[发明专利]一种气体冷凝分级装置及应用方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种气体冷凝装置，具体的说是一种气体分级装置及应用方法。

【背景技术】

气体是物质的一种存在形式，在日常生活和工业生产中都会产生很多气体。空气中含有粒相物，水分，一氧化碳，氮氧化合物等，化工生产排放气体含有很多挥发性和半挥发性成份，其中一些成份会对人体造成伤害，因此对于气体的处理，一直以来受到国际社会很大关注。工业生产中很多产品为挥发性和半挥发性物质，通过将气体分级冷凝从中提取所需有益成份或除去有害物质，已经成为目前气体研究的主要方向。

当今常用的气体分级冷凝方法主要有以下几种：

(1)水浴分级冷凝法：是指气体通过低温水浴进行热量交换，达到降低气体温度，使组分冷凝的方法。一般使用温度在4℃左右。该方法使用温度范围窄，冷凝效果一般，分级效果不佳，且多适用于高温气体。

(2)空气分级冷凝法：是指气体通过空气冷凝管时，高温气体和外界低温空气热交换，温度降低，使得气体中组分冷凝的方法。该方法适用于高温气体，分级冷凝效果不如水浴冷凝法。

(3)冷阱分级冷凝法，是指在冷却的表面上以凝结方式捕集气体的方法。优点是可以做到任意超低温冷凝，但缺点是只能提供一种稳定的温度。

以上所述气体分级冷凝方法虽然对气体具有一定的冷凝效果，但是分级效果极差，因此许多气体组分被冷凝后，需要通过其他化学方法进一步分级分离。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气体分级装置及应用方法；应用时将超低温气体通入冷凝传输管，并使装置稳定形成温度梯度；然后将待分级气体从装置的高温端输入，不同组分依其沸点的差别在不同的收集管中被冷凝，并可以通过管阀排放，收集。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气体分级装置，包含冷源，平行排布的收集管，保温层，冷源传输管，管阀，传热夹板，温度检测器；冷源连接冷源传输管，收集管通过管阀相连接和温度检测器的热电偶探头一同平行放置在传热夹板之间；保温层包裹着冷源传输管和传热夹板。

所述的收集管的数目为两个以上。

所述的冷源为超低温气体。

所述的冷源为液氮、液氧、液氦或混合液的一种，通过减压阀控制冷源超低温气体的输出速率，可形成30～190℃之间一定区间的温度梯度。

所述的冷源传输管为铜管、铝管或合金管，内径1mm～20cm，置于传热板和保温层之间。

所述的传热板为铜板、铝板或金属合金板中的一种。

所述的收集管被平行排放在两块传热板中间，随着冷源气体的输入，在不同的收集管中产生特定的温度。

所述的收集管为玻璃、金属或塑料管中的一种，内径1mm～100cm。

所述的保温层厚度1cm～10cm，材质为石棉、棉花或纤维玻璃中的一种；

一种气体冷凝分级装置的应用方法：主要通过调节液氮、液氧、液氦或混合液的流速，形成超低温气体作为冷源，当超低温气体进入内经1～20cm的冷凝传输管时，由于其排列疏密程度不同，传热夹板具有温度梯度，夹在传热夹板间内经1～100cm平行排布的系列收集管也同时具有温度梯度；将待分级气体通入具有温度梯度的系列收集管的高温端，待分级气体组分根据熔沸点的不同依次被冷凝，旋转管阀，升温排出收集组分，或加入有机溶剂乙酸乙酯、丙酮等溶解被冷凝组分并收集。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明装置结构简单，操作方便；本发明装置超低温气体只需通过控制液氮、液氧、液氦或混合液的流速就可实现；传热夹板、冷源传输管和收集管材质简单易于制作；改变传输冷凝管排列疏密程度就可形成温度梯度。

(2)本发明一种气体冷凝分级装置及应用方法，不但可以将气体冷凝分级，而且可以任意改变冷凝传输管排列疏密程度改变温度梯度，每根收集管中的组分可以被再次或多次冷凝分级。

(3)一种气体冷凝分级装置及应用方法，不仅可用于分析化学中少量样品的分级分离，也可用于工业气体的分级制备。

【附图说明】

图1为实施例1装置俯视示意图；

图2为实施例1装置剖面示意图；

图3为实施例1装置中收集管1号管TIC图；

图4为实施例1装置中收集管3号管TIC图。

附图中的标记为：1冷源，2收集管，3保温层，4冷源传输管，5管阀，6传热夹板，7温度检测器。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种气体分级装置及应用方法的具体实施方式。