一种标准气体的配制方法技术

本发明专利技术涉及一种标准气体的配制方法，属于标准气体配制技术领域。该方法包括原料准备、气瓶预处理、配比计算、气体配制及验证等几大步骤。本发明专利技术通过气体道尔顿分压原理和称重法相互配合，舍去传统配气技术中按单一方法配制标准气体的误区，基于质量为基础，简化计算步骤，大大节省了人力物力；本发明专利技术方法简单可靠，配制的气体浓度准确，极具工业应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种标准气体的配制方法
本专利技术属于标准气体配制
，具体涉及一种标准气体的配制方法。
技术介绍
标准气体称量法配气是国内外最精确的配气方法，由于它以质量称量为基础，在标准气体配制过程中可免除气体温度、压力变化和压缩因子给配制结果带来的影响，故本方法是国际标准化组织（ISO）推荐的配制标准混合气体的标准方法。但称量法在标准气体操作中所要求填充的组份压力和质量则完全依赖真实气体的理论计算。目前我国标准气体市场存在一定的问题，例如标称值同N2—5ppmO2标准气，不同生产厂家在同一检测仪器上有不同值的响应，尽管他们都是国家法定的标准物；即使同一家生产的相同浓度标气，也因批次不同之间不能很好比对，这说明国产标准气质量从国家管理到具体生产等环节尚需提高。对报警用校正标准气，超过其上限，就无法标定仪器上限。出现负偏差，该气可以勉强使用。如合同要求N2-O210×10-6，假定用于标定氧分仪上限值，生产者提供的标气必须小于10×10-6，超过该值用户可能拒绝接受，所以很容易给生产厂家造成不必要的损失。另外，传统配气技术中只采用单一方法配制标准气体，如在制备SO2和N2混合气的过程中，若瓶内水分超标，加入SO2会引起溶解，此时虽然天平上示数在增加，但SO2并不是以气态存在，此时则严重影响产品的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种标准气体的配制方法，该方法简单可靠，配制的气体浓度准确，极具工业应用意义。本专利技术采用的技术方案如下：一种标准气体的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1），根据订单给出的各组分i、各组分体积占比Yi、气瓶体积V瓶、平衡气及气瓶种类，准备好原材料，精选性能良好气瓶及可靠瓶阀；步骤（2），对气瓶进行预处理，加热并进行真空置换处理；步骤（3），标准制取装置进行精度真空处理，然后选用检验合格的原料气体，将步骤（1）精选的气瓶连接到标准制取装置进行管道置换合格，再对各组分配比进行计算，具体如下：按理想状态：组分i的理想分压：Pi=10×Yi；然后测量配气时的温度T1，查出此时组分i的密度ρi；同时，根据配气时的温度T1及组分i的理想分压Pi，查出该温度及该压力下的压缩因子Zi，得到总压缩系数Zm=Yi；接着对各组分的压力进行修正，得到实际分压P*i=PiZi/Zm；最后，得到各组分的质量mi=P*i×V瓶×ρi；步骤（4），开启精度衡器准确称量处理好空瓶，采用重量法和分压法进行精确配制，充入每种组分前后分别称量气瓶，充入的每种气体组分质量由充入该组分前后气瓶的质量之差确定；先充入除平衡气以外的各组分，按照表压=绝对压力-大气压，来实时根据表压控制每种组分的实际分压P*i，最后充入平衡气至10.5-11.0Mpa，同时，在充入气体过程中反复验算验证质量及实际分压的准确度，直至完成制取所需浓度标准产品，最后采用精准检测仪器对比验证结果，若验证正确，则得到合格产品。进一步，优选的是所述的气瓶为铝合金气瓶或碳钢瓶。所述的组分如果含有Cl2和/或HCl，则不能使用铝合金气瓶。本专利技术所依据的原理：在众多的气体方程中，气体的配制主要遵循两个定律：道尔顿和Amagat定理。道尔顿定理是：一定体积的气体，其总压是各组份分压之和，Pi=。Amagat定律则是在总压下，气体的总体积是由各组份之和，即Vi=。由于在气体配制中，有些气体如：C3H6、C3H8、CO2、N2O、C2H6等的临界温度Tc相对较高，在配气压力下，通常为10.0MPa，极易形成液化状态，若采按Amagat定律，在较高的配气压力下，我们无法查出气体压缩系数，因此，本专利技术气体配制采用道尔顿分压定律，而不使用Amagat定律。配气的准确度对于标准气，用户除关心结果的精密度外，更为关心的是标气的准确度，“准确”、“均匀”、“稳定”是标气重要特征。标准气体具有“溯源”和“仲裁”的作用，气体配制越准确其不确定度越小。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：1.本专利技术提供一种标准气体的配制方法，该方法简单可靠，配制的气体浓度准确，极具工业应用意义。2.计算通过气体道尔顿分压原理和称重法相互配合，舍去传统配气技术中按单一方法配制标准气体的误区，如在制备SO2和N2混合气的过程中，若瓶内水分超标，加入SO2会引起溶解，此时虽然天平上示数在增加，但SO2并不是以气态存在，此时应用本专利技术的方法可直观的在压力表上表现出来，若SO2发生溶解，则天平示数增加时压力表就会停滞甚至回落，这是完全不符合理想气体状态方程的，从而可以轻易判断制备标气的过程是否可靠。同理，此方法可应用于表现其他吸附性、反应性、溶解性的气体制备过程。3.简化计算步骤，传统配气计算需要考量压缩因子以及环境温度等一系列修正，我公司方法基于质量为基础，去除大部分配制计算过程，但丝毫不影响结果的准确性，大大节省了人力物力。4.实验表明，配气中必须采用压缩因子修正，否则会偏离2%-10%，如H2为底的标准气体。附图说明图1是本专利技术标准气体的配制方法的流程图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。本专利技术标准气体制备的方法采用压缩因子进行校准的分压法及采用称重的称量法，采用的容器为已经标定过的玻璃大球，压力接近常压，避免高压造成的气体的均匀性，同时许多活性的组分对玻璃表面有较好的惰性，若采用静态容积法可以大大减少对外购标准气体的依赖，节约经济成本。本专利技术所采用的配气装置为本领域静态容积法配气所用的常规装置。标准气体配制前，必须明确了解用户的合同要求，这一点无论从技术角度还是安全角度看，都不得有丝毫的大意。否则将会导致经济甚至安全方面诸多的麻烦患，为此应高度重视合同评审的环节。一般情况下，用户标准气体订单需要给出：组分种类（气体的名称）、组分浓度（分体积浓度v/v、质量浓度m/m等，没有说明则是体积浓度）、压力（液化气体除外）、气瓶体积，如下具体案例：实施例1N2—10%CO8L/Al其传递的信息是：1、该瓶标准气体是以N2为底气或称平衡气（有时用英文缩写bal表示，意思平衡）；2、10%表示标准气体中CO所占体积的浓度，N2占90%3、CO表示标准气体中含的组分CO气体；4、8L为气瓶的体积；5、Al表示铝合金气瓶。而对碳钢瓶，合同通常写“T”，如“T40”表示的是40L的碳钢瓶。这种简称尽管没有正规的标准规定，但业内普遍采用。此合同气体的计算：常规这瓶气体的总压为：10.0Mpa。按理想状态：CO的理想分压：Pco=10×10%=1.0Mpa，N2的理想分压：PN2=10×（100-10）%=9.0Mpa；假设配气时的温度为：20℃，20℃时CO的密度（通常用ρ表示）：1.16g/l查20℃时N2的密度:1.25g/l备注:上述数字来源于BOC气体数据表；查20℃、1.0Mpa下CO的压缩因子(zco):15℃、0.9959；50℃、0.9988；采用内插法，差值：(0.9988-0.9959)/35=0.0000725；那么2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标准气体的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1），根据订单给出的各组分i、各组分体积占比Yi、气瓶体积V瓶、平衡气及气瓶种类，准备好原材料，精选性能良好气瓶及可靠瓶阀；步骤（2），对气瓶进行预处理，加热并进行真空置换处理；平衡气及气瓶种类，准备好原材料，精选性能良好气瓶及可靠瓶阀；步骤（3），标准制取装置进行精度真空处理，然后选用检验合格的原料气体，将步骤（1）精选的气瓶连接到标准制取装置进行管道置换合格，再对各组分配比进行计算，具体如下：按理想状态：组分i的理想分压：Pi=10×Yi；然后测量配气时的温度T1，查出此时组分i的密度ρi；同时，根据配气时的温度T1及组分i的理想分压Pi，查出该温度及该压力下的压缩因子Zi，得到总压缩系数Zm=Yi；接着对各组分的压力进行修正，得到实际分压P*i=PiZi/Zm；最后，得到各组分的质量mi=P*i×V瓶×ρi；步骤（4），开启精度衡器准确称量处理好空瓶，采用重量法和分压法进行精确配制，充入每种组分前后分别称量气瓶，充入的每种气体组分质量由充入该组分前后气瓶的质量之差确定；先充入除平衡气以外的各组分，按照表压=绝对压力‑大气压，来实时根据表压控制每种组分的实际分压P*i，最后充入平衡气至10.5‑11.0Mpa，同时，在充入气体过程中反复验算验证质量及实际分压的准确度，直至完成制取所需浓度标准产品，最后采用精准检测仪器对比验证结果，若验证正确，则得到合格产品。...

【技术特征摘要】
1.一种标准气体的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1），根据订单给出的各组分i、各组分体积占比Yi、气瓶体积V瓶、平衡气及气瓶种类，准备好原材料，精选性能良好气瓶及可靠瓶阀；步骤（2），对气瓶进行预处理，加热并进行真空置换处理；步骤（3），标准制取装置进行精度真空处理，然后选用检验合格的原料气体，将步骤（1）精选的气瓶连接到标准制取装置进行管道置换合格，再对各组分配比进行计算，具体如下：按理想状态：组分i的理想分压：Pi=10×Yi；然后测量配气时的温度T1，查出此时组分i的密度ρi；同时，根据配气时的温度T1及组分i的理想分压Pi，查出该温度及该压力下的压缩因子Zi，得到总压缩系数Zm=Yi；接着对各组分的压力进行修正，得到实际分压P*i=PiZi/Zm；最后，得到各组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：严鹏，许维，
申请(专利权)人：昆明鹏翼达气体产品有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53