发明要求的保温管线都可采用，本发明不做限制。通过这样，保证流体样品流入流体分析装置3前处于良好的保温状态中。

需要说明的是，在不需要保温的流体分析状态下，保温箱6和保温管线13均在本发明中均可以不采用或不工作，这并不构成对本发明的限制。

在本发明的实际工作中，流体首先经过流体调节装置4进行过滤和流量调节，然后进入流体降压装置2中进行降压，再经过流体取样装置5进行取样，最后进入流体分析装置中分析。由于设置了流体降压装置，可以实现高压流体的分析，尤其是能够实现高温高压流体的在线分析，即不需要切断处理过程，通过本发明的流体管线作为侧线，从主管线中连续取出少量分析样品，并即时进入流体分析装置。并且效果好。另外，本发明的结构简单，制造加工方便，便携性高。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，可以将空心管21和实心柱22改变为其他形状，如长方体、梯形体以及满足本发明目的形状。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (19)

1.一种流体分析***，该流体分析***包括通过流体管线(1)连接的流体降压装置(2)和流体分析装置(3)，其特征在于，所述流体降压装置包括空心管(21)和实心柱(22)，所述空心管(21)有间隙地套装在所述实心柱(22)上。

2.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)和所述空心管(21)可相互滑动地设置。

3.根据权利要求2所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的外径和所述空心管(21)的内径的比值为0.9～0.999。

4.根据权利要求3所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的外径和所述空心管(21)的内径的比值为0.95～0.99。

5.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的长度大于所述空心管(21)的长度。

6.根据权利要求5所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的至少一端伸出到所述空心管(21)的外面。

7.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的长径比为50～5000。

8.根据权利要求7所述的流体分析***，其特征在于，所述实心柱(22)的长径比为100～800。

9.根据权利要求5所述的流体分析***，其特征在于，所述空心管(21)的至少一端设置有可拆卸的连接件(23)，所述连接件(23)和/或所述空心管(21)可拆卸地连接流体管线(1)。

10.根据权利要求9所述的流体分析***，其特征在于，所述连接件(23)和/或所述空心管(21)通过卡套接头与流体管线(1)连接。

11.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述流体分析装置(3)为气相色谱分析仪和/或质谱分析仪和/或红外光谱分析仪。

12.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述流体分析***还包括连接在所述流体降压装置(2)上游的流体调节装置(4)，所述流体调节装置(4)包括通过流体管线(1)连接的过滤器(41)和流量调节阀(42)，所述流量调节阀(42)通过流体管线(1)连接到所述流体降压装置(2)。

13.根据权利要求1所述的流体分析***，其特征在于，所述流体分析***还包括流体取样装置(5)，所述流体取样装置(5)包括连接在一起的六通阀(51)和取样定量管(52)，所述流体取样装置(5)通过流体管线(1)连接在所述流体降压装置(2)和所述流体分析装置(3)之间。

14.根据权利要求13所述的流体分析***，其特征在于，所述六通阀(51)包括流体进口(a)、进气口(b)、排空口(c)、出口(d)、第一连接口(e)、第二连接口(f)和间隔设置的阀芯(g)，其中，所述流体进口(a)通过流体管线(1)连接所述流体降压装置(2)，所述进气口(b)连接分析装置载气，所述排空口(c)用于排空流体，所述出口(d)连接所述流体分析装置(3)，所述第一连接口(e)和所述第二连接口(f)分别连接所述取样定量管(52)的两端；

在流体取样阶段，通过移动所述阀芯(g)使所述流体进口(a)和第一连接口(e)连通，使所述第二连接口(f)和排空口(c)连通，使所述进气口(b)和所述出口(d)连通，以实现流体采集并暂存在所述取样定量管(52)中；

在流体分析阶段，通过再次移动所述阀芯(g)使所述流体进口(a)和所述排空口(c)连通，使所述进气口(b)和所述第一连接口(e)连通，使所述第二连接口(f)和所述出口(d)连通，以实现流体通过所述出口(d)进入所述流体分析装置(3)中。

15.根据权利要求1或12或13中任意一项所述的流体分析***，其特征在于，所述流体调节装置(4)、所述流体降压装置(2)、所述流体取样装置(5)和所述流体分析装置(3)依次通过流体管线(1)可拆卸地连接在一起。

16.根据权利要求15所述的流体分析***，其特征在于，所述流体调节装置(4)、所述流体降压装置(2)、所述流体取样装置(5)和所述流体分析装置(3)依次通过流体管线(1)借助卡套接头连接在一起。

17.根据权利要求15所述的流体分析***，其特征在于，流体管线(1)相互之间选择性地通过变径件(11)连接。

18.根据权利要求15所述的流体分析***，其特征在于，所述流体分析***还包括保温箱(6)，所述流体调节装置(4)、所述流体降压装置(2)和所述流体取样装置(5)置于所述保温箱(6)中。

19.根据权利要求18所述的流体分析***，其特征在于，所述流体分析装置(3)位于所述保温箱(6)的外面，并且所述流体分析装置(3)与所述流体取样装置(5)之间的流体管线(1)为保温管线。

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