CN106153429A - 除去待分析气体中的分散相的方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于除去待分析的气体中的分散相的惯性重力过滤器。该过滤器包括：具有上端部(5)和下端部(7)的竖直地设置的流动型沉降室(3)；与沉降室(3)的下端部(7)相连通的入口管(9)；与入口管(9)相连通的用于流通气体的出口管(11)；在其进入口(15)处与沉降室(3)的空间的上部分相连通的用于待分析气体的排放通道(13)；与待分析气体的排放通道(13)的出口相连通的用于待分析气体的出口管(17)，其中，以将流通气体的出口管(11)的流通气流的强度和用于待分析气体的出口管(17)的流通气流的强度之间的相互关系建立在10到50的范围内的方式来形成过滤器(1)。

Description

除去待分析气体中的分散相的方法及实施该方法的装置

技术领域

本发明涉及用于过滤待分析的气体以显著减少包含于其中的固体或液体气溶胶污染物的方法和装置。

背景技术

为了清洁待分析的气体，通常使用具有足够小的孔尺寸的机械过滤元件或者膜片，其可拦住包含于待分析的气体中的固体或液体气溶胶污染物。例如，从WO 2013/098693 A1或US 4 032 457中已经得知这种过滤器。

这种过滤器的缺点是在使用过程中需要根据其堵塞程度对其进行更换或者清洁，其自身的堵塞程度取决于气体中的待移除的分散相的含量以及使用参数，而这是可变的，由此向决定更换或清理过滤器的时刻引入了不确定性。而且，在更换过滤器期间，需停止供入待分析的气体，这导致了分析仪的被迫的周期性运行模式。

发明内容

本发明的目的包括提供一种除去待分析的气体中的分散相的方法以及一种实施该方法的装置，该装置以连续模式运行并且能够有效地除去待分析气体中的分散相，保持设备的结构简单并且使用成本低。

根据本发明，通过使用根据权利要求1的惯性重力过滤器和根据权利要求10的清洁待分析的气体的方法实现了上述目的。在从属权利要求2到9中公开了惯性重力过滤器的优选实施方式，而且在从属权利要求11到12中公开了用于除去以分散相形式包含在待分析的气体中的污染物的方法的优选实施方式。

根据本发明，用于除去待分析的气体中的分散相的惯性重力过滤器包括：具有上端部和下端部的竖直地设置的流动型沉降室；与沉降室的下端部相连通的入口管；与入口管相连通的用于流通气体的出口管；用于待分析气体的排放通道，所述排放通道通过其进入口与沉降室的空间的上部分相连通；用于待分析气体的出口管，其与待分析的气体的排放通道的出口相连通；其中，过滤器形成为使得流通气体的出口管的流通气流的强度与待分析气体的出口管的流通气流的强度之间的相互关系在10到50的范围内，优选为20到40。用在所使用的过滤器中的惯性原理包括，在竖直向上的方向中破坏待随后分析的主气流的运动方向。当流动方向改变时，包含在主气流中的由固体和液体气溶胶污染物组成的分散相的一部分由于惯性而随着气流继续运动，该气流在待分析的气体的气流从主气流中分流出之后，将在申请文件的下文中被称作“流通气流”。因此使初步清洁后的待分析气体的气流竖直向上地上升，其中选择了足够缓慢的上升速度，即，低于待从气体中移除的仍在待分析的气流中的固体和气溶胶颗粒的沉降速度。在这些条件下，固体颗粒由流通气体的气流带出，所述固体颗粒包含在待分析的气体的气流中的固体颗粒通过其自身的重量在与待分析气体的气流的运动方向相反的方向中在竖直的流动型沉降室中运动，即，向下移动。该效果是所采用的本发明主题的功能的重力原则的基础。包含在待分析气体的气流中的气溶胶相在沉降室中缓慢上升，且沉积在沉降室的内壁上并且被其自身重量而拉下，并且还被流通气流带出。使用根据本发明的过滤器的功能的惯性重力原则可以避免使用滤膜，活性炭或其他多孔过滤器，因此保持了价格低廉且结构简单，并且还保持根据本发明的装置的运行成本为低。

根据本发明的气体清洁原则可用在工厂中来准备气体以分析其特定的性质，例如，用于水和烃类的露点的分析仪，用于色谱仪和其他测量装置。

根据本发明的一个实施方式，待分析的气体的排放通道设置在沉降室的上端部中并且与待分析气体的出口管相连，通过其可将待分析气体引入气体分析装置(未显示)处。本发明的另一个实施方式提供了待分析气体的排放通道竖直地设置在沉降室中，其中待分析气体的排放通道的出口设置在沉降室的下端部中，从而用于待分析气体的通道设置在中空的沉降室内，从沉降室的上端部延伸到下端部。本发明的该实施方式的优点是过滤器的入口管和出口管设置地很紧凑。

根据本发明的一个实施方式，用于待分析气体的排放通道以及用于待分析气体的出口管形成为一体式管道，其拆卸地连接在沉降室的下端部或替代地连接在沉降室的上端部，这取决于本发明的上述两个实施方式中的用于待分析气体的排放通道的出口是设置在底部还是顶部上。沉降室与外界的气密密封实施为管压接配合形式，这能够实现沉降室和用于待分析的气体的出口管之间可拆卸的连接。

在本发明的一个实施方式中，沉降室的侧壁和用于待分析气体的排放通道具有恒定的截面轮廓，这使得可将制造简单的管件用于构造根据本发明的过滤器。

最优选地是，使得用于流通气体的入口管和出口管的内径形成为具有相同的直径，该直径小于或等于流动型沉降室的内径。用于流通气体的入口管和出口管的内径是流动型沉降室的内径的20％到80％。这使得可随着待分析气体的气流在流动式沉降室内向上运动而降低气流的速度，这又有助于待分析气体的气流中的固体和液体悬浮颗粒沉降在沉降室的壁上，使其分别在与待分析气体的气流相反的方向中向下运动。

在本发明的一个实施方式中，在沉降室中提供有同轴地设置用于待分析气体的排放通道，这导致了待分析气体的气流的层流性质，并且相应地改善了悬浮颗粒的沉降能力。

最优选地是，用于流通气流的入口管和出口管为同轴设置，这是由于待分析的气体的主气流中和随后在流通气体的气流中的悬浮颗粒的直线运动过程中，当待分析的气体的气流的运动方向偏离该轴线时，提供了清洁该待分析的气体的气流的最有效的惯性模式。

在本发明最优选的实施方式中，过滤器的结构可将从气流中分出的待分析气体的体积在流动型沉降室内的上升时间控制在2到10分钟的范围内，优选地4到6分钟。待分析气体的气流中的气体的体积流速可在0.25到0.3标准升每分钟之间，同时流通气流的流速可以在6到10标准升每分钟之间。气流速度的单位“标准升每分钟”意味着在0.1MPa的气压下每分钟数升的流速。

根据本发明，采用了一种除去包含在待分析气体中的分散相的形式的污染物的方法，其中将待分析的气体的主气流供入惯性重力过滤器中以减少待分析的气体中的固体和液体气溶胶污染物的含量，其中提取出待分析的气体的主气流的一部分作为待分析气体的气流，将该气流在向上的方向上进入竖直设置的流动型沉降室中，其中剩余的气流形成流通气体的气流。从沉降室空间的上部分取出气体用于随后的分析，流通气体的气流的强度和待分析的气体的气流的强度之间的相互关系在10到50之间的范围内，优选为20到40。优选地，所采用的方法以连续模式进行。最优选地是，实施该方法使得其中待分析气体的气流在流动型沉降室中上升的时间在2到10分钟之间的范围内，优选为4到6分钟，例如这通过待分析气体的气流的上述气流水平和流通气体的气流的上述气流水平来实现。

附图说明

通过图1和2对本发明的实质内容进行说明。

图1示意性地显示了所使用的过滤器的部分纵剖图，其中用于待分析气体的排放通道的出口设置在沉降室的上端部中。

图2示意性地显示了所使用的过滤器的部分纵剖图，其中用于待分析气体的排放通道的出口设置在沉降室的下端部中。

具体实施方式

图1所示的惯性重力过滤器包括竖直地设置的流动型沉降室3，其形成为椭圆形的中空管件并且分别包括上端部5和下端部7。下端部7成形为T形件，其流动通道8a、8b、8c具有圆形截面，其中下端部7的竖直地设置并且直接与沉降室3相连的通道8a具有与沉降室3的内径大约相等的内径，而设置成与其垂直的两个水平通道8b、8c被设置成彼此同轴并且具有与竖直通道8a相比较小的内径。下端部7的竖直管道8a与流动型沉降室3的下端的密封连接通过管压接配合件21a的形式实施为可拆卸式连接。水平管道8b和8c分别通过管压接配合件21b和21c与用于流通气体的入口管9和出口管11可拆卸地相连。用于流通气体的入口管9、下端部7的水平通道8b、8c，以及出口管11设置在同一轴线上。

可使用Swagelok公司、Hi-Lok公司、DK-Lok公司的配合件或者其他类似的固定***作为管压接配合件21a、21b和21c。

流动型沉降室3的上端部5由管压接配合件23a和23b而形成，管压接配合件23a和23b固定了用于待分析气体的排放通道13，排放通道13通过其进入口15与沉降室3的空间的上部分连通，从而将用于待分析气体的排放通道13设置在沉降室3内。在该实施方式中，用于待分析气体的排放通道13的长度自身并不重要，重要的是用于待分析气体的排放通道13的进入口15的位置直接接近上端部5，例如，设置成距沉降室3的上端壁不超过沉降室3的内空间的高度的10％，优选地不超过5％。用于待分析气体的排放通道13的进入口15设置在圆柱形沉降室3的对称轴上，这是由于这样的事实，即在沉降在沉降室3的上部分的内壁上的气溶胶或固体污染物不可能到达进入口15，其原因是污染物被待分析气体的向上指向的气流14(如图1中的竖直箭头所示)带走。

用于待分析气体的出口17通过管压接配合件23c与流动型沉降室3的上端部5可拆卸地相连。根据图1所示的本发明的实施方式，用于待分析气体的出口管17和用于待分析气体的排气通道13一体成型。但是，它们可以是同轴彼此相连的单独元件。

用于流通气体的入口管9、出口管11以及用于待分析气体的出口管17可具有调节阀和/或压力计和/或具有流动速率调节器(未显示)的转子流量计。使用这些装置，根据发明的过滤器能够建立用于流通气体的出口管11的流通气流的强度和用于待分析气体的出口管17的流通气流的强度之间的在10到50的范围内，优选地20到40的范围内的相互关系。流过用于流通气体的出口管11的气体的流速可在5～10标准升每分钟的范围内，同时流过用于待分析气体的出口管17的气体的流速可在0.2～0.5标准升每分钟的范围内，这能够以下面方式形成根据本发明的过滤器：待分析气体的气流在流动型沉降室3内的上升时间可被调节到2到10分钟的范围内，优选为4到6分钟。

图2示例性地显示了本发明的第二实施方式，其与图1所示的实施方式的不同之处在于用于待分析气体的排放通道13的设置，该排放通道13沿着流动型沉降室3的整个长度延伸，并且延伸穿过下端部7直到与用于待分析气体的出口管17相连，出口管17通过管压接配合件25与下端部7相连。在这个实施方式中，用于待分析气体的排放通道13与用于待分析气体的出口管17形成为一体。作为替代地是，这两个元件可形成为彼此同轴地设置的复合件(未显示)。流动型沉降室3的上端部7形成为盲法兰27，从而密封式封闭了沉降室3的上部分。排放通道13为圆柱形并且设置成与流动型沉积腔3同轴。

通道8a、8b、8c的内径，以及它们与沉降室3的内径的关系与本发明的根据图1的实施方式相同。

下面，按照根据本发明的方法来使用所示的惯性重力过滤器以除去包含在待分析气体中的分散相形式的污染物。穿过入口管9将待分析气体的主气流10(见图1、图2)供入惯性重力过滤器1中以减少待分析的气体中的固体和液体气溶胶污染物的含量。将待分析的气体的主气流10的一部分提取出作为待分析的气体的气流14，该气流14以向上的方向进入相对于主气流10的运动方向垂直设置的流动型沉降室3中，其中剩余的气流形成了流通气体的气流12，该气流12在与待分析的气体的主气流10相同的方向上继续流动。在待分析的气体的气流14进入流动型沉降室3几分钟之后，例如，在2到10分钟之间，优选地4到6分钟之间，该时间是待分析的气体的体积14从主气流10分流的位置流动到用于待分析的气体的排放通道13的进入口15所需的时间，通过用于待分析气体的排放通道13的进入口15将待分析的气体的气流14从取出沉降室3的空间上部分取出，用于之后的分析。流通气体的气流强度与待分析的气体的气流14的气流强度之间的相互关系在10到50之间的范围内，优选地20到40之间的范围内。整个方法为连续不断地实施。

Claims (12)

1.一种除去待分析的气体中的分散相的惯性重力过滤器，包括：

竖直地设置的流动型沉降室(3)，其具有上端部(5)和下端部(7)；

入口管(9)，其与所述沉降室(3)的所述下端部(7)相连通；

用于流通气体的出口管(11)，其与所述入口管(9)相连通；

用于待分析的气体的排放通道(13)，与所述用于待分析的气体的排放通道(13)的出口相连通的用于待分析的气体的出口管(17)，

其特征在于，

用于待分析的气体的排放通道(13)通过其进入口(15)与所述沉降室(3)的空间的上部分相连通，

所述沉降室(3)的下端部(7)成形为T形件，其流动通道(8a、8b、8c)具有圆形截面，

所述下端部(7)的所述通道(8a)竖直设置并且与所述沉降室(3)直接相连，并且其具有与所述沉降室(3)的内径大约相等的内径，两个水平通道(8b、8c)设置成彼此同轴并且垂直于所述下端部(7)的所述通道(8a)，

用于流通气体的所述入口管(9)和所述出口管(11)形成为具有相同内径，所述内径小于或等于所述流动型沉降室(3)的内径，

其中，所述过滤器(1)适于使所述用于流通气体的出口管(11)的流通气流的强度和所述用于待分析的气体的出口管(17)的流通气流的强度之间的相互关系在10到50之间的范围内。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述用于待分析的气体的排放通道(13)竖直地设置在所述沉降室(3)中，其中，所述用于待分析的气体的排放通道(13)的出口设置在所述沉降室(3)的下端部(7)中。

3.根据权利要求2所述的过滤器，其特征在于，所述用于待分析的气体的排放通道(13)以及所述用于待分析的气体的排气管(17)形成为一体式管道，并且能拆卸地连接在所述沉降室(3)的所述下端部(7)上，其中所述沉降室(3)与外界的气密密封以管压接配合件的形式来实现。

4.根据权利要求2或3所述的过滤器，其特征在于，所述沉降室(3)的侧壁以及所述用于待分析的气体的排放通道(13)具有恒定的截面轮廓。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的过滤器，其特征在于，所述沉降室(3)和所述用于待分析的气体的排放通道(13)为同轴设置。

6.根据上述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，所述用于流通气体的入口管(9)和出口管(11)为同轴设置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，所述沉降室(3)的上端部(5)为封闭的。

8.根据上述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器设计成将待分析的气体的气流在所述流动型沉降室(3)内上升的时间控制在2到10分钟的范围内，优选为4到6分钟。

9.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述用于流通气体的入口管(9)和出口管(11)的内径是所述流动型沉降室(3)的内径的20％到80％。

10.一种除去包含在待分析的气体中的分散相形式的污染物的方法，其中将待分析的气体的主气流(10)供入惯性重力过滤器(1)中以减少待分析的气体中的固体和液体气溶胶污染物的含量，其中，

(a)为了初步清洁，提取待分析的气体的主气流(10)的一部分作为待分析的气体的气流(14)，所述气流(14)在向上的方向上进入竖直设置的流动型沉降室(3)中，其中剩余的气流形成流通气体的气流(12)，其中通过在竖直向上的方向中破坏待用于随后分析的主气流(10)的运动方向，包含在所述主气流(10)中的由固体和液体气溶胶污染物组成的分散相的一部分由于惯性而随着所述流通气体的气流(12)继续运动，

(b)其中将初步清洁后的待分析的气体的气流(14)的上升速度选择为低于待从气体中移除的仍保持在待分析的气体的气流(14)中的固体和气溶胶颗粒的沉降速度，由此使所述流通气体的气流(12)的强度和所述待分析的气体的气流(14)的强度之间的相互关系在10到50之间的范围内，

(c)从所述沉降室(3)的空间的上部分取出待分析的气体的气流(14)用于随后的分析。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法以连续模式进行。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述待分析气流(14)在所述流动型沉降室(3)中上升的时间在2到10分钟之间的范围内，优选地在4到6分钟之间的范围内。