專利名稱：在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置。
背景技術：
很多復雜反應體系，難以實現在線色譜分析，目前的分析方法主要是離線分析，即產物經過冷凝后分為氣、液兩相，分別在線收集(液相產物稱重、氣體產物測量體積)，然后分別離線分析其組成來實現的。在樣品收集、存儲和離線分析的過程中產物極易跑損，甚至變質，氣液兩相會相互夾帶，導致數據可靠性差且難以進行物料恒算，同時分析的時間和周期長，且操作煩瑣。在線色譜因其測量范圍寬、分析準確等特點而成為日常生產和實驗室研究必不可少的重要分析工具，近年來在我國石油化工行業(yè)得到迅速普及。 在優(yōu)化生產過程參數、控制產品質量指標、實現安全檢測等方面都具有重要作用，在催化劑快速評價和篩選以及催化反應過程研究和反應機理研究中更是具有其它分析方法所無法取代的作用。但目前國內在線色譜分析研究，尤其是對于高溫、高壓/負壓、含水混合物、特殊樣品以及寬沸程復雜樣品等的在線色譜分析，在取樣和樣品預處理方面，還存在許多急需解決的問題。一般在線分析系統(tǒng)所采取的取樣方式，都是借用了離線分析中氣體產物分析中常用的定量管/閥切換取樣方式。即使是能夠耐高溫350°C的定量管/閥切換取樣系統(tǒng)，長期在高達300°C的溫度和較高的壓力下工作，也會經常出現高壓滲漏和冷凝堵塞的問題，尤其是在裝置開、停工時。同時耐高溫減壓閥的保溫也十分重要，因為減壓是吸熱過程，重組分極易在減壓閥內冷凝。另外，對操作過程中閥切換的時間控制、反吹清洗和維護也要特別注意，因為一旦有組分凝結在閥孔/芯上，這些凝結下來的產物會聚結在閥連接處，并在高溫烘烤下炭化并不斷長大，最后直至整個閥芯被完全堵塞。而閥一旦堵塞，由于閥孔孔徑較小，想要把這些已經炭化的組分清洗干凈是十分困難的，很多時候就只能將整個閥換掉了。因此，定量管/閥切換取樣系統(tǒng)的維護就顯得非常重要了。為保證取樣系統(tǒng)的清潔，常常采取進樣后載氣、甚至溶劑吹掃的方法。這些方法和措施在一定程度上擴寬了定量管/閥切換取樣系統(tǒng)的應用范圍，但并沒有從實質上得到改進，而且使其操作和維護變得更加復雜，幾乎需要專業(yè)的操作和維護人員，否則難以正常運行。CN1536359A公開了一種能在線分析高溫高壓氣液混合樣品源的氣相色譜進樣方法和裝置，樣品高壓樣品源經過耐高壓管進入十通閥的樣品定量管中，充滿后通過阻尼管直接放空或再經過高壓背壓穩(wěn)壓閥放空，使定量管的壓力與樣品源的壓力保持一致，并可用于高溫高壓樣品的在線分析。CN2844916Y公開了一種在高溫高壓下可以進行在線分析的氣相色譜儀，該裝置由進氣裝置、反應氣體流量控制裝置和氣相色譜儀構成，其中氣體進樣裝置和流量控制裝置是通過5個六通閥進行連接的。該裝置可以對由反應器裝置產生出的溫度不大于300°C壓力不高于400Psi的氣體進行在線分析
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現有在線色譜分析系統(tǒng)用于復雜反應體系時，尤其是在高溫高壓、特殊樣品以及寬沸程復雜樣品等的在線色譜分析時，樣品采集及傳輸過程中高壓滲漏、冷凝堵塞和裂解等導致的樣品組分變化，從而導致分析結果的準確性和穩(wěn)定性重復性差的問題，提供了一種新的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置。該裝置具有可對溫度不大于350°C壓力不高于600Psi的高溫高壓樣品進行在線采集，并可通過四個六通閥的切換對I至4臺反應器評價裝置進行在線取樣分析，和分析數據即時、準確的優(yōu)點。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，包括連接管線(54)、(55)、(56)和(57)、二通閥(5)、(6)、(7)、(8 )、(37)、(38)、
(39)、(40)、(25)、(45)、(46)、(47)和(48)、三通閥(9)、(10)、(11)、(12)、(33)、(34)和
(35)、過濾器(13)、(14)、(15)和(16)、減壓閥(17)、(18)、(19)和(20)、六通閥(21)、(22)、
(23)和(24)、定量管(25)、(26)、(27)和(28)、載氣入口(29)、(30)、(31)和(32)、分流 /不分流進樣口(36)、樣品罐(41)、(42)、(43)和(44)、背壓閥(49)、(50)、(51)和(52)、恒溫閥箱(53);其中，反應器(I)由連接管線(54)、兩通閥(5)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(9)、過濾器(13)和減壓閥(17)連接到六通閥(21)，由定量環(huán)(25)采集樣品，并經載氣(29)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(41)通過兩通閥(37)與與六通閥(21)相連，背壓閥(49)通過兩通閥(45)與三通閥(9)相連；反應器(2)由連接管線(55)、兩通閥(6)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(10)、過濾器(14)和減壓閥(18)連接至IJ六通閥(22)，由定量環(huán)(26)采集樣品，并經載氣(30)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐
(42)通過兩通閥(38)與六通閥(22)相連，背壓閥(50)通過兩通閥(46)與三通閥(10)相連；反應器(3)由連接管線(56)、兩通閥(7)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥
(11)、過濾器(15)和減壓閥(19)連接到六通閥(23)，由定量環(huán)(27)采集樣品，并經載氣
(31)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(43)通過兩通閥(39)與六通閥(23)相連，背壓閥
(51)通過兩通閥(47)與三通閥(11)相連；反應器(4)由連接管線(57)、兩通閥(8)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(12)、過濾器(16)和減壓閥(20)連接到六通閥(24)，由定量環(huán)(28)采集樣品，并經載氣(32)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(44)通過兩通閥(40)與六通閥(24)相連，背壓閥(52)通過兩通閥(48)與三通閥(12)相連；四個六通閥(21)、(22)、(23)和(24)通過三通閥(33)、(34)和(35)連接到同色譜儀的一個進樣口
(36)。上述技術方案中，所述的采樣裝置可以對4臺反應器1、2、3和4分別進行采樣分析，連接管線54、55、56和57具有獨立調溫和控溫功能，溫度范圍為常溫 480°C ;恒溫閥箱53，最高溫度可以長期穩(wěn)定控制在450°C ;二通閥5、6、7、8、37、38、39、40、45、46、47和48是可以耐350高溫的零死體積二通閥；三通閥9、10、11、12、33、34和36是可以耐350高溫的零死體積三通閥；六通閥21、22、23和24是可以耐350高溫的零死體積六通閥；過濾器13、14、15和16是可以耐350高溫、過濾微小固體顆粒的過濾器；減壓閥17、18、19和20是可以耐450高溫的減壓閥；四個六通閥(21)、(22)、(23)和(24)，是通過三個三通閥(33)、(34)和(35)并聯(lián)連接的。使用本發(fā)明提供的分析系統(tǒng)對反應器I的樣品進行采集分析時，六通閥21處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥22、23和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器2的樣品進行采集分析時，六通閥22處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、23和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器3的樣品進行采集分析時，六通閥23處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、22和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器4的樣品進行采集分析時，六通閥24處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、22和23均處于采樣狀態(tài)(Off)。


圖I為本發(fā)明在線色譜分析專用采樣裝置的流程示意圖。圖I 中 1、2、3、4 為反應器，5、6、7、8、37、38、39、40、45、46、47 和 48 為零死體積兩通閥，9、10、11、12、33、34和35為零死體積三通閥，13、14、15和16為耐高溫過濾器，17、18、19和20為耐高溫減壓閥，21、22、23和24為耐高溫六通閥，25、26、27和28為定量環(huán)，29、30、31和32為載氣入口，41、42、42和44為樣品罐、49、50、51和52為帶冷井的背壓閥，36為氣相色譜儀分流/不分流進樣口。圖片中反應器I出來的反應產物，經過能夠獨立控溫和調溫的連接管線54和安裝固定在恒溫箱53側壁上的二通閥5傳輸進入恒溫箱53，然后經三通閥9分成兩路，一路經 二通閥45進入帶冷井的背壓系統(tǒng)49 ;另外一路依次經過過濾器13過濾掉微小顆粒物、減壓閥17將壓力減至2公斤左右后進入六通閥21經定量環(huán)25進行樣品采集，樣品出口經固定在恒溫箱53側壁上的二通閥37連接到樣品罐41，采集到的樣品由載氣29攜帶進入氣相色譜儀的分流進樣口 36進行色譜分析；反應器2出來的反應產物，經過能夠獨立控溫和調溫的連接管線55和安裝固定在恒溫箱53側壁上的二通閥6傳輸進入恒溫箱53，然后經三通閥10分成兩路，一路經二通閥46進入帶冷井的背壓系統(tǒng)50 ;另外一路依次經過過濾器14過濾掉微小顆粒物、減壓閥18將壓力減至2公斤左右后進入六通閥22經定量環(huán)26進行樣品采集，樣品出口經固定在恒溫箱53側壁上的二通閥38連接到樣品罐42，采集到的樣品由載氣30攜帶進入氣相色譜儀的分流進樣口 36進行色譜分析；反應器3出來的反應產物，經過能夠獨立控溫和調溫的連接管線56和安裝固定在恒溫箱53側壁上的二通閥7傳輸進入恒溫箱53，然后經三通閥11分成兩路，一路經二通閥47進入帶冷井的背壓系統(tǒng)51 ;另外一路依次經過過濾器15過濾掉微小顆粒物、減壓閥19將壓力減至2公斤左右后進入六通閥23經定量環(huán)27進行樣品采集，樣品出口經固定在恒溫箱53側壁上的二通閥39連接到樣品罐43，采集到的樣品由載氣31攜帶進入氣相色譜儀的分流進樣口 36進行色譜分析；反應器4出來的反應產物，經過能夠獨立控溫和調溫的連接管線57和安裝固定在恒溫箱53側壁上的二通閥8傳輸進入恒溫箱53，然后經三通閥12分成兩路，一路經二通閥48進入帶冷井的背壓系統(tǒng)52 ;另外一路依次經過過濾器16過濾掉微小顆粒物、減壓閥20將壓力減至2公斤左右后進入六通閥24經定量環(huán)28進行樣品采集，樣品出口經固定在恒溫箱53側壁上的二通閥40連接到樣品罐44，采集到的樣品由載氣32攜帶進入氣相色譜儀的分流進樣口 36進行色譜分析；其中四個六通閥21、22、23和24是通過三個三通閥33、34和35并聯(lián)連接起來的。當對反應器I的樣品進行采集分析時，六通閥21處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥22、23和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器2的樣品進行采集分析時，六通閥22處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、23和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器3的樣品進行采集分析時，六通閥23處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、22和24均處于采樣狀態(tài)(Off);對反應器4的樣品進行采集分析時，六通閥24處于樣品分析狀態(tài)(On)，而其它三個六通閥21、22和23均處于采樣狀態(tài)(Off)。通過對四個六通閥21、22、23和24設定不同的切換程序，依次對四個反應器評價裝置進行樣品采集和分析，閥切換運行直接由色譜工作站控制。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
具體實施例方式實施例I采用圖I所示的在線色譜分析專用采樣裝置，在反應器內以石英砂代替催化劑填 裝的條件下，對自行配制的混合標樣連續(xù)分析6次，典型閥切換條件見表I。其中，標樣組成和平行6次分析結果見表2。分析結果表明，該在線色譜分析專用采樣裝置，進行在線色譜分析時，分析結果與樣品實際組成相吻合，相對標準偏差不超過0.5%，完全可以滿足常規(guī)在線色譜分析表I閥切換條件
權利要求
1.一種在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，包括連接管線(54)、(55)、(56)和(57)、二通閥(5)、(6)、(7)、(8)、(37)、(38)、(39)、(40)、(25)、(45)、(46)、(47)和(48)、三通閥(9)、(10)、(11)、(12)、(33)、(34)和(35)、過濾器(13)、(14)、(15)和(16)、減壓閥(17)、(18)、(19)和(20)、六通閥(21)、(22)、(23)和(24)、定量管(25)、(26)、(27)和(28)、載氣入口(29)、(30)、(31)和(32)、分流 / 不分流進樣口(36)、樣品罐(41)、(42)、(43)和(44)、背壓閥(49)、(50)、(51)和(52)、恒溫閥箱(53);其中，反應器(I)由連接管線(54)、兩通閥(5)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(9)、過濾器(13)和減壓閥(17)連接到六通閥(21)，由定量環(huán)(25)采集樣品，并經載氣(29)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(41)通過兩通閥(37)與與六通閥(21)相連，背壓閥(49)通過兩通閥(45)與三通閥(9)相連；反應器(2)由連接管線(55)、兩通閥(6)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(10)、過濾器(14)和減壓閥(18)連接到六通閥(22)，由定量環(huán)(26)采集樣品，并經載氣(30)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(42)通過兩通閥(38)與六通閥(22)相連，背壓閥(50)通過兩通閥(46)與三通閥(10)相連；反應器(3)由連接管線(56)、兩通閥(7)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(11)、過濾器(15)和減壓閥(19)連接到六通閥(23)，由定量環(huán)(27)采集樣品，并經載氣(31)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(43)通過兩通閥(39)與六通閥(23)相連，背壓閥(51)通過兩通閥(47)與三通閥(11)相連；反應器⑷由連接管線(57)、兩通閥(8)與恒溫箱(53)相連，然后分別經過三通閥(12)、過濾器(16)和減壓閥(20)連接到六通閥(24)，由定量環(huán)(28)采集樣品，并經載氣(32)傳輸至色譜儀進樣口(36)，樣品罐(44)通過兩通閥(40)與六通閥(24)相連，背壓閥(52)通過兩通閥(48)與三通閥(12)相連；四個六通閥(21)、(22)、(23)和(24)通過三通閥(33)、(34)和(35)連接到同色譜儀的一個進樣口(36)。
2.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的專用采樣裝置可依次對I 4臺反應器(I)、(2)、(3)和(4)分別進行采樣分析。
3.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的連接管線(54)、(55)、(56)和(57)，溫度范圍為常溫 480°C。
4.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的恒溫閥箱(53)，溫度范圍為常溫 350°C。
5.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的二通閥(5)、(6)、(7)、(8)、(37)、(38)、(39)、(40)、(45)、(46)、(47)和(48)，三通閥(9)、(10)、(11)、(12)、(33)、(34)和(35)，和六通閥(21)、(22)、(23)和(24)，分別是可以耐350 高溫的零死體積二通閥、三通閥和六通閥。
6.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的過濾器(13)、(14)、(15)和(16)，是可以耐350高溫、過濾微小固體顆粒的過濾器；減壓閥(17)、(18)、(19)和(20)，是可以耐350高溫的減壓閥；背壓閥(49)、(50)、(51)和(52)，是帶冷井的可背壓常壓-30公斤的背壓閥。
7.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的四個六通閥(21)、(22)、(23)和(24)，是通過三個三通閥(33)、(34)和(35)并聯(lián)連接的。
8.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的過濾系統(tǒng)(13)、(14)、(15)和(16)、減壓系統(tǒng)(17)、(18)、(19)和(20)以及六通閥樣品采集系統(tǒng)(21)、(22)、(23)和(24)全部安裝在恒溫箱53內，恒溫箱53直接安裝在氣相色譜儀的分流/不分流進樣口 36的上方。
9.按照權利要求I所述的在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，其特征在于所述的連接管線(54)、(55)、(56)和(57)、背壓閥(49)、(50)、(51)和(52)和樣品罐(41)、(42)、(43)和(44)，均是通過安裝固定在恒溫箱側壁上的二通閥與恒溫箱53連接的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在線色譜分析系統(tǒng)專用采樣裝置，主要解決現有在線色譜分析中樣品采集及傳輸中高壓滲漏、冷凝堵塞和裂解等導致分析結果準確性、穩(wěn)定性和重復性變差的問題。本發(fā)明通過采用能夠獨立控溫和調溫的連接管線54、55、56和57，分別將反應器1、2、3和4的樣品，通入六通閥21、22、23和24，分別由定量環(huán)25、26、27和28進行樣品采集，并先后經載氣29、30、31和32攜帶進入氣相色譜儀的分流進樣口36，樣品出口分別由兩通閥37、38、39和40傳輸至樣品罐41、42、43和44的技術方案，較好地解決了該問題，可用于在線色譜分析時的樣品采集。
文檔編號G01N30/20GK102749403SQ201110098960
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權日2011年4月20日
發(fā)明者李繼文, 王川, 高枝榮 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上海石油化工研究院