液體二氧化碳分析輔助汽化分配設備的研發和應用

羅 旭，曹乃文，孫曉麗

(中昊光明化工研究設計院有限公司，遼寧 大連 116031)

0 引 言

二氧化碳作為大氣組成的一部分，在自然界中含量豐富，并且產生途徑廣泛。近年來，由于石油化工行業的興起及汽車數量的劇增，二氧化碳的排放量急劇增加，導致全球變暖日趨嚴重。隨著科技的發展，二氧化碳的回收利用被提上日程。

二氧化碳的應用逐步擴大到醫療、食品、農業、工業、消防等多個領域，其分析檢測需求量也隨之逐漸增加。在眾多的應用領域中，二氧化碳通常是以液體狀態存放于鋼瓶中使用，因此二氧化碳的分析檢測樣品通常是液體二氧化碳。由于分析檢測需要用到多種分析儀器且樣品需求量較大，為了避免反復拆卸、搬運樣品以及樣品流速過快造成的堵塞管路，中昊光明化工研究設計院有限公司研制了一種液體二氧化碳分析輔助氣路汽化分配設備，解決了上述兩大難題，大大節約了分析時間和降低操作頻度，使分析工作更高效、成本更低廉。

1 材料和方案

1.1 實驗材料

瓶裝液體二氧化碳，中昊光明化工研究設計院有限公司。

1.2 實驗設備

二氧化碳加熱減壓器，上海捷銳有限公司；3 mm四通，北京世奧科技有限公司；氣體流量調節閥，北京世奧科技有限公司；氣體開關閥，北京世奧科技有限公司；Φ3 mm和Φ6 mm兩通穿板，北京世奧科技有限公司；Φ3 mm和Φ6 mm不銹鋼管線，北京世奧科技有限公司；氣體流量計，山東煙臺福山流量計廠；電源開關及插座，電子城。

1.3 設計方案

1.3.1總體方案

1.采用二氧化碳加熱減壓器，對取樣鋼瓶流出的液體二氧化碳進行預加熱處理，防止液體二氧化碳流速過大造成管路堵塞。

2.出口采用多支路設計，本設備采用3條支路，可同時進行多種雜質、多種儀器的分析和使用。

3.出口的每條支路都配有流量開關閥、流量調節閥和氣體流量計，方便每條支路的獨立控制。

1.3.2方案特征

1.將所用的二氧化碳加熱減壓器入口和出口進行改造，入口采用外徑Φ6 mm、長600 mm的內拋光不銹鋼管線與取樣鋼瓶瓶口相接，出口使用外徑Φ3 mm內拋光不銹鋼管線。

2.加熱器出口分出的3條支路，按液體二氧化碳流經順序，依次連接流量開關閥、流量調節閥和氣體流量計，并全部固定在設備外壁上。

3.3條支路最終出口由Φ3 mm不銹鋼兩通穿板固定在設備外壁上形成，穿板里面部分與氣體流量計出口連接，穿板外面部分與需要連接的分析儀器相連。

4.二氧化碳加熱減壓器通過普通的220 V三相電源線與設備連接，設備外壁固定三相插座和開關按鍵，接地并帶有保險絲。

1.3.3方案設計圖

方案設計圖如圖1所示。

1.Φ6 mm兩通穿板；2.液體二氧化碳加熱減壓器；3.3 mm四通；4.氣體開關閥；5.氣體流量調節閥；6.氣體流量計；7.Φ3 mm兩通穿板

2 方案實施和驗證

2.1 方案實施

將各設備配件固定在加工好的機箱上，用Φ6 mm不銹鋼拋光管線連接液體二氧化碳加熱減壓器入口端和Φ6 mm兩通穿板內端，液體二氧化碳加熱減壓器出口端及配件全部使用Φ3 mm不銹鋼拋光管線連接。安裝220 V電源插座和開關，并確認接地良好。

2.2 方案驗證

根據液體二氧化碳的各項分析檢測技術要求，計算出液體二氧化碳出口總流速最大為2 L/min，檢測時間最長為30 min。因此，驗證實驗考察最大流速為4 L/min，考察時間最大值為60 min。

將液體二氧化碳鋼瓶接口連接到設備入口，鋼瓶倒立或斜放以保證流出的二氧化碳為液體狀態，接通設備電源并打開電源開關使其進入工作狀態，打開鋼瓶閥門，調整各支路出口流速，記錄總流速和保持此流速的持續時間。圖2所示為液體二氧化碳出口總流速變化與保持流速持續時間的曲線圖。

圖2 時間隨流速變化曲線

根據圖2可以看出，液體二氧化碳出口總流速從0.5 L/min逐步提升到考察最大值4 L/min，以上流速均能夠保證持續時間為60 min。即在60 min以內，出口總流速不超過4 L/min，均不會造成氣體管路堵塞。

3 結 論

此液體二氧化碳分析輔助氣路汽化分配設備，能夠在使用總流速不超過4 L/min的情況下，保證持續使用時間60 min。解決了不同分析儀器不能同時進行分析檢測和分析檢測時二氧化碳流速過大造成氣體管路堵塞兩大難題，使液體二氧化碳的分析檢測更加高效便捷。