CN205067447U

CN205067447U - 一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***

Info

Publication number: CN205067447U
Application number: CN201520699210.4U
Authority: CN
Inventors: 姚波
Original assignee: Chinese Academy of Meteorological Sciences CAMS
Current assignee: Chinese Academy of Meteorological Sciences CAMS
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2025-09-11

Abstract

一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***，由过滤头、进气管、空气压缩机、单向阀、油水分离器、内填无水高氯酸镁干燥剂的干燥管、安全阀、电子压力表、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、内填ASCARITE？II试剂的吸附管、带阀门的储气瓶、定量管、纯二氧化碳气、开关阀、带阀门的目标气瓶、三通阀、三通组成。它通过空气压缩机将自然大气充入储气瓶，通过二氧化碳分析仪确定储气瓶内二氧化碳的浓度，并通过吸附剂吸附二氧化碳或者充入纯二氧化碳气调节标气的二氧化碳浓度，实现了以自然大气为底气的二氧化碳标气的配制，填补了国内空白。

Description

一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***

技术领域

本实用新型涉及一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***。

背景技术

目前国内商业化的二氧化碳标气以氮气或者合成空气为底气，以氮气为底气的二氧化碳标气用于标定不同种类的分析仪器时，会出现特有的仪器响应差异即载气效应，且随着仪器种类的不同而有较大差别，对于多数常用的非色散红外（NDIR）分析仪，这种差异可达5×10^-6mol/mol。以合成空气为底气的标气，应用于光学法（如NDIR、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、光腔衰荡光谱（CRDS））测量时会产生同位素效应，从而对CO₂浓度观测造成约0.17×10^-6mol/mol的误差。有些二氧化碳观测，如本底大气二氧化碳观测，精度要求达到0.1×10^-6mol/mol，以氮气或者合成空气为底气的二氧化碳标气产生载气效应或同位素效应不可忽略，从而影响观测结果的准确性。

发明内容

为了填补空白，本实用新型提供了一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***。***包括空气压缩机1台、过滤头1个、进气管1根、单向阀1个、带阀门的油水分离器1套、干燥管2根、安全阀3个、电子压力表1台、二氧化碳浓度分析仪1台、真空泵1台、吸附管1根、带阀门的储气瓶5个、定量管1根、纯二氧化碳气1瓶、开关阀5个、带阀门的目标气瓶1个、三通阀2个、三通14个，各零件用内径为0.635厘米不锈钢管连接，连接关系如图1所示。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***，包括过滤头、进气管、空气压缩机、单向阀、油水分离器、内填无水高氯酸镁干燥剂的干燥管、安全阀、电子压力表、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、内填ASCARITEII试剂的吸附管、带阀门的储气瓶、定量管、纯二氧化碳气、开关阀、带阀门的目标气瓶、三通阀、三通为一体的标气配制***；其特征在于，过滤头通过进气管连接到空气压缩机入气口端，空气压缩机出气口端连接三通，三通另一口连接第一安全阀，第三口连接单向阀，单向阀的另一端连接另一个三通，三通的另两端分别连接带有阀门的油水分离器和两根串联在一起的干燥管，干燥管的另一端连接第一开关阀，第一开关阀的另一端同串联在一起的7个三通连接，前5个三通分别连接5个带有阀门的储气瓶，第6个三通连接安全阀，第7个三通连接电子压力表，7个串联三通的另一端同第二开关阀连接，第二开关阀的另一端连接串联在一起的另5个三通，5个三通分别连接带阀门的纯二氧化碳气瓶、第四开关阀、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、安全阀，5个串联三通的另外一端连接第一个三通阀，第一个三通阀的另两个出口分别连接吸附管和第二个三通阀，吸附管的另一端连接第二个三通阀，第二个三通阀的第三个接口连接第五开关阀，第五开关阀的另一端连接定量管，定量管的另一端连接带有阀门的目标气瓶。

本实用新型的有益效果是，解决了以自然大气为底气的二氧化碳标气的配制问题。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

图1是以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***原理图。

图1中：1、过滤头；2、进气管；3、空气压缩机；4、安全阀1；5、单向阀；6、油水分离器；7、油水分离器阀门；8、干燥管1；9、干燥管2；10、开关阀1；11、储气瓶阀门；12、储气瓶；13、安全阀2；14、电子压力表；15、开关阀2；16、开关阀3；17、纯二氧化碳气瓶；18、开关阀4；19、二氧化碳浓度分析仪；20、真空泵；21、安全阀3；22、三通阀1；23、吸附管；24、三通阀2；25、开关阀5；26、定量管；27、目标气瓶阀门；28、目标气瓶。

具体实施方式

如图1所示，以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***包括：空气压缩机、过滤头、进气管、单向阀、带阀门的油水分离器、干燥管、安全阀、电子压力表、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、吸附管、带阀门的储气瓶、定量管、纯二氧化碳气、开关阀、带阀门的目标气瓶、三通阀、三通。

首先是将自然大气充入储气瓶中，如图1所示，关闭开关阀2、关闭油水分离器阀门、打开5个储气瓶的阀门和开关阀1，然后打开空气压缩机，自然大气通过过滤头、进气管、空气压缩机、单向阀、干燥管1、干燥管2和开关阀1后进入储气瓶。待电子压力表显示的压力达到23MPa时，关闭开关阀1、空气压缩机以及5个储气瓶的阀门，再打开油水分离器阀门释放水和残留的高压气体。

然后是测量储气瓶中二氧化碳浓度。关闭开关阀5、开关阀3、开关阀4，保持开关阀2关闭，三通阀1和三通阀2都指向非吸附管端，打开真空泵将***管路内的气体抽出。关闭真空泵，打开储气瓶的阀门和开关阀2，待电子压力表的压力达到100kPa时关闭储气瓶的阀门，打开二氧化碳浓度分析仪，获得储气瓶中二氧化碳浓度。

接着比较储气瓶中气体的二氧化碳浓度和需要配制的标气目标浓度，若储气瓶中气体的二氧化碳浓度等于需要配制的标气目标浓度，则关闭开关阀2、打开开关阀5和目标气瓶阀门，保持开关阀1、开关阀3和开关阀4关闭，保持三通阀1和三通阀2都指向非吸附管端，打开真空泵将目标气瓶内气体抽空。关闭真空泵，再打开5个储气瓶的阀门和开关阀2，则气体通过开关阀2、三通阀1、三通阀2、开关阀5和定量管进入目标气瓶，待电子压力表压力达到标气预设压力时，依次关闭目标气瓶阀门、5个储气瓶的阀门。打开开关阀4将***内气体放出后卸下目标气瓶。

若储气瓶中气体的二氧化碳浓度大于需要配制的标气目标浓度，则利用吸附管吸附一定量的二氧化碳。通过理想气体状态方程和物质守恒方程计算需经过吸附管去除二氧化碳的自然大气的压力。将三通阀1和三通阀2均指向非吸附管端，关闭开关阀2，保持开关阀1、开关阀3和开关阀4关闭，打开开关阀5和目标气瓶阀门，打开真空泵将目标气瓶内气体抽空。关闭真空泵，打开5个储气瓶的阀门、开关阀2，将三通阀1和三通阀2都指向吸附管端，则气体通过开关阀2、三通阀1、吸附管、三通阀2、开关阀5、定量管进入目标气瓶，此时进入目标气瓶的自然大气中的二氧化碳已被全部去除，待电子压力表显示的压力达到本段前述计算值后，将三通阀1和三通阀2均指向非吸附管端，没有吸附二氧化碳的气体通过开关阀2、三通阀1、三通阀2、开关阀5、定量管进入目标气瓶，待电子压力表压力达到标气预设的最终压力时，依次关闭目标气瓶阀门、5个储气瓶的阀门。打开开关阀4将***内气体放出后卸下目标气瓶。

若储气瓶中气体的二氧化碳浓度小于需要配制的标气目标浓度，则充入纯二氧化碳气增加目标气瓶中二氧化碳浓度。通过理想气体状态方程和物质守恒方程计算充入的纯二氧化碳气压力。将三通阀1和三通阀2都指向非吸附管端，关闭开关阀2，保持开关阀1、开关阀3和开关阀4关闭，打开开关阀5和目标气瓶阀门，打开真空泵将目标气瓶内气体抽空。关闭真空泵、目标气瓶阀门，打开开关阀3，将纯二氧化碳气充入***，待压力达到本段前述计算的压力值后关闭开关阀3，使得纯二氧化碳气保存在定量管中。再关闭开关阀5，打开真空泵，将开关阀2至开关阀5部分的管路内的纯二氧化碳气抽去。关闭真空泵，依次打开目标气瓶阀门、5个储气瓶的阀门，开关阀2、开关阀5，储气瓶内的气体通过开关阀2、三通阀1、三通阀2、开关阀5将定量管内的纯二氧化碳气带入目标气瓶，待电子压力表压力达到标气的预设压力时，依次关闭目标气瓶阀门、5个储气瓶的阀门。打开开关阀4将***内气体放出后卸下目标气瓶。

Claims

1.一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***，包括过滤头、进气管、空气压缩机、单向阀、油水分离器、内填无水高氯酸镁干燥剂的干燥管、安全阀、电子压力表、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、内填ASCARITEII试剂的吸附管、带阀门的储气瓶、定量管、纯二氧化碳气、开关阀、带阀门的目标气瓶、三通阀、三通为一体的标气配制***；其特征在于，过滤头通过进气管连接到空气压缩机入气口端，空气压缩机出气口端连接三通，三通另一口连接第一安全阀，第三口连接单向阀，单向阀的另一端连接另一个三通，三通的另两端分别连接带有阀门的油水分离器和两根串联在一起的干燥管，干燥管的另一端连接第一开关阀，第一开关阀的另一端同串联在一起的7个三通连接，前5个三通分别连接5个带有阀门的储气瓶，第6个三通连接安全阀，第7个三通连接电子压力表，7个串联三通的另一端同第二开关阀连接，第二开关阀的另一端连接串联在一起的另5个三通，5个三通分别连接带阀门的纯二氧化碳气瓶、第四开关阀、二氧化碳浓度分析仪、真空泵、安全阀，5个串联三通的另外一端连接第一个三通阀，第一个三通阀的另两个出口分别连接吸附管和第二个三通阀，吸附管的另一端连接第二个三通阀，第二个三通阀的第三个接口连接第五开关阀，第五开关阀的另一端连接定量管，定量管的另一端连接带有阀门的目标气瓶。

2.根据权利要求1所述的一种以自然大气为底气的二氧化碳标气配制***，其特征在于，各部件之间相连的管线为内径为0.635厘米的不锈钢管。