液体二氧化碳分析辅助汽化分配设备的研发和应用

罗 旭，曹乃文，孙晓丽

(中昊光明化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116031)

0 引 言

二氧化碳作为大气组成的一部分，在自然界中含量丰富，并且产生途径广泛。近年来，由于石油化工行业的兴起及汽车数量的剧增，二氧化碳的排放量急剧增加，导致全球变暖日趋严重。随着科技的发展，二氧化碳的回收利用被提上日程。

二氧化碳的应用逐步扩大到医疗、食品、农业、工业、消防等多个领域，其分析检测需求量也随之逐渐增加。在众多的应用领域中，二氧化碳通常是以液体状态存放于钢瓶中使用，因此二氧化碳的分析检测样品通常是液体二氧化碳。由于分析检测需要用到多种分析仪器且样品需求量较大，为了避免反复拆卸、搬运样品以及样品流速过快造成的堵塞管路，中昊光明化工研究设计院有限公司研制了一种液体二氧化碳分析辅助气路汽化分配设备，解决了上述两大难题，大大节约了分析时间和降低操作频度，使分析工作更高效、成本更低廉。

1 材料和方案

1.1 实验材料

瓶装液体二氧化碳，中昊光明化工研究设计院有限公司。

1.2 实验设备

二氧化碳加热减压器，上海捷锐有限公司；3 mm四通，北京世奥科技有限公司；气体流量调节阀，北京世奥科技有限公司；气体开关阀，北京世奥科技有限公司；Φ3 mm和Φ6 mm两通穿板，北京世奥科技有限公司；Φ3 mm和Φ6 mm不锈钢管线，北京世奥科技有限公司；气体流量计，山东烟台福山流量计厂；电源开关及插座，电子城。

1.3 设计方案

1.3.1总体方案

1.采用二氧化碳加热减压器，对取样钢瓶流出的液体二氧化碳进行预加热处理，防止液体二氧化碳流速过大造成管路堵塞。

2.出口采用多支路设计，本设备采用3条支路，可同时进行多种杂质、多种仪器的分析和使用。

3.出口的每条支路都配有流量开关阀、流量调节阀和气体流量计，方便每条支路的独立控制。

1.3.2方案特征

1.将所用的二氧化碳加热减压器入口和出口进行改造，入口采用外径Φ6 mm、长600 mm的内抛光不锈钢管线与取样钢瓶瓶口相接，出口使用外径Φ3 mm内抛光不锈钢管线。

2.加热器出口分出的3条支路，按液体二氧化碳流经顺序，依次连接流量开关阀、流量调节阀和气体流量计，并全部固定在设备外壁上。

3.3条支路最终出口由Φ3 mm不锈钢两通穿板固定在设备外壁上形成，穿板里面部分与气体流量计出口连接，穿板外面部分与需要连接的分析仪器相连。

4.二氧化碳加热减压器通过普通的220 V三相电源线与设备连接，设备外壁固定三相插座和开关按键，接地并带有保险丝。

1.3.3方案设计图

方案设计图如图1所示。

1.Φ6 mm两通穿板；2.液体二氧化碳加热减压器；3.3 mm四通；4.气体开关阀；5.气体流量调节阀；6.气体流量计；7.Φ3 mm两通穿板

2 方案实施和验证

2.1 方案实施

将各设备配件固定在加工好的机箱上，用Φ6 mm不锈钢抛光管线连接液体二氧化碳加热减压器入口端和Φ6 mm两通穿板内端，液体二氧化碳加热减压器出口端及配件全部使用Φ3 mm不锈钢抛光管线连接。安装220 V电源插座和开关，并确认接地良好。

2.2 方案验证

根据液体二氧化碳的各项分析检测技术要求，计算出液体二氧化碳出口总流速最大为2 L/min，检测时间最长为30 min。因此，验证实验考察最大流速为4 L/min，考察时间最大值为60 min。

将液体二氧化碳钢瓶接口连接到设备入口，钢瓶倒立或斜放以保证流出的二氧化碳为液体状态，接通设备电源并打开电源开关使其进入工作状态，打开钢瓶阀门，调整各支路出口流速，记录总流速和保持此流速的持续时间。图2所示为液体二氧化碳出口总流速变化与保持流速持续时间的曲线图。

图2 时间随流速变化曲线

根据图2可以看出，液体二氧化碳出口总流速从0.5 L/min逐步提升到考察最大值4 L/min，以上流速均能够保证持续时间为60 min。即在60 min以内，出口总流速不超过4 L/min，均不会造成气体管路堵塞。

3 结 论

此液体二氧化碳分析辅助气路汽化分配设备，能够在使用总流速不超过4 L/min的情况下，保证持续使用时间60 min。解决了不同分析仪器不能同时进行分析检测和分析检测时二氧化碳流速过大造成气体管路堵塞两大难题，使液体二氧化碳的分析检测更加高效便捷。