标准气体配制之充装技术

摘要:本文主要讲述了标准气体配制过程中的实用充装技术,有原料无损充装,充装过程定量。多组分充装。以及须注意的不同气体的理化性质。

在标准气体配制时,会涉及到同一钢瓶多次充装、各种气体分别计量、不同气体理化性质不一等因素的影响,这种影响决定了标准气体的充装技术与一般工业气体乃至高纯气体充装的不同。以下简述标准气体配制过程中的实用充装技术。

1、原料无损充装。

标准气体的配制,因为充装进气瓶的每一组分都需要精确计量,这就要求充装过程中不能改变待充气体的浓度。因此配气装置多配以真空泵,将待充瓶和原料瓶接入装置后,对配气装置管道抽真空到一定标准(通常工艺为小于10Pa),除去管道中的空气。然后用惰性稀释气(通常为高纯)吹扫管道,除去粘滞气体,用待充气体润洗管道,待充瓶开启前,管道内的待充气体浓度尽量接近我们已知的原料浓度。以上吹扫、抽真空、润洗等操作因为所配制气体性质、控制精度及管道环境等因素的不同需要适当多次反复操作。

2、充装过程定量。

标准气体配制前,我们都会有一定的目标浓度,这就要求我们在各组分充装时,有一定的充装量范围。以使配制浓度不能偏离目标浓度过大。实际配制时主要有在线称量、观察压力表等方法控制充入量。在线称量适用于充入量适中,组分平均分子量偏大的气体,在标准气体配制时普遍适用。但是因为气体充装时重量和压力都在动态变化,此种方法就要求称量装置适当稳定,且管道随压力变化的应力不能太大。观察压力表的方法适用于组分充入量大,平均分子量小的组分。但又因为不同气体压缩系数差异、气体充装温度变化等因素,该方法精度较差。

3、多组分充装。

在充入后一组分前,必须完全排除系统管路中残存的前一组分(无损充装)。在开启待充瓶时,管路中的压力必须高于瓶中压力,绝不允许瓶中气体回流。充气速度应稳定适缓,使管道中压力始终高于瓶中压力。当达到所需充入量时,迅速关闭瓶阀,防止瓶中气体反扩散。

4、注意不同气体理化性质。

标准气体配制过程中常常会混合充装不同理化性质的气体,例如配制空气为平衡气的、CO等标准气体,众所周知,这些气体在空气中有燃烧爆炸的危险,所以我们在配制这类气体时需要避开其危险范围。如配制空气中甲烷,可以查得甲烷在空气中的爆炸浓度范围是5%-15%,那么,这一浓度范围内的混合气是不可以配制的,在配制这一浓度以外的气体时,过程中也应该避开该浓度范围。如配制3%的,充入后应先充入使瓶中混合气低于5%,再充入所需,最后补足。

标准气体种类繁多,精度要求高,这就决定了标准气体配制充装技术的复杂性。再者,现如今,各个生产单位的充装装置多为自制,规格不一,导致其充装技术在很多细节上不尽相同。很多细节需要从业者在实际工作中积累经验,甚至很多经验还不能传教。以上浅谈,观者去腐存菁。

作者:冯兴兵

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