[发明专利]微量气体转移装置及方法

说明书

本发明涉及混合气体的制备技术，具体为一种微量气体转移装置及方法。解决了目前混合气体制备中针对微量气体存在制备较难需要反复稀释的技术问题。一种微量气体转移装置，包括一个管道；还包括连接在管道一端的组分混合气瓶以及连接在管道另一端的至少一个平衡气瓶；沿管道由组分混合气体瓶向平衡气瓶方向出发，依次安装有阀门P8、连接有第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路以及安装有阀门P5。本发明将原有称量多级稀释制备低浓度的混合气体方法，改为将微量气体充入到一定容量的管道里，通过控制气体压力来控制微量气体的质量，达到减少制备环节，提高生产效率的目标。本发明相比于现有技术，制备过程容易操作，结果准确可靠。

技术领域

本发明涉及混合气体的制备技术，具体为一种微量气体转移装置及方法。

背景技术

目前采用称量法制备标准混合气体，是通过标准气体配制装置，将一定量的纯气或者已知组分和浓度的混合气转移到钢瓶中，并用高载荷精密天平称量充装前后钢瓶的质量，两次称量的差值即为加入的组分气的量。

当需要制备浓度低的混合气体时，取决于高载荷精密天平的最小称量值，需要采用多次稀释，才能获得目标浓度的混合气体。

具体而言，现有技术中，以国标GB/T5274《气体分析 校准用混合气体的制备 称量法》为例：制备8升铝合金钢瓶，压力9Mpa±1Mpa， 10.0×10^-6mol/mol的氮中一氧化碳混合气体为例， 8升铝合金钢瓶，压力约10Mpa，10×10^-6mol/mol的氮中一氧化氮混合气体中，通过公式（1），，可以得到8升的铝合金钢瓶的气体质量约为925克，其中一氧化氮气体质量有0.01克，显然通过高载荷精密天平获取是不可能，只能通过将一氧化氮进行多次稀释获得（见图3所示），该过程较为繁琐，制备时间长。公式（1）中m_i为混合气中组分i的质量，单位为g；p_f为混合气最终充装压力，单位为Pa；V_cyl为气瓶容积，单位为m³；R为气体常数（8.31451J/mol×K）；T为环境温度，单位为K；Z_f为温度T和压力p_f时的压缩系数；M_i为组分i的摩尔质量，单位为g/mol。

由于制备混合气体的包装容器一般采用钢瓶，钢瓶的自重一般都在千克以上，在一个钢瓶里再加入一定量的目标组分原料气体（即微量气体），高载荷精密天平能感知和准确称量到，以现有的天平称量技术，至少需要充装5克以上，才能获得可靠的测量数据。因此对于较为微量的气体（比如1克以下或者更小），现有的高载荷精密天平无法精确测出，因此非常需要一种能够精确完成制备标准混合气体的装置及方法。

发明内容

本发明为解决目前混合气体制备中针对微量气体存在制备较难需要反复稀释的技术问题，提供一种微量气体转移装置及方法。