[发明专利]一种用于多组分气体在线快速采样的装置及其采样方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种气体的在线采样装置，具体地说，是涉及一种用于实验进程短（秒级）、压力波动大的多组分气体在线快速采样的装置及其采样方法。

背景技术

目前，为了对实验进程中气体组分的变化有更为详细的了解，需要对各种不同气体的浓度变化情况进行在线测量。在一些持续时间极短（秒级）或是被测气体的压力变化大的实验中，其对于在线测量的要求十分苛刻。常规的气体在线取样方法通常是采用定时间隔取样的方式，在实验进程中的不同时间点采集样气，获得一系列测量数据，从而获悉实验进程中气体组分的变化情况。

然而，目前的采样方式由于受限于间隔取样的速度，在秒级的时间内，很难获得足够多的数据点来满足在线测量的要求，因此，对于一些实验进程短且压力波动大的非稳态多组分气体来说，现有的采样手段很难满足其在线快速采样和测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于多组分气体在线快速采样的装置及其采样方法，主要解决现有的在线采样方式难以满足实验进程短且压力波动大的非稳态多组分气体的在线测量要求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于多组分气体在线快速采样的装置，包括零死体积三通阀，通过连通管与该零死体积三通阀连通的零死体积六通阀，一端均与所述零死体积三通阀连接的样气进气通道和压缩气体通道，一端均与所述零死体积六通阀连接的载气通道和样气出气通道，以及两端均与所述零死体积六通阀连接、用于采集实验过程气体的采样管。

具体地说，所述样气进气通道与零死体积三通阀的第一通道连接，所述压缩气体通道与零死体积三通阀的第二通道连接，所述连通管一端与零死体积三通阀的第三通道连接。

具体地说，所述连通管的另一端与零死体积六通阀的第一通道连接，所述载气通道与零死体积六通阀的第四通道连接，所述样气出气通道与零死体积六通阀的第三通道连接，所述采样管分别与零死体积六通阀的第二和第五通道连接。

进一步地，本发明还包括设置在所述零死体积六通阀的第六通道中、用于将该第六通道的端口完全密封的堵塞密封件。

作为优选，所述采样管为外径1/16inch、内径0.03inch的内抛光不锈钢管。

基于上述结构，本发明还提供了该用于多组分气体在线快速采样的装置的采样方法，包括以下步骤：

S1：将零死体积三通阀的第一和第三通道连通，第二通道单置，同时将零死体积六通阀的第一和第二、第三和第四、第五和第六通道各自连通；

S2：将样气经由样气进气通道持续通入到采样管直至样气采集完成；

S3：将零死体积三通阀的第二和第三通道连通，第一通道单置，并将压缩气体经由压缩气体通道持续通入到采样管直至压缩气体将连通管和采样管中的样气一并压缩到采样管中；

S4：将零死体积六通阀的第一和第六、第二和第三、第四和第五通道各自连通；

S5：将载气经由载气通道持续通入到采样管，并将样气通过样气出气通道全部被推入到检测器中进行检测分析。

进一步地，所述步骤S3中，压缩气体比样气压力至少高出0.05MPa。

再进一步地，所述步骤S5中，载气比样气压力至少高出0.08MPa。

本发明的设计原理在于，在主实验出口气路上连接样气进气通道支路，同步采集样气，将实验过程中气体组分变化的情况暂时“封存”在连通管和采样管中。待主实验完成后，利用压缩气体将连通管和采样管中的样气压缩至采样管中，而后通入载气，在载气推动下，采样管中的样气被送入到检测器中进行检测分析。在采样管内径较小的情况下，由于采样管内部前后采集气体混合程度很低，不同位置处气体的状态对应于实验进程中不同时间段气体的状态，因此，在获知了采样管内不同位置气体各组分丰度的变化情况下，即可获得该实验进程中气体各组分浓度随时间的变化曲线，从而实现多组分气体的在线快速采样和测量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明结构简单，构思巧妙，流程简洁，操作方便。