[发明专利]利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及混合气体组分含量的检测，特别是涉及一种利用热导检测器实时检测混合气体中某一组分含量的方法及装置。

背景技术

在化工、能源等行业中经常需要实时检测混合气体中某组分随时间及空间位置的变化情况。例如在研究反应器中气体的混合规律中，经常需要在反应器的冷态模型中注入示踪气体，检测示踪气体在反应器中的分布规律。传统的气相色谱分析技术测试气体的浓度需要的时间较长，很难达到实时检测的要求。本发明利用不同气体的导热系数的差异，采用热导检测器(ThermalConductivity Detector，TCD)实时检测混合气体的导热系数，并输出相应的电压值，根据标度的热导检测器输出电压与混合气体中某组分浓度的关系，得到待测气体中该组分的浓度。

中国发明专利96190402.X公开了一种测定混合物组分浓度的装置，具有一第一部分体积，在这一体积中，组分浓度不受通过扩散阻力与混合气体中浓度进行耦合的影响而保持恒定不变。上述耦合影响由一可控制的组分泵电流通过处于第一部分体积和气体混合物之间用作抽吸装置的固体电解质予以补偿。泵电流的强度是气体混合物中所要求浓度的量度。上述泵电流可作为第一部分体积与基准气体体积之间的能斯脱传感器输出电压的偏差函数而受到额定值的控制。这一装置特征是，可有目的地影响依赖于抽吸装置固体电解质两端可测电压的额定值。但是该专利技术在测试过程中，需要在第二部分体积中充装带有基准待测气体浓度的气体，即该专利技术在测试氧气之外的气体浓度时，必须同时使用标准气，这就使得测试过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种测试范围广、适用性强、快速实时的检测混合气体中组分含量的方法。

本发明的另一目的在于提供实现上述方法的利用热导检测器检测混合气体中某组分含量的装置。

本发明实时检测混合气体中某组分浓度的方法是利用不同气体导热系数的不同，采用热导检测器(TCD)检测混合气体的导热系数，并输出相应的电压值，根据标度的热导检测器输出电压与混合气体中某组分浓度的关系，得到待测气体中该组分的浓度。

本发明的目的通过采用如下技术方案实现：

利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法，包括如下步骤：

(1)标准气配比确定：将气瓶之二中的含有待测气体中某组分的纯气体和气瓶之三中的待测气体中其余组分的气体分别经压力调节阀之二、压力调节阀之三引出，再分别用质量流量控制仪之三和质量流量控制仪之四控制其流量，得到的标准气配比混合气体；

(2)待测气体浓度与TCD电压的标度：将采样探头插入配比好标准气的混合罐，使用质量流量控制仪之一控制参比气体流量，使用质量流量控制仪之二控制标准气流量，分别检测待测气体不同浓度时TCD输出的电压值；

(3)待测气体浓度的检测：将采样探头分别插入待检测试样内，使用质量流量控制仪之一控制参比气流量如步骤(2)标度时的流量，使用质量流量控制仪之二控制待测气流量为步骤(2)标度时的标准气流量，记录TCD输出的电压值，对照步骤(2)标度所产生的电压与气体某组分在混合气体中的浓度关系，即可得到所要检测混合气体中某组分的浓度。

利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的装置，包括参比气源及流量控制子统、采样系统、热导检测器及数据采集系统和标准气配比系统；

所述热导检测器及数据采集系统包括热导检测器和计算机数据采集系统，计算机数据采集系统与热导检测器的信号输出端连接；

所述参比气源及流量控制系统包括依次连接的气瓶之一、压力调节阀之一和质量流量控制仪之一，质量流量控制仪之一与热导检测器的参比气进口连接；所述采样系统包括通过管道连接的采样探头和待测气质量流量控制仪之二；采样探头通过管道与热导检测器的待测气进口连接，质量流量控制仪之二与热导检测器的待测气出口连接；

标准气配比系统包括含有待测组分气体A的气瓶之二、压力调节阀之二、质量流量控制仪之三、含有混合气体中其余组分B的气瓶之三，压力调节阀之三、质量流量控制仪之四、气体A与气体B混合罐、针形调节阀；气瓶之二、压力调节阀之二和质量流量控制仪之三依次连接，并与混合罐连接；气瓶之三，压力调节阀之三和质量流量控制仪之四依次连接，并与混合罐连接；针形调节阀与混合罐连接；混合罐上设有采样口。

相对于现有技术，本发明有如下优点和有益效果：

1.对于测试混合气体中的某组分浓度，与传统的色谱气体浓度分析技术相比，取消了色谱柱分离的过程，使得测试过程可快速实时进行。