与天然气中稀有气体同位素分析装置配套的缓冲件及方法转让专利
申请号 : CN202310229515.8
文献号 : CN116296671B
文献日 : 2023-10-17
发明人 : 曹春辉 , 李立武 , 赵欢欢
申请人 : 中国科学院西北生态环境资源研究院
摘要 :
权利要求 :
1.与天然气中稀有气体同位素分析装置配套的缓冲组件,其特征在于,包括进气管道(12)和气压缓冲组件(10),所述进气管道(12)连接天然气中稀有气体同位素分析装置,所述进气管道(12)上设有阀门V0,所述气压缓冲组件(10)设置在进气管道(12)内;
所述气压缓冲组件(10)包括连接管(101),所述连接管(101)设置于所述进气管道(12)内,所述连接管(101)的外部套设有多个气动组件(102),所述气动组件(102)在气体流动的作用下能够发生形变,使气流减速;
所述气动组件(102)包括固定环(1021),所述固定环(1021)固定设置在所述连接管(101)上,所述固定环(1021)的上游设置有活动环(1022),所述活动环(1022)活动套设在所述连接管(101)外部,围绕所述活动环(1022)的一周分散设置有多个活动杆(1024),所述活动杆(1024)的一端转动连接在所述活动环(1022)上,另一端转动连接有活动板(1023)的一端,所述活动板(1023)的另一端转动连接有所述固定环(1021),所述活动环(1022)上设有开关,所述开关能锁定所述活动环(1022)在所述连接管(101)上的位置;
所述活动环(1022)包括第一环体(10221)和第二环体(10222),所述第一环体(10221)与所述第二环体(10222)之间设有多个弹力部件,所述活动杆(1024)是V型杆,所述V型杆的两个杆端部转动连接,且转动连接端连接在相应的所述活动板(1023)上,所述V型杆的另外两个端转动连接所述第一环体(10221)或所述第二环体(10222)上;
在同一个所述气动组件(102)内,所述活动环(1022)是螺旋形状的环,所有所述活动杆(1024)沿所述活动环(1022)分布,则所述活动板(1023)的与所述活动杆(1024)连接的一端也呈螺旋形状分布;
所述开关为电磁阀,所述电磁阀的一部分组件位于所述活动环(1022)上,另一部分组件位于所述连接管(101)上,所述活动环(1022)上设有驱动其活动的直线电机;所有的所述电磁阀和所述直线电机均连接控制器上,所述控制器上连接有电源和开关面板,开关面板上设有控制电磁阀与直线电机启闭的按键;
或者,所述开关为电动伸缩杆(1025),所述电动伸缩杆(1025)的一端与所述活动环(1022)连接,另一端与所述固定环(1021)连接。
2.根据权利要求1所述的与天然气中稀有气体同位素分析装置配套的缓冲组件,其特征在于,所述连接管(101)与所述进气管道(12)内壁之间通过支撑杆(1011)连接。
3.包括权利要求1所述缓冲组件的天然气中稀有气体同位素分析装置,其特征在于,所述天然气中稀有气体同位素分析装置为氪同位素分析装置,所述氪同位素分析装置包括阀门V5和阀门V9,所述阀门V5上连接的是超负压装置(7),所述阀门V9连接的是同位素分析设备(9)。
4.一种分析天然气中氪同位素的方法,其特征在于,包括:
按照权利要求3所述的氪同位素分析装置的结构组装设备;
除去富天然气样本中的水份;
富集Xe与Kr组分;
分离Xe与Kr组分;
将Kr组分送入同位素分析设备(9)分析。
说明书 :
与天然气中稀有气体同位素分析装置配套的缓冲件及方法
技术领域
背景技术
低温时可以液化,基于此原理,现有技术利用气体液化和分馏的方法从空气(或者天然气等
混合气体)中提取稀有气体。
步骤,利用多个阀门和负压抽取装置,将富甲烷天然气中的Xe分离出来,并进行同位素分
析,获得Xe的同位素信息。该专利提供的方法和设备操作简单、效率高。
电光源工业,还用于气体激光器和等离子流中。氪的同位素有氪78、氪80、氪82、氪83、氪84
等多种,氪同位素示踪可以检测表面反应等,也是一种常见的示踪剂。
端口的接触位置处压力变化大,天然气样本对此处造成的冲击力也较大,容易冲破连接处,
造成天然气泄漏。所以需要对该设备进行改进,增加一种能缓冲气压变化的组件,减少天然
气样本对V0端口管道的冲击力。
发明内容
击力。
进气管道上设有阀门V0,所述气压缓冲组件设置在进气管道内;
速。
活动环活动套设在连接管外部,围绕所述活动环的一周分散设置有多个活动杆,所述活动
杆的一端转动连接在所述活动环上,另一端转动连接有活动板的一端,所述活动板的另一
端转动连接有所述固定环,所述活动环上设有开关,所述开关能锁定所述活动环在所述连
接管上的位置。
活动环上设有驱动活动环活动的直线电机。
设有控制电磁阀与直线电机启闭的按键。
端连接在相应的所述活动板上,所述V型杆的另外两个端转动连接所述第一环体或所述第
二环体上。
状分布,则所述活动板的与所述活动杆连接的一端也呈螺旋形状分布。
阀门V5和阀门V9,所述阀门V5上连接的是超负压装置,阀门V9连接的是同位素分析设备。
本对V0端口附近进气管道的冲击力。气动组件在气体流动的作用下能够发生形变,使气流
减速,外部天然气存储装置内的富甲烷天然气在负压的作用下进入进气管道的时候,气动
组件张开,也就是在风力的作用下,气动组件张开,面积变大,像风筝一样对气流产生阻力,
既能满足天然气进入进气管道的需求,也能减缓天然气对进气管道的冲击力,增加进气管
道的使用寿命,避免天然气的泄漏。多个气动组件间隔设置在连接管上,对气流形成多道阻
力,逐步减缓气流对天然气对进气管道壁的冲击,分流了压力,则气动组件的使用寿命也能
长些。
形成微小的螺旋方向气流,有效减缓了气流冲击力。
附图说明
具体实施方式
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。本发明所
述“上游”和“下游”是以外部天然气存储装置1向进气管道12气流流动方向算的。
地包括一个或者更多个该特征;在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或
两个以上。
能缓冲气压变化的缓冲组件,减少天然气样本对V0端口进气管道12的冲击力,另一方面将
氪组分分离出来,对其同位素进行分析,以满足科研需求。
管道12。同位素分析装置本体11的功能是从富甲烷天然气中分离出稀有气体组分,并对其
进行同位素分析,比如同位素分析装置本体11的结构参照CN107167510B设置。进气管道12
连接同位素分析装置本体11,且所述进气管道12上设有阀门V0。
一端设有阀门T2,外部天然气存储装置1的设有阀门T2的一端可拆卸连接有进气管道12的
端部,阀门T2与进气管道12通过接头管13接通,阀门T2与进气管道12通过接头管13这三个
部件的连接缝处采用密封套等材料密封,避免漏气。进气管道12上设有阀门V0,进气管道12
内部、位于阀门V0与进气管道12管口之间的位置设有气压缓冲组件10。气压缓冲组件10的
作用是缓冲气压变化,减少天然气样本对V0端口附近进气管道12管道的冲击力。
12内壁,连接管101的外部套设有多个气动组件102。支撑杆1011设置在多个气动组件102之
间,或者设置在连接管101的上游端与下游端。
在风力的作用下,气动组件102张开,面积变大,像风筝一样对气流产生阻力,既能满足天然
气进入进气管道12的需求,也能减缓天然气对进气管道12的冲击力,增加进气管道12的使
用寿命,避免天然气的泄漏。多个气动组件102间隔设置在连接管101上,对气流形成多道阻
力,逐步减缓气流对天然气对进气管道12壁的冲击,分流了压力,则气动组件102的使用寿
命也能长些。
件102中,活动环1022比固定环1021更靠近外部天然气存储装置1设置。活动环1022套设在
连接管101外部,并能沿连接管101长度方向往复活动。围绕活动环1022的一周分散设置有
多个活动杆1024,并且活动杆1024的一端铰接在活动环1022上,活动杆1024的另一端铰接
有一个活动板1023的一端,注意,活动杆1024与活动板1023一一对应设置。活动板1023的未
设置活动杆1024的一端铰接有固定环1021。总体来说,在一个气动组件102中,多个活动杆
1024与活动板1023呈环形阵列的分布在连接管101外周。活动板1023具有两个刚性条,两个
刚性条之间连接有柔性材料布,活动杆1024连接在柔性材料布上;或者,每个活动板1023的
两个刚性条各连接有一个活动杆1024的一端,活动杆1024的另一端连接在活动环1022上。
像“撑伞”一样张开,形成图2所示的工作状态。
1022在连接管101上的位置锁定,使所有活动板1023开始像“合伞动作”一样收起来,形成图
3所示的工作状态。
1022沿连接管101长度方向往复移动,打开直线电机的开关,则活动环1022向靠近外部天然
气存储装置1的方向移动,电磁阀的两部分组件合体,电磁阀关闭,则将活动环1022在连接
管101上的位置锁定。当需要从外部天然气存储装置1取样的时候,打开电磁阀,电磁阀的两
部分组件可分离,当进气管道12提前抽好负压,开启阀门T2时,操作直线电机的开关,使直
线电机向远离天然气存储装置1的方向移动,则天然气冲向进气管道12内,将电磁阀的两部
分组件冲分开,活动环1022向其相应的固定环1021方向移动。
的按键。
位置锁定,使所有活动板1023开始像“合伞动作”一样收起来,形成图3所示的工作状态。
固定环1021方向移动,对气流产生缓冲阻力。
10并排(环形阵列分布)设置在进气管道12内。则具有多重缓冲天然气样本冲击力的效果。
杆1024围绕活动环1022的外壁成螺旋形状分布,则活动板1023的与活动杆1024连接的一端
也呈螺旋形状分布,那么气流冲向气动组件102的时候,沿着活动杆1024移动,形成微小的
螺旋方向气流,有效减缓了气流冲击力。
个弹力部件,弹力部件比如采用弹簧10223,活动杆1024是V型杆,V型杆的两个杆端部铰接
在一起,且铰接端连接在相应的活动板1023上,V型杆未铰接在一起的一个端部连接在第一
环体10221上,V型杆未铰接在一起的一个端部连接在第二环体10222上。则当气流冲击活动
板1023的时候,第一环体10221,第二环体10222位移的时候通过弹簧10223缓冲,也能减速
气流。
置3、收集装置4、反应吸附装置5、过滤装置6、超负压装置7、分离设备8和同位素分析设备9,
还包括阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4、阀门V5、阀门V6、阀门V7、阀门V8、阀门V9、阀门V10、
阀门V11、阀门Vf。气压缓冲组件10设置在进气管道12内,进气管道12的一端连接Kr同位素
分析装置本体,另一端用于连接外部天然气存储装置1,外部天然气存储装置1的一端设有
阀门T1,另一端设有阀门T2,外部天然气存储装置1的设有阀门T2的一端可拆卸连接有进气
管道12的端部,阀门T2与进气管道12通过接头管13接通。进气管道12上设有阀门V0,气压缓
冲组件10位于阀门V0与阀门T2之间。
装置5、过滤装置6、分离设备8和同位素分析设备9、外部天然气存储装置1的连接方式均参
照CN107167510B的说明书附图1的连接方式进行。
10 Pa;然后关闭Vf,打开T2,保持20s,此时气压缓冲组件10充当阻力缓冲作用,减缓气流对
进气管道12的冲击;然后关闭V0,取V0与V1间1ml天然气;将V3处冷至保持在酒精+液氮温
度,打开V1、V3,保持2min,除去样品中的水;然后关闭V3、V1,打开V2、V4,保持2min,利用液
氮温度下V4处冷制富集样品中的Kr和Xe组分;然后关闭V4,打开Vf、V1,将剩余样品抽走,直
‑5
至真空度恢复到10 Pa。然后进行第二次进样,关闭V1、V2、Vf,打开V0,保持20s;然后关闭
V0,取V0与V1间1ml天然气;将V3处冷至保持在酒精+液氮温度,打开V1、V3,保持2min,除去
样品中的水;然后关闭V3、V1,打开V2、V4,保持2min,利用液氮温度下V4处冷制富集样品中
‑5
的Kr和Xe组分;然后关闭V4,打开Vf、V1,将剩余样品抽走,直至真空度恢复到10 Pa。然后重
复第二次进样的步骤,进行10‑15次天然气样品中Kr、Xe富集过程。
除去样品中的H2;然后关闭V9,打开V10、V11,低温冷泵温度降至140K,收集Xe组分,保持
10min;然后关闭V11,打开V9将Kr组分送入稀有气体质谱仪进行Kr同位素分析。
述,本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人
员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利
要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。