用Nafion管去除气体中水份的方法技术

本发明专利技术公开了一种气体干燥方法，具体是指一种用Ｎａｔｉｏｎ管去除气体中水份的方法。本发明专利技术的特点是利用Ｎａｔｉｏｎ管对水份的渗透性能、以及在Ｎａｆｉｏｎ管两侧的不同气体的流速来实现水份的吸收，最终实现把Ｎａｆｉｏｎ管内侧处理气的水份除去的目的。本发明专利技术的优点是成本低，除水性能高，体积小等。本发明专利技术可用于大气环境监测、在线污染源监测、各种气体分析、快速应急指挥车等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体干燥方法，具体是指一种。
技术介绍
气体采样系统是固定污染源烟气在线监测系统、大气环境监测系统、气体分析仪中最关 键的部件。处理气含有水份会导致分析数据的不准确甚至造成分析仪器致命性损坏。如在 红外分析领域中，处理气中的水份会干扰红外分析结果导致分析数据不准确。在分析水溶性、 腐蚀性气体中，水份可使分析仪器被腐蚀造成分析仪器致命性损坏。国内外的气体采样系统对处理气的处理过程中主要采用电子制冷、压縮机制冷、干燥剂 等方法。电子制冷与压縮机制冷法都是应用降低处理气露点温度使其达到处理气干燥的目的。 电子制冷与压縮机制冷法在使用过程中常见的问题是1、管道及仪器被水或微粒淤塞；2、 水溶性分析物的流失；3、分析仪被酸雾腐蚀；4、为了达到理想的除水效果太低的露点温度 会因为结冰导致管路堵塞。干燥剂除水无法用于腐蚀性气体分析中并且需要经常维护。随着国家对环境保护工作的日益重视，各种气体分析的精度不断提高，对气体采样系统 的要求也在不断提高。电子制冷或压縮机制冷法除水所带来的问题将影响我国气体检测行业 的发展。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提出一种操作方便，效果良好的干燥方法。 本专利技术是通过下述技术方案得以实现的，其特征在于包括下述步骤-(1) 由气体采样器收集处理气，在气体采样器内通过加热部件把处理气加热至10(T20(TC;(2) 把已加热的处理气再经微孔过滤器过滤；(3) 经过微孔过滤器的处理气，由气泵把它送入由Nafion管组成的干燥器，处理气在 Nafion管内侧的流速为0.9 3升/分钟；同时，在Nafion管外侧有仪表风发生器产生的干燥 气吹过，其流速为Nafion管内侧处理气流速的3~5倍；(4) 从Naf ion管内吹出的处理气即为干燥了的气体。作为优选，上述，歩骤(1)中气体采样器内，对处 理气加热的温度为11(T12(TC。作为优选，上述的，步骤(2)中的微孔过滤器为广5um3微孔过滤器和0.广O. 2um的微孔过滤器两级串联过滤，可以更好地去除处理气中的固体杂质 等，更好地保护设备的长期使用。作为优选，上述的，步骤(3)中处理气在Nafion管 内侧的流速为1升/分钟，进入Nafion管的处理气的温度为90 10(TC。作为优选，上述用Naficm管去除气体中水份的方法，歩骤(3)由仪表风发生器产生的 干燥气，是把压縮空气通过油水分离器除油后进入过滤器，经过电子制冷器将空气温度降至 4'C以下，再经无热再生式分子筛干燥器把空气进一步干燥，直至达到-7(TC的露点的空气为 干燥气。作为优选，上述，步骤(3)中干燥气吹过Nafion管 外侧的流速为Nafion管内侧处理气流速的4倍。作为优选，上述，步骤(3)中干燥气吹过Naf ion管 外侧的流向与处理气流过Nafion管内侧的方向相反。Nafion分子交换膜除水的技术方案是根据处理气流量将多根Du Pont公司生产的Nafion 管用氟橡胶固定成蜂窝状，将其封装在不锈钢316L管内。两端用带有处理气进口与仪表风进 口的不锈钢盖密封。处理气从进口进入Nafion管后，由于Nafion管含有磺酸基团，Nafion 具有极强的渗水性。通过磺酸基团，在Nafion管壁上形成了一个交联的离子通道，水在管壁 表面经过磺酸基吸收后，通过离子通道迅速地转移至管壁的另一面，然后蒸发。干燥的仪表 风通过仪表风进口源源不断的将水蒸气带走，达到处理气除水干燥的目的。此管只对羟基起 吸附作用， 一个磺酸基团可以接受13个水分子。因此在一定干燥度的仪表风的吹扫下可以将 气体露点温度降低到-27°C—-40°C。由于Nafion是聚四氟乙烯和氟-3， 6-二环氧-4_甲基-7_ 癸烯-硫酸的共聚物，具有极强的抗化学侵蚀特性，所以可以用于强酸性气体的场合。气泵收集的处理气通过较a的过滤器过滤处理气中体积较大的颗粒物，再通过较细的过滤器过滤处理气中体积较小的颗粒物，以免影响Nafion管的除水性能。对过滤后的处理气加 热至9(T10(TC，以一定的流速进入Nafion管。用仪表风发生器产生的干燥的仪表风吹扫 Nafion管表面，带走水蒸气。仪表风发生器提供吹扫Nafion管干燥的仪表风，使Naf ion管 内、管外形成水气分压梯度差，达到Nafion管源源不断地向管外输送水份的目的。仪表风发 生器采用无热再生式的分子筛干燥器，目前无热再生式的分子筛干燥器技术在国内非常成熟， 价格低廉，可达到-7(TC露点，但需经常维护。为了降低维护量，在仪表风发生器入口前将空 气过滤除尘，除油，除水。在仪表风发生器出口再进行精细过滤除尘。基本可达到3-4年无 需维护。在Nation管中，离子通道由管的内表面延伸至外表面。水分子首先与内表面上的磺酸基 基团相结合，管壁深处的磺酸基基团结合的水分子较少(假设外表面水蒸汽的压强低于内表 面水蒸汽的压强)，因此对水分子有更强的吸引力，管内表面的水分子就会很快通过磺酸基基 团，到达管壁的外表面，散发到环境中，实现对湿样品气溶胶的去溶。由Nafion管排出的水 分被干燥的吹扫气(通常是空气)带出系统，则管壁内外存在的压力梯度会保证去溶过程持 续进行。式中^为干气流速；)^为处理气流速； 尸s为处理气压力；/V为干气压力。仪表风发生器产生每分钟3 5L、露点为-7(TC的干燥气吹扫Nafion管外管壁，使管壁内 外存在的压力梯度，将蒸发出的水气带走。仪表风从Nafion管的仪表风进口进入，以稳定的 流速吹扫吹扫Nafion管外管壁，再从仪表风出口进入大气中。有益效果本专利技术可用于大气环境监测、在线污染源监测、各种气体分析、快速应急指 挥车等行业。可替代国外昂贵的气体采样系统，用于CEMS中，完全满足GB/T76的标准。由 于其成本低，除水性能好，体积小、延长使用寿命等特点，为将来气体分t斤、环境保护等行 业的技术发展、国产化进程加快了速度。说明书附图附图说明图1用Nafion管去除气体中水份的流程示意图图2干燥器剖面示意图1、气体采样器 2、 1 5咖微孔过滤器 3、 0. 1 0.2um微孔过滤器 4、气泵 5、干燥器 6、仪表风发生器 7、加热部件8、 Nafion管9、处理气出口10、干燥气入口 11、干燥气出口 12、处理气入口具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施作具体说明实施例如附图1所示实验结构及附图2所示干燥器的结构，实验系统由加湿器、气体采样器1、 气泵4、仪表风发生器6、空气压縮机、Nafion管8、过滤器、露点仪组成。工作流程是加 湿器将气体采样器1周围的空气加湿测量周围的温度，进入气体采样器1由气体采样器1内 的加热部件7进行加热，测量气体采样器1出口露点温度，并经5um微孔过滤器2和0. 2um 微孔过滤器3进行过滤，再由气泵4将样体输入到流量计中测量并限止流量。再对处理气进 行加热，使其保持采样器的温度。最后处理气进入由Nafion管8组成的干燥器5。空气压縮 机生产16L/rnin的空气通过仪表风发生器6，仪表风发生器6出口接流量计对仪表气流量进 行测量，被流量计限流的仪表风对Nafion管8外侧进行吹扫，用露点仪测量Nafion管8输 出的处理气的露点温度。实验过程1、测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用Ｎａｆｉｏｎ管去除气体中水份的方法，其特征在于包括下述步骤：　（Ａ）由气体采样器（１）收集处理气，在气体采样器（１）内通过加热部件（７）把处理气加热至１００～２００℃；　（Ｂ）把已加热的处理气再经微孔过滤器过滤；　（Ｃ） 经过微孔过滤器的处理气，由气泵（４）把它送入由Ｎａｆｉｏｎ管（８）组成的干燥器（５），处理气在Ｎａｆｉｏｎ管（８）内侧的流速为０．９～３升／分钟；同时，在Ｎａｆｉｏｎ管（８）外侧有仪表风发生器产生的干燥气吹过，其流速为Ｎａｆｉｏｎ管（８）内侧处理气流速的３～５倍；　（Ｄ）从Ｎａｆｉｏｎ管（８）吹出的处理气即为干燥了的气体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，黄安，方军，谢建立，李文乐，
申请(专利权)人：陈明，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]