一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前國內商業(yè)化的二氧化碳標氣以氮氣或者合成空氣為底氣，以氮氣為底氣的二氧化碳標氣用于標定不同種類的分析儀器時，會出現(xiàn)特有的儀器響應差異即載氣效應，且隨著儀器種類的不同而有較大差別，對于多數(shù)常用的非色散紅外(NDIR)分析儀，這種差異可達5X10 6 mol/molo以合成空氣為底氣的標氣，應用于光學法(如NDIR、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、光腔衰蕩光譜(CRDS))測量時會產生同位素效應，從而對0)2濃度觀測造成約0.17X10 6 mol/mol的誤差。有些二氧化碳觀測，如本底大氣二氧化碳觀測，精度要求達到0.1X 10 6 mol/mol,以氮氣或者合成空氣為底氣的二氧化碳標氣產生載氣效應或同位素效應不可忽略，從而影響觀測結果的準確性。

【發(fā)明內容】

[0003]為了填補空白，本實用新型提供了一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括空氣壓縮機1臺、過濾頭1個、進氣管1根、單向閥1個、帶閥門的油水分離器1套、干燥管2根、安全閥3個、電子壓力表1臺、二氧化碳濃度分析儀1臺、真空栗1臺、吸附管1根、帶閥門的儲氣瓶5個、定量管1根、純二氧化碳氣1瓶、開關閥5個、帶閥門的目標氣瓶1個、三通閥2個、三通14個，各零件用內徑為0.635厘米不銹鋼管連接，連接關系如圖1所示。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)，包括過濾頭、進氣管、空氣壓縮機、單向閥、油水分離器、內填無水高氯酸鎂干燥劑的干燥管、安全閥、電子壓力表、二氧化碳濃度分析儀、真空栗、內填ASCARITE II試劑的吸附管、帶閥門的儲氣瓶、定量管、純二氧化碳氣、開關閥、帶閥門的目標氣瓶、三通閥、三通為一體的標氣配制系統(tǒng)；其特征在于，過濾頭通過進氣管連接到空氣壓縮機入氣口端，空氣壓縮機出氣口端連接三通，三通另一口連接第一安全閥，第三口連接單向閥，單向閥的另一端連接另一個三通，三通的另兩端分別連接帶有閥門的油水分離器和兩根串聯(lián)在一起的干燥管，干燥管的另一端連接第一開關閥，第一開關閥的另一端同串聯(lián)在一起的7個三通連接，前5個三通分別連接5個帶有閥門的儲氣瓶，第6個三通連接安全閥，第7個三通連接電子壓力表，7個串聯(lián)三通的另一端同第二開關閥連接，第二開關閥的另一端連接串聯(lián)在一起的另5個三通，5個三通分別連接帶閥門的純二氧化碳氣瓶、第四開關閥、二氧化碳濃度分析儀、真空栗、安全閥，5個串聯(lián)三通的另外一端連接第一個三通閥，第一個三通閥的另兩個出口分別連接吸附管和第二個三通閥，吸附管的另一端連接第二個三通閥，第二個三通閥的第三個接口連接第五開關閥，第五開關閥的另一端連接定量管，定量管的另一端連接帶有閥門的目標氣瓶。
[0006]本實用新型的有益效果是，解決了以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣的配制問題。
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實例對本實用新型進一步說明。
[0008]圖1是以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)原理圖。
[0009]圖1中:1、過濾頭；2、進氣管；3、空氣壓縮機；4、安全閥1 ;5、單向閥；6、油水分離器；7、油水分離器閥門；8、干燥管1 ;9、干燥管2 ;10、開關閥1 ;11、儲氣瓶閥門；12、儲氣瓶；13、安全閥2 ;14、電子壓力表；15、開關閥2 ;16、開關閥3 ;17、純二氧化碳氣瓶；18、開關閥4 ;19、二氧化碳濃度分析儀；20、真空栗；21、安全閥3 ;22、三通閥1 ;23、吸附管；24、三通閥2 ;25、開關閥5 ;26、定量管；27、目標氣瓶閥門；28、目標氣瓶。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)包括:空氣壓縮機、過濾頭、進氣管、單向閥、帶閥門的油水分離器、干燥管、安全閥、電子壓力表、二氧化碳濃度分析儀、真空栗、吸附管、帶閥門的儲氣瓶、定量管、純二氧化碳氣、開關閥、帶閥門的目標氣瓶、
三通閥、三通。
[0011]首先是將自然大氣充入儲氣瓶中，如圖1所示，關閉開關閥2、關閉油水分離器閥門、打開5個儲氣瓶的閥門和開關閥1，然后打開空氣壓縮機，自然大氣通過過濾頭、進氣管、空氣壓縮機、單向閥、干燥管1、干燥管2和開關閥1后進入儲氣瓶。待電子壓力表顯示的壓力達到23MPa時，關閉開關閥1、空氣壓縮機以及5個儲氣瓶的閥門，再打開油水分離器閥門釋放水和殘留的高壓氣體。
[0012]然后是測量儲氣瓶中二氧化碳濃度。關閉開關閥5、開關閥3、開關閥4，保持開關閥2關閉，三通閥1和三通閥2都指向非吸附管端，打開真空栗將系統(tǒng)管路內的氣體抽出。關閉真空栗，打開儲氣瓶的閥門和開關閥2，待電子壓力表的壓力達到100 kPa時關閉儲氣瓶的閥門，打開二氧化碳濃度分析儀，獲得儲氣瓶中二氧化碳濃度。
[0013]接著比較儲氣瓶中氣體的二氧化碳濃度和需要配制的標氣目標濃度，若儲氣瓶中氣體的二氧化碳濃度等于需要配制的標氣目標濃度，則關閉開關閥2、打開開關閥5和目標氣瓶閥門，保持開關閥1、開關閥3和開關閥4關閉，保持三通閥1和三通閥2都指向非吸附管端，打開真空栗將目標氣瓶內氣體抽空。關閉真空栗，再打開5個儲氣瓶的閥門和開關閥2，則氣體通過開關閥2、三通閥1、三通閥2、開關閥5和定量管進入目標氣瓶，待電子壓力表壓力達到標氣預設壓力時，依次關閉目標氣瓶閥門、5個儲氣瓶的閥門。打開開關閥4將系統(tǒng)內氣體放出后卸下目標氣瓶。
[0014]若儲氣瓶中氣體的二氧化碳濃度大于需要配制的標氣目標濃度，則利用吸附管吸附一定量的二氧化碳。通過理想氣體狀態(tài)方程和物質守恒方程計算需經過吸附管去除二氧化碳的自然大氣的壓力。將三通閥1和三通閥2均指向非吸附管端，關閉開關閥2，保持開關閥1、開關閥3和開關閥4關閉，打開開關閥5和目標氣瓶閥門，打開真空栗將目標氣瓶內氣體抽空。關閉真空栗，打開5個儲氣瓶的閥門、開關閥2，將三通閥1和三通閥2都指向吸附管端，則氣體通過開關閥2、三通閥1、吸附管、三通閥2、開關閥5、定量管進入目標氣瓶，此時進入目標氣瓶的自然大氣中的二氧化碳已被全部去除，待電子壓力表顯示的壓力達到本段前述計算值后，將三通閥1和三通閥2均指向非吸附管端，沒有吸附二氧化碳的氣體通過開關閥2、三通閥1、三通閥2、開關閥5、定量管進入目標氣瓶，待電子壓力表壓力達到標氣預設的最終壓力時，依次關閉目標氣瓶閥門、5個儲氣瓶的閥門。打開開關閥4將系統(tǒng)內氣體放出后卸下目標氣瓶。
[0015]若儲氣瓶中氣體的二氧化碳濃度小于需要配制的標氣目標濃度，則充入純二氧化碳氣增加目標氣瓶中二氧化碳濃度。通過理想氣體狀態(tài)方程和物質守恒方程計算充入的純二氧化碳氣壓力。將三通閥1和三通閥2都指向非吸附管端，關閉開關閥2，保持開關閥1、開關閥3和開關閥4關閉，打開開關閥5和目標氣瓶閥門，打開真空栗將目標氣瓶內氣體抽空。關閉真空栗、目標氣瓶閥門，打開開關閥3，將純二氧化碳氣充入系統(tǒng)，待壓力達到本段前述計算的壓力值后關閉開關閥3，使得純二氧化碳氣保存在定量管中。再關閉開關閥5，打開真空栗，將開關閥2至開關閥5部分的管路內的純二氧化碳氣抽去。關閉真空栗，依次打開目標氣瓶閥門、5個儲氣瓶的閥門，開關閥2、開關閥5，儲氣瓶內的氣體通過開關閥2、三通閥1、三通閥2、開關閥5將定量管內的純二氧化碳氣帶入目標氣瓶，待電子壓力表壓力達到標氣的預設壓力時，依次關閉目標氣瓶閥門、5個儲氣瓶的閥門。打開開關閥4將系統(tǒng)內氣體放出后卸下目標氣瓶。
【主權項】
1.一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)，包括過濾頭、進氣管、空氣壓縮機、單向閥、油水分離器、內填無水高氯酸鎂干燥劑的干燥管、安全閥、電子壓力表、二氧化碳濃度分析儀、真空栗、內填ASCARITE II試劑的吸附管、帶閥門的儲氣瓶、定量管、純二氧化碳氣、開關閥、帶閥門的目標氣瓶、三通閥、三通為一體的標氣配制系統(tǒng)；其特征在于，過濾頭通過進氣管連接到空氣壓縮機入氣口端，空氣壓縮機出氣口端連接三通，三通另一口連接第一安全閥，第三口連接單向閥，單向閥的另一端連接另一個三通，三通的另兩端分別連接帶有閥門的油水分離器和兩根串聯(lián)在一起的干燥管，干燥管的另一端連接第一開關閥，第一開關閥的另一端同串聯(lián)在一起的7個三通連接，前5個三通分別連接5個帶有閥門的儲氣瓶，第6個三通連接安全閥，第7個三通連接電子壓力表，7個串聯(lián)三通的另一端同第二開關閥連接，第二開關閥的另一端連接串聯(lián)在一起的另5個三通，5個三通分別連接帶閥門的純二氧化碳氣瓶、第四開關閥、二氧化碳濃度分析儀、真空栗、安全閥，5個串聯(lián)三通的另外一端連接第一個三通閥，第一個三通閥的另兩個出口分別連接吸附管和第二個三通閥，吸附管的另一端連接第二個三通閥，第二個三通閥的第三個接口連接第五開關閥，第五開關閥的另一端連接定量管，定量管的另一端連接帶有閥門的目標氣瓶。2.根據權利要求1所述的一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)，其特征在于，各部件之間相連的管線為內徑為0.635厘米的不銹鋼管。
【專利摘要】一種以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣配制系統(tǒng)，由過濾頭、進氣管、空氣壓縮機、單向閥、油水分離器、內填無水高氯酸鎂干燥劑的干燥管、安全閥、電子壓力表、二氧化碳濃度分析儀、真空泵、內填ASCARITE？II試劑的吸附管、帶閥門的儲氣瓶、定量管、純二氧化碳氣、開關閥、帶閥門的目標氣瓶、三通閥、三通組成。它通過空氣壓縮機將自然大氣充入儲氣瓶，通過二氧化碳分析儀確定儲氣瓶內二氧化碳的濃度，并通過吸附劑吸附二氧化碳或者充入純二氧化碳氣調節(jié)標氣的二氧化碳濃度，實現(xiàn)了以自然大氣為底氣的二氧化碳標氣的配制，填補了國內空白。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號】CN205067447
【申請?zhí)枴緾N201520699210
【發(fā)明人】姚波
【申請人】中國氣象科學研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月11日