[发明专利]水份标准气发生仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种水份标准气发生仪。用于工业气体中微量水份检测校验仪器和核对检测数据。 

背景技术  

水份标准气，是用来校定工业气体中微量水份检测方法和检测仪器准确度的基准物质。 多少年来，在国内外，一直被公认为是一个难以解决的标准气课题。水份标准气，主要是作为标准物质，用于裁定气体中微量水份的检测数据，以认定某检测方法、检测设备或是检测操作的准确性及误差大小，只有经水份标准气的裁定，才具有公认性和权威性。

工业气体中微量水份的检测，在气体检测领域，具有最为广泛和最重要的地位，而且一直是国内外公认的检测难题。 

在近数十年的时间里，气体中微量水份的检测，一直比较混乱：同一气样，不同的检测设备，不同的使用者，不同的时间，所检测的数据，千差万别，谁对谁错，很难裁定。这一状况，直接影响到了工业气体产品，特别是高纯气、超纯气和电子气类产品质量的认定和应用。正因为这样，国外一些先进国家的权威专业公司，例如世界最大气体公司之一的英国伦敦BOC气体公司，才不惜投巨资和数年的时间，去研制具有泛用价值的瓶装微量水份标准气，直至1984年，才率先研制成功和投产。但直至目前，只有国外极少数国家拥有此项技术。 

这种方法简单方便，但对于我国却无法推广应用。原因是价格太高，而且购进过程费事又费时。并且，微量水份校定过程气体耗费极大，常常为其它检测项目的十倍，甚至数十倍，一瓶标准气使用不了多久，使用成本极高。二十多年来，在国内只有个别部门使用过。 

这种产品技术难度很大，国内做不了。因为它涉及气瓶材质、内壁处理、底气添加物质以及瓶阀材质和结构等一系列高科技，国内根本没有条件做，如果采用现有国产气瓶配制氮中微量水份，其含量会随室温的升高而增高，随室温的下降而减小，随气瓶余压的下降而增高，根本无法稳定气瓶中水份的含量，不能作标校气。 

过去使用的另一种配制氮中微量水份标准气的方法是渗透法。其原理为：在一薄壁塑料直管中，装入纯水，水分子会从塑料的高分子空穴中渗透出来，一定时间内水分子渗透的量由温度、水分压决定。将直管两端封闭，悬置于具有入口和出口的管状容器内，在设定温度和压力下，以恒定的流量通入干氮，然后，用特制脱水器吸收氮气中的水份，并用称重法称量吸收的水份的重量，最后，根据干燥器增重多少和流过的气体体积的关系，计算出每根塑料管子单位时间内渗透出的水分的重量和克分子数。以此为据，制作氮中标准量水分的装置。 

该方法生产要求条件高，使用要求条件高。使用时，温度、压力、流量需要精密控制。由于渗透的量是一定的，因此应用范围窄。只能在低压、常压下使用。输出压力低、流量小。启动后达到平衡需要很长时间，因此实际中难以适应工业气体生产和使用现场的需要。 

因而一种简便快速，准确可靠，适合于大多数用户使用的水份标准气发生仪，即成为当务之急。 

发明内容

本发明针对工业气体中微量水份检测比较混乱的现状，提供了一种简便快速，准确可靠的微量水份标准气发生仪，用于水份仪的校验和气体检测数据的核对。 

一种水份标准气发生仪，以电解法产生氢，均匀的分布在流动的载气中，形成PPMv的含量，与转化器中的氧化剂高温氧化铜反应，生成与氢气相等摩尔量的水，制成载气中标准量的水份，载气在入电解池之前，先经过增湿器增湿，以电解获得所需量的电解氢。 

载气经电解产生氢之后，经开关阀进入分子筛脱水器脱水，以形成无水的零点气。 

瓶装高压载气，经自制排洗式减压稳压器稳压至0.3-0.5MPa后，进入质量流量计量。 

载气流量计采用传输数字信号的质量流量计，安装在增湿器之前，载气流量和电解氢经智能电路处理后，标准气水份含量由触摸屏直接显示。 

触摸屏上显示各种检测项目，及相关参数。手指点触哪个项目，哪个项目的数据会跳转显示出来。 

产生氢的电解池采用内绕式或外绕式，电解液为磷酸涂液。 

含定量氢的无水零点气，经开关阀进入氧化铜转化炉，使氢转化为相等含量的水份。再经流量调节阀调节流量后，进入另一开关阀，然后经输出接口输出。转换器之后的开关阀和脱水器之前的开关阀，不需要发生水份标准气时，均处于关闭态，以确保转化器和分子筛不受空气中水份的污染，保持干燥状态。 

该仪器的原理为：当含水份的载气（以氮为例），以一定的流量，流过产生精确氢量的电解池时，在电解池出口即可获得相应含量（PPMv）的氮中氢。使氮中氢流过高温氧化铜转化器，在转化器的出口，即可获得与氮中氢含量相等的氮中水份。