气体计量方法及其应用与流程

本发明涉及气体计量，具体地涉及一种气体计量方法及其应用。

背景技术：

1、实验室经常需要测定某种反应生成的少量气体的量，而少量气体的流量特别难测量，一方面因为玻璃器皿出来的气体往往没有压力或压力极低，另一方面因为气量很小，流速又极低，没有合适的小量程流量计能与之配套。各种原因导致生成的气体流量测不准，带来附加误差，给实验效果评价带来很大干扰和不确定性，故实验室玻璃器皿内生成气体的微量流量的精确测量成为一个老大难问题。

2、co2捕集工艺研发过程就涉及这么一个难题，co2捕集工艺一个关键的评价内容是吸收富液co2再生性能的考察。主要内容是通过将吸收富液进行加热再生，使得溶液中的co2解吸出来。通过准确计量co2气体的体积流量，分析不同再生温度下吸收富液的再生效果，确定吸收溶剂的优化配方及实验条件。该实验目前采用的流量测量方法的数据准确性较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的气体流量测量不准确且操作麻烦费力，给实验效果评价带来干扰和测量数据不准确的问题，提供一种气体计量方法及其应用，具有智能化程度高，可对气体的流量进行高精度计量的优势。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种气体计量方法，该计量方法在气体计量系统中实施，该计量系统包括：

3、气体发生单元，用于产生气体；

4、计量单元，该计量单元包括至少两个计量机构，用于交替计量来自所述气体发生单元的气体，每个所述计量机构设置用于容纳气体的容器，所述容器内壁滑动设置活塞，所述活塞的活塞杠固定连接设置在丝杠上的滑块，所述丝杠连接伺服电机，所述伺服电机驱动所述活塞使所述容器对气体进行收集和排出；

5、每个所述容器顶端设置进气管，所述进气管连通导气管，所述导气管9管路上设置压力检测器，每个所述进气管设置进气阀，其中，相邻所述计量机构的所述进气管通过设置出气口的出气管连通，所述出气口两侧的出气管管路设置用于控制相邻所述计量机构计量后的气体交替各自排出的出气阀；

6、安装控制程序的计算机，所述计算机电连接所述压力检测器、每台所述伺服电机、每个所述出气阀和每个所述进气阀；

7、将所述计量单元相邻所述计量机构编号为：第一计量机构包括第一容器、第一活塞、第一伺服电机、第一进气管、第一进气阀、第一出气阀；第二计量机构包括第二容器、第二活塞、第二伺服电机、第二进气阀、第二出气阀；所述气体计量方法包括以下步骤：

8、1)对所述计量系统进行测漏；

9、2)所述气体发生单元生成气体；

10、3)打开第一进气阀并转动第一伺服电机驱动第一活塞抽吸步骤2)中气体，气体通过所述导气管和第一进气管进入第一容器；

11、4)关闭第一进气阀，打开第一出气阀并反转第一伺服电机将第一容器内的气体通过所述出气口排出；

12、5)关闭第一进气阀的同时打开第二进气阀并转动第二伺服电机驱动第二活塞继续抽吸步骤2)中气体，气体通过所述导气管和第二进气管进入第二容器；

13、6)关闭第二进气阀，打开第二出气阀并反转第二伺服电机将第二容器内的气体通过所述出气口排出；

14、7)关闭第二进气阀的同时打开第一进气阀，重复步骤3)-步骤6)的操作，第一计量机构和第二计量机构交替计量所述气体发生单元产的生气体，直到达到反应终点的判定条件；

15、其中，压力检测器将检测到的压力值p0发送给所述计算机，所述计算机将接收的压力值p0与其内预设的设定压力p1进行比较，二者的偏差作为输入信号用于控制伺服电机的转速，使得气体被抽吸后所述压力检测器的压力数值p0等于设定压力p1；

16、8)计算机将转速n换算得到被测气体流量fs，其中换算公式如下：

17、fs＝n*v0

18、其中，v0为各台伺服电机每转动一圈所对应的活塞在容器中移动的体积。

19、优选地，反应终点的判定条件为：在5min的时间内，所述计量系统f1的累计增加量≤1％。

20、优选地，所述导气管管路上设置温度检测器，优选地，所述计算机电连接所述温度检测器。

21、优选地，所述气体发生单元包括：依次串联连通的气体产生模块、冷却模块和干燥模块，所述气体产生模块包括用于盛装气体产生原料的反应器、用于加热气体产生原料的加热器和用于测量气体产生原料温度的热电偶。

22、优选地，所述计算机电连接所述加热器和所述热电偶。

23、优选地，该方法包括对气体的流量fs进行空气膨胀量补偿。

24、优选地，该方法包括对气体的流量fs进行温压补偿。

25、优选地，空气膨胀量补偿值选自空气膨胀量补偿数据库。

26、优选地，温压补偿值选自温压补偿数据库。

27、优选地，所述空气膨胀量补偿数据库和/或所述温压补偿数据库的形成步骤包括：

28、i)所述加热器将空的反应器加热到第一温度，使计量系统内的空气受热膨胀，执行步骤3)-步骤8)；

29、ii)当步骤i)中气体体积不再膨胀，继续升温到第二温度，执行步骤3)-步骤8)；

30、iii)当步骤ii)中气体体积不再膨胀，继续升温到第三温度，执行步骤3)-步骤8)；

31、以此类推，直到将空反应器升温至设计温度t1；计算机将每次升温温度范围内的空气膨胀量fp与温度及时间的关系和/或温度与压力p0的关系记录下来，形成所述空气膨胀量补偿数据库和/或所述温压补偿数据库。

32、优选地，进行补偿后的实际气体流量f1为：

33、f1＝106*(fs-fp)*[(t1+273)*(p0+ps)]/[(t0+273)*(p1+ps)]；

34、其中，f1表示补偿后的实际气体流量，即标况下的流量，单位nml/s；

35、fs表示补偿前的流量，单位ml/s；

36、fp表示当前温度和时间下的空气膨胀量，单位ml/s；

37、t1表示表示气体产生原料反应的设计温度，单位℃；

38、t0表示实际温度，即所述温度检测器的数值，单位℃；

39、p1表示气体产生原料反应设定压力，单位pa；

40、p0表示实际压力，即所述压差变送器表压，单位pa；

41、ps表示当地大气压，标况下为101325，单位pa。

42、优选地，所述压力检测器的量程≥62pa，分辨率为-2pa～10pa，优选-2pa～2pa；

43、更优选，所述压力检测器选自压力传感器或微差压变送器，进一步优选为微差压变送器。

44、优选地，每台所述伺服电机使得滑块在其丝杠上的定位精度≥0.005mm。

45、优选地，所述丝杠两端设置限位开关，用做所述伺服电机的启停硬保护。

46、本发明所述计量方法在吸收富液的再生效果评价中的应用。

47、通过上述技术方案，本发明通过两个计量机构接收和排空交替进行以计量气体流量，能够避免现有技术测量系统间歇接收气体导致系统憋压的问题，且能够适应不同气体流量的计量，具有宽量程范围，操作方便实用性强；优选地，采用空气膨胀量补偿和温压补偿，实现了对气体的流量的高精度计量；尤其在微量气体计量中，具有计量精确的优势，为实验室产气量的高精度在线测量提供了广泛应用基础。

48、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式中详细说明。