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除去待分析氣體中的分散相的方法及實施該方法的裝置與流程

文檔序號:11823381閱讀:156來源:國知局
除去待分析氣體中的分散相的方法及實施該方法的裝置與流程

本發(fā)明涉及用于過濾待分析的氣體以顯著減少包含于其中的固體或液體氣溶膠污染物的方法和裝置。



背景技術(shù):

為了清潔待分析的氣體,通常使用具有足夠小的孔尺寸的機械過濾元件或者膜片,其可攔住包含于待分析的氣體中的固體或液體氣溶膠污染物。例如,從WO 2013/098693 A1或US 4 032 457中已經(jīng)得知這種過濾器。

這種過濾器的缺點是在使用過程中需要根據(jù)其堵塞程度對其進行更換或者清潔,其自身的堵塞程度取決于氣體中的待移除的分散相的含量以及使用參數(shù),而這是可變的,由此向決定更換或清理過濾器的時刻引入了不確定性。而且,在更換過濾器期間,需停止供入待分析的氣體,這導(dǎo)致了分析儀的被迫的周期性運行模式。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的包括提供一種除去待分析的氣體中的分散相的方法以及一種實施該方法的裝置,該裝置以連續(xù)模式運行并且能夠有效地除去待分析氣體中的分散相,保持設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單并且使用成本低。

根據(jù)本發(fā)明,通過使用根據(jù)權(quán)利要求1的慣性重力過濾器和根據(jù)權(quán)利要求10的清潔待分析的氣體的方法實現(xiàn)了上述目的。在從屬權(quán)利要求2到9中公開了慣性重力過濾器的優(yōu)選實施方式,而且在從屬權(quán)利要求11到12中公開了用于除去以分散相形式包含在待分析的氣體中的污染物的方法的優(yōu)選實施方式。

根據(jù)本發(fā)明,用于除去待分析的氣體中的分散相的慣性重力過濾器包括:具有上端部和下端部的豎直地設(shè)置的流動型沉降室;與沉降室的下端部相連通的入口管;與入口管相連通的用于流通氣體的出口管;用于待分析氣體的排放通道,所述排放通道通過其進入口與沉降室的空間的上部分相連通;用于待分析氣體的 出口管,其與待分析的氣體的排放通道的出口相連通;其中,過濾器形成為使得流通氣體的出口管的流通氣流的強度與待分析氣體的出口管的流通氣流的強度之間的相互關(guān)系在10到50的范圍內(nèi),優(yōu)選為20到40。用在所使用的過濾器中的慣性原理包括,在豎直向上的方向中破壞待隨后分析的主氣流的運動方向。當流動方向改變時,包含在主氣流中的由固體和液體氣溶膠污染物組成的分散相的一部分由于慣性而隨著氣流繼續(xù)運動,該氣流在待分析的氣體的氣流從主氣流中分流出之后,將在申請文件的下文中被稱作“流通氣流”。因此使初步清潔后的待分析氣體的氣流豎直向上地上升,其中選擇了足夠緩慢的上升速度,即,低于待從氣體中移除的仍在待分析的氣流中的固體和氣溶膠顆粒的沉降速度。在這些條件下,固體顆粒由流通氣體的氣流帶出,所述固體顆粒包含在待分析的氣體的氣流中的固體顆粒通過其自身的重量在與待分析氣體的氣流的運動方向相反的方向中在豎直的流動型沉降室中運動,即,向下移動。該效果是所采用的本發(fā)明主題的功能的重力原則的基礎(chǔ)。包含在待分析氣體的氣流中的氣溶膠相在沉降室中緩慢上升,且沉積在沉降室的內(nèi)壁上并且被其自身重量而拉下,并且還被流通氣流帶出。使用根據(jù)本發(fā)明的過濾器的功能的慣性重力原則可以避免使用濾膜,活性炭或其他多孔過濾器,因此保持了價格低廉且結(jié)構(gòu)簡單,并且還保持根據(jù)本發(fā)明的裝置的運行成本為低。

根據(jù)本發(fā)明的氣體清潔原則可用在工廠中來準備氣體以分析其特定的性質(zhì),例如,用于水和烴類的露點的分析儀,用于色譜儀和其他測量裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,待分析的氣體的排放通道設(shè)置在沉降室的上端部中并且與待分析氣體的出口管相連,通過其可將待分析氣體引入氣體分析裝置(未顯示)處。本發(fā)明的另一個實施方式提供了待分析氣體的排放通道豎直地設(shè)置在沉降室中,其中待分析氣體的排放通道的出口設(shè)置在沉降室的下端部中,從而用于待分析氣體的通道設(shè)置在中空的沉降室內(nèi),從沉降室的上端部延伸到下端部。本發(fā)明的該實施方式的優(yōu)點是過濾器的入口管和出口管設(shè)置地很緊湊。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,用于待分析氣體的排放通道以及用于待分析氣體的出口管形成為一體式管道,其拆卸地連接在沉降室的下端部或替代地連接在沉降室的上端部,這取決于本發(fā)明的上述兩個實施方式中的用于待分析氣體的排放通道的出口是設(shè)置在底部還是頂部上。沉降室與外界的氣密密封實施為管壓接配合形式,這能夠?qū)崿F(xiàn)沉降室和用于待分析的氣體的出口管之間可拆卸的連接。

在本發(fā)明的一個實施方式中,沉降室的側(cè)壁和用于待分析氣體的排放通道具有恒定的截面輪廓,這使得可將制造簡單的管件用于構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的過濾器。

最優(yōu)選地是,使得用于流通氣體的入口管和出口管的內(nèi)徑形成為具有相同的直徑,該直徑小于或等于流動型沉降室的內(nèi)徑。用于流通氣體的入口管和出口管的內(nèi)徑是流動型沉降室的內(nèi)徑的20%到80%。這使得可隨著待分析氣體的氣流在流動式沉降室內(nèi)向上運動而降低氣流的速度,這又有助于待分析氣體的氣流中的固體和液體懸浮顆粒沉降在沉降室的壁上,使其分別在與待分析氣體的氣流相反的方向中向下運動。

在本發(fā)明的一個實施方式中,在沉降室中提供有同軸地設(shè)置用于待分析氣體的排放通道,這導(dǎo)致了待分析氣體的氣流的層流性質(zhì),并且相應(yīng)地改善了懸浮顆粒的沉降能力。

最優(yōu)選地是,用于流通氣流的入口管和出口管為同軸設(shè)置,這是由于待分析的氣體的主氣流中和隨后在流通氣體的氣流中的懸浮顆粒的直線運動過程中,當待分析的氣體的氣流的運動方向偏離該軸線時,提供了清潔該待分析的氣體的氣流的最有效的慣性模式。

在本發(fā)明最優(yōu)選的實施方式中,過濾器的結(jié)構(gòu)可將從氣流中分出的待分析氣體的體積在流動型沉降室內(nèi)的上升時間控制在2到10分鐘的范圍內(nèi),優(yōu)選地4到6分鐘。待分析氣體的氣流中的氣體的體積流速可在0.25到0.3標準升每分鐘之間,同時流通氣流的流速可以在6到10標準升每分鐘之間。氣流速度的單位“標準升每分鐘”意味著在0.1MPa的氣壓下每分鐘數(shù)升的流速。

根據(jù)本發(fā)明,采用了一種除去包含在待分析氣體中的分散相的形式的污染物的方法,其中將待分析的氣體的主氣流供入慣性重力過濾器中以減少待分析的氣體中的固體和液體氣溶膠污染物的含量,其中提取出待分析的氣體的主氣流的一部分作為待分析氣體的氣流,將該氣流在向上的方向上進入豎直設(shè)置的流動型沉降室中,其中剩余的氣流形成流通氣體的氣流。從沉降室空間的上部分取出氣體用于隨后的分析,流通氣體的氣流的強度和待分析的氣體的氣流的強度之間的相互關(guān)系在10到50之間的范圍內(nèi),優(yōu)選為20到40。優(yōu)選地,所采用的方法以連續(xù)模式進行。最優(yōu)選地是,實施該方法使得其中待分析氣體的氣流在流動型沉降室中上升的時間在2到10分鐘之間的范圍內(nèi),優(yōu)選為4到6分鐘,例如這通過待分析氣體的氣流的上述氣流水平和流通氣體的氣流的上述氣流水平來實現(xiàn)。

附圖說明

通過圖1和2對本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容進行說明。

圖1示意性地顯示了所使用的過濾器的部分縱剖圖,其中用于待分析氣體的排放通道的出口設(shè)置在沉降室的上端部中。

圖2示意性地顯示了所使用的過濾器的部分縱剖圖,其中用于待分析氣體的排放通道的出口設(shè)置在沉降室的下端部中。

具體實施方式

圖1所示的慣性重力過濾器包括豎直地設(shè)置的流動型沉降室3,其形成為橢圓形的中空管件并且分別包括上端部5和下端部7。下端部7成形為T形件,其流動通道8a、8b、8c具有圓形截面,其中下端部7的豎直地設(shè)置并且直接與沉降室3相連的通道8a具有與沉降室3的內(nèi)徑大約相等的內(nèi)徑,而設(shè)置成與其垂直的兩個水平通道8b、8c被設(shè)置成彼此同軸并且具有與豎直通道8a相比較小的內(nèi)徑。下端部7的豎直管道8a與流動型沉降室3的下端的密封連接通過管壓接配合件21a的形式實施為可拆卸式連接。水平管道8b和8c分別通過管壓接配合件21b和21c與用于流通氣體的入口管9和出口管11可拆卸地相連。用于流通氣體的入口管9、下端部7的水平通道8b、8c,以及出口管11設(shè)置在同一軸線上。

可使用Swagelok公司、Hi-Lok公司、DK-Lok公司的配合件或者其他類似的固定系統(tǒng)作為管壓接配合件21a、21b和21c。

流動型沉降室3的上端部5由管壓接配合件23a和23b而形成,管壓接配合件23a和23b固定了用于待分析氣體的排放通道13,排放通道13通過其進入口15與沉降室3的空間的上部分連通,從而將用于待分析氣體的排放通道13設(shè)置在沉降室3內(nèi)。在該實施方式中,用于待分析氣體的排放通道13的長度自身并不重要,重要的是用于待分析氣體的排放通道13的進入口15的位置直接接近上端部5,例如,設(shè)置成距沉降室3的上端壁不超過沉降室3的內(nèi)空間的高度的10%,優(yōu)選地不超過5%。用于待分析氣體的排放通道13的進入口15設(shè)置在圓柱形沉降室3的對稱軸上,這是由于這樣的事實,即在沉降在沉降室3的上部分的內(nèi)壁上的氣溶膠或固體污染物不可能到達進入口15,其原因是污染物被待分析氣體的向上指向的氣流14(如圖1中的豎直箭頭所示)帶走。

用于待分析氣體的出口17通過管壓接配合件23c與流動型沉降室3的上端部5可拆卸地相連。根據(jù)圖1所示的本發(fā)明的實施方式,用于待分析氣體的出口管17和用于待分析氣體的排氣通道13一體成型。但是,它們可以是同軸彼此相連的單獨元件。

用于流通氣體的入口管9、出口管11以及用于待分析氣體的出口管17可具有調(diào)節(jié)閥和/或壓力計和/或具有流動速率調(diào)節(jié)器(未顯示)的轉(zhuǎn)子流量計。使用這些裝置,根據(jù)發(fā)明的過濾器能夠建立用于流通氣體的出口管11的流通氣流的強度和用于待分析氣體的出口管17的流通氣流的強度之間的在10到50的范圍內(nèi),優(yōu)選地20到40的范圍內(nèi)的相互關(guān)系。流過用于流通氣體的出口管11的氣體的流速可在5~10標準升每分鐘的范圍內(nèi),同時流過用于待分析氣體的出口管17的氣體的流速可在0.2~0.5標準升每分鐘的范圍內(nèi),這能夠以下面方式形成根據(jù)本發(fā)明的過濾器:待分析氣體的氣流在流動型沉降室3內(nèi)的上升時間可被調(diào)節(jié)到2到10分鐘的范圍內(nèi),優(yōu)選為4到6分鐘。

圖2示例性地顯示了本發(fā)明的第二實施方式,其與圖1所示的實施方式的不同之處在于用于待分析氣體的排放通道13的設(shè)置,該排放通道13沿著流動型沉降室3的整個長度延伸,并且延伸穿過下端部7直到與用于待分析氣體的出口管17相連,出口管17通過管壓接配合件25與下端部7相連。在這個實施方式中,用于待分析氣體的排放通道13與用于待分析氣體的出口管17形成為一體。作為替代地是,這兩個元件可形成為彼此同軸地設(shè)置的復(fù)合件(未顯示)。流動型沉降室3的上端部7形成為盲法蘭27,從而密封式封閉了沉降室3的上部分。排放通道13為圓柱形并且設(shè)置成與流動型沉積腔3同軸。

通道8a、8b、8c的內(nèi)徑,以及它們與沉降室3的內(nèi)徑的關(guān)系與本發(fā)明的根據(jù)圖1的實施方式相同。

下面,按照根據(jù)本發(fā)明的方法來使用所示的慣性重力過濾器以除去包含在待分析氣體中的分散相形式的污染物。穿過入口管9將待分析氣體的主氣流10(見圖1、圖2)供入慣性重力過濾器1中以減少待分析的氣體中的固體和液體氣溶膠污染物的含量。將待分析的氣體的主氣流10的一部分提取出作為待分析的氣體的氣流14,該氣流14以向上的方向進入相對于主氣流10的運動方向垂直設(shè)置的流動型沉降室3中,其中剩余的氣流形成了流通氣體的氣流12,該氣流12在與待分析的氣體的主氣流10相同的方向上繼續(xù)流動。在待分析的氣體的氣流14 進入流動型沉降室3幾分鐘之后,例如,在2到10分鐘之間,優(yōu)選地4到6分鐘之間,該時間是待分析的氣體的體積14從主氣流10分流的位置流動到用于待分析的氣體的排放通道13的進入口15所需的時間,通過用于待分析氣體的排放通道13的進入口15將待分析的氣體的氣流14從取出沉降室3的空間上部分取出,用于之后的分析。流通氣體的氣流強度與待分析的氣體的氣流14的氣流強度之間的相互關(guān)系在10到50之間的范圍內(nèi),優(yōu)選地20到40之間的范圍內(nèi)。整個方法為連續(xù)不斷地實施。

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