一种低浓度VOCs气体的配气实验系统及其配气方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低浓度VOCs气体的配气实验系统及其配气方法，该系统包括：两个提供恒温的控温加热套；两个控制气体流通的截止阀；检测配气罐情况的压力计和真空计；三个提供稀释气体的进气管路及其阀门；一个形成配气罐真空的真空泵及其阀门；一个控制混合气体出气流速、流量的抽气泵；一个提供反应场所的反应器。首先控温加热套加热饱和蒸发器得到VOCs蒸汽；然后将配气罐恒温处理和抽真空后，VOCs气体和空气进入恒温配气罐，通过压力计检测各气体成分分压，调节VOCs配比浓度；最后调节抽气泵使定浓度的配气匀速输出至反应器。

An air distribution experiment system with low concentration of VOCs gas and its gas distribution method

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u4f4e\u6d53\u5ea6VOCs\u6c14\u4f53\u7684\u914d\u6c14\u5b9e\u9a8c\u7cfb\u7edf\u53ca\u5176\u914d\u6c14\u65b9\u6cd5\uff0c\u8be5\u7cfb\u7edf\u5305\u62ec\uff1a\u4e24\u4e2a\u63d0\u4f9b\u6052\u6e29\u7684\u63a7\u6e29\u52a0\u70ed\u5957\uff1b\u4e24\u4e2a\u63a7\u5236\u6c14\u4f53\u6d41\u901a\u7684\u622a\u6b62\u9600\uff1b\u68c0\u6d4b\u914d\u6c14\u7f50\u60c5\u51b5\u7684\u538b\u529b\u8ba1\u548c\u771f\u7a7a\u8ba1\uff1b\u4e09\u4e2a\u63d0\u4f9b\u7a00\u91ca\u6c14\u4f53\u7684\u8fdb\u6c14\u7ba1\u8def\u53ca\u5176\u9600\u95e8\uff1b\u4e00\u4e2a\u5f62\u6210\u914d\u6c14\u7f50\u771f\u7a7a\u7684\u771f\u7a7a\u6cf5\u53ca\u5176\u9600\u95e8\uff1b\u4e00\u4e2a\u63a7\u5236\u6df7\u5408\u6c14\u4f53\u51fa\u6c14\u6d41\u901f\u3001\u6d41\u91cf\u7684\u62bd\u6c14\u6cf5\uff1b\u4e00\u4e2a\u63d0\u4f9b\u53cd\u5e94\u573a\u6240\u7684\u53cd\u5e94\u5668\u3002 The first set of temperature control heating heating evaporator VOCs saturated steam; then the tank with constant temperature and vacuum treatment, VOCs gas and air into the tank with constant temperature, the pressure gauge detects each gas component pressure, adjusting the ratio of VOCs concentration; finally adjust valve output to the reactor uniform density pump.

【技术实现步骤摘要】
一种低浓度VOCs气体的配气实验系统及其配气方法
本专利技术涉及一种低浓度VOCs气体的配气实验系统及其配气方法，主要适用于低浓度VOCs气体如苯、甲苯与空气的混合气体的配制。
技术介绍
挥发性有机化合物(VOCs)是一类在常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机物。从环境监测角度来说，VOCs是指氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，主要包括烷烃、芳香烃、烯烃、醇类、醛类、卤代烃和酮类等。目前，VOCs基本处于无组织排放状态，而其排放不仅会造成空气和光污染，还会给人的健康带来危害。处理VOCs废气的方法有很多，主要包括吸附法、生物法、直接燃烧法、光催化氧化法、冷凝法和催化燃烧法等。在这些处理方法进行工业推广前，总要经过多次中、小型实验，因此，如何更准确的利用好VOCs的特性来配置实验所使用的气体至关重要。传统配制气体的方法主要有两类：静态配气法和动态配气法。静态配气法是在已知参数的容器中，根据所需浓度，利用分压或质量来进行气体配比；动态配气法是按照需求，在混合器中将连续不断进气的两股或更多气体进行混合并根据流速来进行配气。前者适用于实验室配气，但配气量通常较小；后者多用于工业生产，配气量大但系统复杂。目前VOCs实验室常用的配气装置为一组微型可控蒸发混合设备和微型注射泵。由于存在一些特定的VOCs气体，其在实验室的储存状态为液态，而液体的表面张力常常导致微型注射泵的泵头不能按照设计情况顺利滴下液体，从而引起配气浓度的不均匀。而公告号为CN102258958B的专利技术专利公开了一种标准气体的动态配气系统，很好的处理了常温下是液体的目标气体的制备，但其缺点在于配气浓度范围局限在10-9～10-6mol/mol之间，且所配置气体混合并不均匀。综上所述，目前缺少一种可以用于VOCs催化燃烧实验的稳定的静态配气装置。
技术实现思路
针对现有的VOCs配气实验系统中存在的配气不均匀的问题，本专利技术提供了一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，该系统可使所配气体混合更加均匀，且配气浓度可调，该系统出气浓度均匀且出气速率稳定可调。同时，本专利技术还提供了一种低浓度VOCs气体的配气方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，包括盛液体样品的饱和蒸发器、控温加热套Ⅰ、截止阀Ⅰ、配气罐、真空泵控制阀门、截止阀Ⅱ、抽气泵、反应器、控温加热套Ⅱ和真空泵；所述控温加热套Ⅰ套在盛液体样品的饱和蒸发器上，所述控温加热套Ⅱ套在配气罐上，所述盛液体样品的饱和蒸发器通过管路与截止阀Ⅰ的进气口连接，所述截止阀Ⅰ的出气口通过管路与配气罐连接；所述配气罐的混合气体出口通过管路与截止阀Ⅱ的进气口连接，所述截止阀Ⅱ的出气口通过管路与抽气泵的进气口连接，所述抽气泵的出气口通过管路与反应器连接；所述配气罐上设有数字真空计，数字压力计和装充及排空开关阀门；所述配气罐通过管路与真空泵控制阀门的一端连通，真空泵控制阀门的另一端通过管路与真空泵连接。一种低浓度VOCs气体的配气方法，该方法采用了上述的低浓度VOCs气体的配气实验系统，其配气方法包括如下步骤：1)将需配制的目标VOCs气体对应的液态有机物置于盛液体样品的饱和蒸发器中；2)在截止阀Ⅰ与截止阀Ⅱ处于闭合状态的情况下；调节控温加热套Ⅰ，使得控温加热套Ⅰ的温度大于当前压力下液态有机物的饱和温度，使液态有机物可持续蒸发出VOCs蒸汽；调节控温加热套Ⅱ，保证配气过程中配气罐内气体压力达到最大时，控温加热套Ⅱ的温度仍大于液态有机物的饱和温度，避免VOCs气体在配气罐内发生液化；3)等待一段时间后，打开所述真空泵控制阀门，启动真空泵将所述配气罐抽真空，所述数字真空计显示配气罐内的压力，直到数字真空计显示的压力A达到实验要求时，关闭真空泵控制阀门；4)打开截止阀Ⅰ，盛液体样品的饱和蒸发器中的VOCs气体由于压力差被引入配气罐，根据数字真空计的读数判断VOCs气体的进气量，当进气量达到实验要求时，关闭截止阀Ⅰ；记录此时数字真空计的读数B；5)打开充装及排空开关阀门，向配气罐内通入空气，根据数字真空计和数字压力计的读数判断空气的进气量，当进气量达到实验要求时，关闭充装及排空开关阀门，记录此时数字真空计或数字压力计的读数C；静置等待一段时间，根据理想气体状态方程可知，通入配气罐气体的物质的量与气体在配气罐内造成的压力增量成正比，故可通过控制通入配气罐气体造成的压力增量控制通入配气罐气体的物质的量，即控制B、C的大小来控制通入VOCs气体和空气的量，进而控制配气罐内VOCs气体的浓度；6)打开所述截止阀Ⅱ，调节抽气泵的功率以达到反应所需的气体流量，通过所述抽气泵抽取定流量的所需VOCs气体进入所述反应器进行催化燃烧反应；实现向反应器持续输送匀速且混合均匀VOCs气体。作为本专利技术的一种优选方案，所述目标VOCs气体对应的液态有机物选自苯、甲苯、二甲苯、甲酸甲酯或乙酸乙酯。作为本专利技术的另一种优选方案，开启所述控温加热套Ⅰ、控温加热套Ⅱ后，等待的一段时间为1小时；空气流入所述配气罐后静置等待的一段时间为30分钟；所述控温加热套Ⅰ，控温加热套Ⅱ的温度应设定在目标VOCs气体对应的液态有机物沸点10摄氏度以上且保持恒定；压力A应小于等于1×10-5bar。作为本专利技术的又一种优选方案，所述充装及排空开关阀门设置于配气罐的三个不同方向。与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：1、本专利技术采用配气罐式混合配气系统，根据理想气体状态方程，通过控制通入配气罐气体造成的压力增量控制通入配气罐气体的物质的量，提高了VOCs气体的配气精度，并实现变浓度VOCs气体的配置。2、该系统利用配气罐混合及多方向通入空气的方式，使VOCs气体在配气罐内混合更加均匀，实现对低浓度VOCs气体的均匀配气；通过调节抽气泵的功率，使得系统具有出气速率可调的性能。3、该系统主要由带压力计的配气罐组成，结构简单，投资成本低；且气路系统简单，接口较少，保证了系统的气密性。附图说明图1为一种低浓度VOCs气体的配气实验系统的结构示意图。图中：1—盛液体样品的饱和蒸发器；2—控温加热套Ⅰ；3—截止阀Ⅰ；4—数字真空计；5—配气罐；6—数字压力计；7—装充及排空开关阀门；8—真空泵控制阀门；9—截止阀Ⅱ；10—抽气泵；11—反应器；12—控温加热套Ⅱ；13—真空泵。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。如图1所示，一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，包括盛液体样品的饱和蒸发器1、控温加热套Ⅰ2、截止阀Ⅰ3、配气罐5、真空泵控制阀门8、截止阀Ⅱ9、抽气泵10、反应器11、控温加热套Ⅱ12和真空泵13。控温加热套Ⅰ2套在盛液体样品的饱和蒸发器1上。控温加热套Ⅱ12套在配气罐5上。盛液体样品的饱和蒸发器1通过管路与截止阀Ⅰ3的进气口连接，截止阀Ⅰ3的出气口通过管路与配气罐5连接。配气罐5的混合气体出口通过管路与截止阀Ⅱ9的进气口连接，截止阀Ⅱ9的出气口通过管路与抽气泵10的进气口连接，抽气泵10的出气口通过管路与反应器11连接。配气罐5上设有数字真空计4，数字压力计6和装充及排空开关阀门7；充装及排空开关阀门7为三个，设置于配气罐5的三个不同方向。配气罐5通过管路与真空泵控制阀门8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，其特征在于：包括盛液体样品的饱和蒸发器(1)、控温加热套Ⅰ(2)、截止阀Ⅰ(3)、配气罐(5)、真空泵控制阀门(8)、截止阀Ⅱ(9)、抽气泵(10)、反应器(11)、控温加热套Ⅱ(12)和真空泵(13)；所述控温加热套Ⅰ(2)套在盛液体样品的饱和蒸发器(1)上，所述控温加热套Ⅱ(12)套在配气罐(5)上，所述盛液体样品的饱和蒸发器(1)通过管路与截止阀Ⅰ(3)的进气口连接，所述截止阀Ⅰ(3)的出气口通过管路与配气罐(5)连接；所述配气罐(5)的混合气体出口通过管路与截止阀Ⅱ(9)的进气口连接，所述截止阀Ⅱ(9)的出气口通过管路与抽气泵(10)的进气口连接，所述抽气泵(10)的出气口通过管路与反应器(11)连接；所述配气罐(5)上设有数字真空计(4)，数字压力计(6)和装充及排空开关阀门(7)；所述配气罐(5)通过管路与真空泵控制阀门(8)的一端连通，真空泵控制阀门(8)的另一端通过管路与真空泵(13)连接。

【技术特征摘要】
1.一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，其特征在于：包括盛液体样品的饱和蒸发器(1)、控温加热套Ⅰ(2)、截止阀Ⅰ(3)、配气罐(5)、真空泵控制阀门(8)、截止阀Ⅱ(9)、抽气泵(10)、反应器(11)、控温加热套Ⅱ(12)和真空泵(13)；所述控温加热套Ⅰ(2)套在盛液体样品的饱和蒸发器(1)上，所述控温加热套Ⅱ(12)套在配气罐(5)上，所述盛液体样品的饱和蒸发器(1)通过管路与截止阀Ⅰ(3)的进气口连接，所述截止阀Ⅰ(3)的出气口通过管路与配气罐(5)连接；所述配气罐(5)的混合气体出口通过管路与截止阀Ⅱ(9)的进气口连接，所述截止阀Ⅱ(9)的出气口通过管路与抽气泵(10)的进气口连接，所述抽气泵(10)的出气口通过管路与反应器(11)连接；所述配气罐(5)上设有数字真空计(4)，数字压力计(6)和装充及排空开关阀门(7)；所述配气罐(5)通过管路与真空泵控制阀门(8)的一端连通，真空泵控制阀门(8)的另一端通过管路与真空泵(13)连接。2.一种低浓度VOCs气体的配气方法，其特征在于：采用了权利要求1中所述的一种低浓度VOCs气体的配气实验系统，其配气方法包括如下步骤：1)将需配制的目标VOCs气体对应的液态有机物置于盛液体样品的饱和蒸发器(1)中；2)在截止阀Ⅰ(3)与截止阀Ⅱ(9)处于闭合状态的情况下；调节控温加热套Ⅰ(2)，使得控温加热套Ⅰ(2)的温度大于当前压力下液态有机物的饱和温度，使液态有机物可持续蒸发出VOCs蒸汽；调节控温加热套Ⅱ(12)，使得控温加热套Ⅱ(12)的温度大于液态有机物的饱和温度，避免VOCs气体在配气罐(5)内发生液化；3)等待一段时间后，打开所述真空泵控制阀门(8)，启动真空泵(13)将所述配气罐(5)抽真空，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱舒怿，陈红旭，冉明矗，杨仲卿，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50