样品的处理及排放课件.ppt

1、Walk On The Field Of Hope2022-12-281Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品的处理n样品处理是指对样品流除去或改变那些障碍组分和干扰组分，使之符合在线分析仪器对样品的检测要求。n样品处理系统只改变样品流的物理和/（或）化学物质，而不改变其组分（除非这种改变是按照预知的方式进行），使之符合在线分析仪器的要求。2022-12-282Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品的排放n样品排放系统是将在线分析器出口端或样品

2、处理系统某一点与排放点连接起来的系统。n样品排放包括分析仪器的出口的废气排放，及旁通流（快速放散回路样品流）和样品处理过程的废液排放。n功能要求是保持样品的废气、废液排放畅通及排放口的压力要稳定，不受外界环境的影响。2022-12-283Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope样品的处理及排放n过滤、分离n除湿n采样泵n温度、流量及压力调节n转换、有害物处理及排放2022-12-284Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope样品除尘 n样品除尘要求样品除尘要求

3、 n分析仪器对样品除尘的要求是小于0.3m，部分精密分析仪对样品除尘的要求小于0.1m n过滤除尘器的滤芯材料主要有不锈钢丝网、不锈钢粉末烧结、陶瓷粉末烧结、玻璃纤维或聚丙烯纤维材料等 2022-12-285Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope n过滤除尘器按照滤芯结构型式，可大致分为单面过滤器、及筒式深度过滤器。n按照结构形式不同分为直通型及旁通型，旁通型又称为自清洗过滤器。n按照过滤精度不同分为粗过滤器、细过滤器及精细过滤器 2022-12-286Process Analytical TechnologyWalk On

4、 The Field Of Hope除尘技术简介 n过滤除尘过滤除尘 单面过滤器单面过滤器 a)直通型表面过滤器 b)自清洗表面过滤器（旁通型）C)膜过滤器n深度过滤器深度过滤器 n旋风分离除尘旋风分离除尘n水洗除尘水洗除尘n静电除尘静电除尘2022-12-287Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope各种过滤元件 nY型过滤器 n筛网过滤器 n烧结过滤器 n纤维或纸质过滤器 n膜式过滤器 2022-12-288Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope直通与旁

5、通过滤器 2022-12-289Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope筒式深度过滤器 n筒式深度过滤器的滤芯为筒状滤芯，属于深度过滤，大多用于取样探头的前级过滤，用于预先滤除样品中较大的颗粒物；也可用于样品处理流程中的细过滤器 2022-12-2810Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope气溶胶过滤器n气溶胶（aerosol）是指气体中的悬浮液体微粒，如烟雾、油雾、水雾等，其粒径小于1m，采用一般的过滤方法很难将其滤除 2022-12-2811Proces

6、s Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope精细过滤器 n膜过滤器膜过滤器 n筒式精细过滤器筒式精细过滤器 n凝结薄膜组合过滤器凝结薄膜组合过滤器 2022-12-2812Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope样品除湿及除湿器样品除湿及除湿器 n湿度及其表示方法湿度及其表示方法 气体中的水蒸气含量定义为湿度 露点常用来表示气体的湿度，露点是指露点温度与霜点温度的总称 n工程测量中常见的湿度表示方法工程测量中常见的湿度表示方法 绝对湿度 体积百分比 质量百分比 水蒸气分压 露

7、点温度 相对湿度 n常用湿度单位的换算常用湿度单位的换算 mg/m3、ppmV与ppmW 2022-12-2813Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope样品的除湿要求是n为了满足分析仪器对样品的检测要求，大多在线分析仪器对样品的检测要求应干燥，在检测过程中没有水分析出。因此对样品的除湿一般采取冷却除湿，将样品气温度降低到3-5，使得样品气的露点在5左右，而分析仪器的传感器工作温度大多在50左右，样品在分析时保证不会有水分析出 2022-12-2814Process Analytical TechnologyWalk On T

8、he Field Of Hope 样品除水方法样品除水方法 n冷却降温除水冷却降温除水 nNafion管干燥器除湿管干燥器除湿 n惯性分离除水惯性分离除水 n过滤除湿过滤除湿 n干燥剂吸收吸附干燥剂吸收吸附 2022-12-2815Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope冷却降温除湿技术冷却降温除湿技术 n涡旋管冷却器 n压缩机冷却器 n半导体冷却器 n水冷却器 2022-12-2816Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope压缩机冷却器的制冷原理压缩机冷却器

9、的制冷原理 2022-12-2817Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope半导体冷却器半导体冷却器 n当一块N型半导体（电子型）和一块P型半导体（空穴型）用导体连接并通以电流时，正电流进入N型半导体，多数载流子即电子在接头处发生复合。复合前的动能和势能变成接头处晶格的热振动能，于是接头处温度上升。当正电流进入P型半导体时，需挣脱N型半导体晶格的束缚，即要从外界获取足够能力才能产生电子-空穴对。于是接头处发生吸热现象，电流越大，接头处温差越大。N型和P型半导体之间的导流片采用紫铜板。为使制冷端和样品、发热端和散热片之间既保持良

10、好接触，又保持电绝缘性，两者之间的电绝缘层采用镀银陶瓷板、薄云母板、铝或铜的氧化物层。调节电流大小即可控制制冷温度 2022-12-2818Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope涡旋管冷却器涡旋管冷却器 n在涡旋管中，外圈左行气流和内圈右行气流以相同的角度沿同一方向旋转，虽然两者角速度相同，但外圈气流线速度高，内圈气流线速度低，即两者的动能是不同的。这样，在两股气流的交界面上就会发生能量交换，内圈气流向外圈气流输出能量，或者说外圈气流从内圈气流吸取能量，以维持两者以相同的角速度高速运行 2022-12-2819Process

11、 Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope列管式热交换器列管式热交换器 2022-12-2820Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope Nafion管干燥器管干燥器 nNafion管中气体分子的迁移是以其对硫酸的化学亲和力为基础的。Nafion管是以Teflon(PTFE，聚四氟乙烯)为基体，在Teflon矩阵域内嵌入了大量的离子基磺酸基制成的。磺酸基（-SO3H）是硫酸（HO-SO2-OH）分子中除去一个羟基（-OH）后残余的原子团（-SO2-OH）。磺酸基很容易与烃基或

12、卤素原子连接，聚四氟乙烯中引入磺酸基后，会增强其酸性和水溶性。由于磺酸基具有很高的亲水性，水分子一旦被吸收进入Nafion 管壁，它就会从一个磺酸基向另一个磺酸基渗透，直到最终到达管的外壁，即水分子会全部穿过Nafion管到达管壁外的净化气中 2022-12-2821Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope Nafion管干燥器的应用要求管干燥器的应用要求 n谨防液态水进入Nafion管干燥器 Nafion管只用于分离气态水而不能分离液态水 n要定期对Nafion管进行清洗 n操作温度 建议为110 承受 190n操作压力 保

13、持样品气和净化气之间有一定的压力差即可，避免在Nafion管内造成负压被压扁 n净化气 干的空气或氮气湿样品气流速的2倍 2022-12-2822Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope气水、气液分离气水、气液分离 n惯性分离技术，过滤凝结技术及干燥剂吸收、吸附技术 n惯性分离技术主要有旋风分离器、气液分离罐 n过滤凝结技术主要采用聚结过滤、旁通过滤、膜式过滤、纸质过滤器和监视（脱脂棉）过滤器等；这些过滤器只能除去气体中的液滴（液态水），而不能除去气态水，即不能降低样品气的露点。n干燥剂吸收吸附技术主要是利用干燥剂对样品气的气

14、态水的吸收，或者吸附作用，将水分或液体从样品气中分离出来 2022-12-2823Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope n旋液分离器旋液分离器 nK.O.罐罐 2022-12-2824Process Analytical Technology惯性分离除水技术惯性分离除水技术 Walk On The Field Of Hope凝结聚结过滤器凝结聚结过滤器 n凝结过滤器的过滤元件，或柱填料，只吸收残留液体中的水分，而不吸收样品中的气态水分，柱填料用于凝结之用，填料柱垂直方向安装，样品气通过滤床时，反向气流就会使凝结液体向下渗透

15、通过滤床 n过滤材料：玻璃丝纤维、烧结硼钛酸盐玻璃、陶瓷、玻璃或金属珠，过滤材料的装填密度和厚度足以将细小的颗粒物拦截下来 2022-12-2825Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope其他气水、气液分离器其他气水、气液分离器 n填有或玻璃球及不锈钢碎屑、聚四氟乙烯碎屑、不锈钢棉、玻璃棉等样品处理器也可以实现气水或气液分离 n吸收吸附干燥器 2022-12-2826Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope冷凝液的排出方法冷凝液的排出方法 n采用自动浮子排液阀

16、排液 n采用手动排液装置排液 n采用蠕动泵自动排液 n其他排液装置2022-12-2827Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope取样泵取样泵 n负压或微正压的情况下 n使用的泵，有：隔膜泵、喷射泵、膜盒泵、电磁泵、活塞泵、离心泵、齿轮泵、蠕动泵 n最常用的是：无油隔膜泵及喷射泵 n在样品增压排放系统中，常用电磁泵、活塞泵、离心泵等进行输送n在气液分离系统中，常用蠕动泵替代气液分离阀，起阻气排液作用 2022-12-2828Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Ho

17、pe 2022-12-2829Process Analytical Technology各种泵各种泵 Walk On The Field Of Hope取样泵的选择与应用取样泵的选择与应用 n喷射泵：在防爆场合选用，或者是在需要通过喷射泵的蒸汽对样品适当处理时选用 n离心泵、齿轮泵、叶片泵等大多应用于液态分析仪的取样处理场合 n有腐蚀性的场合应采用耐腐蚀泵，在高温场合使用应采用耐高温泵，在防爆场合使用应采用防爆型取样泵 2022-12-2830Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope n喷射泵以水、压缩空气、蒸汽作为喷射流，具

18、有一定压力的喷射流体进入到喷射泵主轴大端入口，由于喷嘴口径的减小，使得喷射流体压力变大，流速加快，在喷出喷嘴进入到扩散腔室后，形成真空状态，将样品流体从喷射泵垂直于主轴方向吸入腔室，并在腔室内与喷射流体混合，最后一同从喷射泵出口排出，控制第二流体入口压力，就能控制样品的吸入量。2022-12-2831Process Analytical Technology喷射泵喷射泵 Walk On The Field Of Hope 喷射泵原理图2022-12-2832Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品取样处理常用阀件样品取样

19、处理常用阀件 n样品取样处理常用的阀件可归类为：隔离阀、调节阀、定向阀、安全阀等n隔离阀用于连接或隔离它与系统的其余部分，打开或关闭流路n调节阀用于流量调节，例如针形阀等 n方向选择阀有三个以上接口，允许样品流定向流入或流出两个以上的独立系统流路 n安全保护阀由排出阀、止回阀、限流阀、放气阀及安全阀组成 2022-12-2833Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope部分阀件部分阀件 n球阀球阀n旋塞阀旋塞阀 n单向阀单向阀 n针形阀针形阀 n限流阀限流阀 n稳流及稳压阀稳流及稳压阀 2022-12-2834Process A

20、nalytical TechnologyWalk On The Field Of Hope样品流量控制样品流量控制 n节流器的工作原理是对压力和流速已给定的过程流体，在流经给定的过程流体节流孔（精密孔、精密流量限制器，如红宝石或蓝宝石流量元件）时，就会产生一种声波，对于压力/流量/节流孔的任何设定，声波会将流经节流孔的流量限制在给定的最大流量 2022-12-2835Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品流量测量样品流量测量 n转子流量计转子流量计又称浮子流量计 n电子质量流量计电子质量流量计n其他流量计其他流量计20

21、22-12-2836Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品压力调节样品压力调节 n焦耳-汤姆孙（Joule-Thomson）效应压力每降低0.1MPa，温度下降约0.30.5 采用带加热或伴热的减压阀 n分析仪器对样品排放的压力有要求时，可采用背压式的调节阀 2022-12-2837Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 部分压力调节部件部分压力调节部件 n压力调节阀也称为减压阀 如普通减压阀、高压减压阀、背压调节阀、双级减压阀、带蒸汽或电加热的减压

22、阀等 n稳压阀和稳压器稳压阀和稳压器 鼓泡稳压器俗称液封n泄压阀泄压阀 n高压气瓶的减压调节阀高压气瓶的减压调节阀 2022-12-2838Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope压力的定义 n绝对压力（psia或bara）、表压（psig或barg）及差压（psid或bard）。n表压力加上大气压力就是绝对压力。它以绝对真空为零算起的。n绝对压力=表压力+大气压力n绝对压力=大气压力-真空压力2022-12-2839Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope

23、样品排放样品排放 n基本要求是不应对环境带来危险造成污染基本要求是不应对环境带来危险造成污染 n样品排放压力应高于返回点的压力，排放压力应控样品排放压力应高于返回点的压力，排放压力应控制在制在0.05MPaG以上，如达不到，应用泵送。以上，如达不到，应用泵送。n返回点的压力不应有波动，否则应采取背压式的控返回点的压力不应有波动，否则应采取背压式的控制措施，保护分析仪，如：加装自动背压控制阀等制措施，保护分析仪，如：加装自动背压控制阀等n如样品中有易冷凝物，则排放管线应加热保温，并如样品中有易冷凝物，则排放管线应加热保温，并能自动排除冷凝物。能自动排除冷凝物。n对多台分析仪的集中排放，排放总管口

24、径至少应为对多台分析仪的集中排放，排放总管口径至少应为分析仪排出口径的六倍，防止分析仪排放口的背压分析仪排出口径的六倍，防止分析仪排放口的背压波动。波动。2022-12-2840Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品转换样品转换 n氮氧化物转换炉氮氧化物转换炉 n氮氧化物转换炉较多采用金属钼作催化剂，在高温下将NO2催化还原为NO，其反应式如下：3NO2+Mo3NO+MoO3 钼转化炉的反应温度为37550，反应转化率96%，2022-12-2841Process Analytical TechnologyWalk O

25、n The Field Of Hope 甲烷化转换器甲烷化转换器 n气体样品中的微量CO及CO2采用热导检测器难以测定时，通常采用氢火焰检测器测定 n工作原理是：通过加氢催化反应，将CO及CO2转换为CH4和H2O，在送往氢火焰检测器，通过测量CH4，间接计算出CO及CO2含量 使用镍催化剂，转化炉的反应温度一般为350-380 2022-12-2842Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 样品有害物处理样品有害物处理 n当被测烟气中含有腐蚀性物质时，会腐蚀分析系统的部件及管路，甚至会腐蚀损坏分析仪器；当被测烟气中含有焦油

26、、萘等易结晶物时，易堵塞分析系统管道；当被测烟气的背景气中，含有干扰仪器分析的杂质气体时，会引起分析仪器误差增大 2022-12-2843Process Analytical Technology 采用过滤器去除有害物质采用过滤器去除有害物质 n对含量较低的有害组分及干扰组分可用吸附、吸收的方法去除 吸附材料吸附材料对吸附材料有害的组分对吸附材料有害的组分可被吸附的组分可被吸附的组分活性炭活性炭溶剂或油品的蒸汽溶剂或油品的蒸汽SO2，CO2，Cl2，NH3Eisenberger物质物质气溶胶气溶胶HF硅胶硅胶水蒸汽水蒸汽SO2，NH3，HCl，CO2，CnHm氢氧化钙氢氧化钙CO2SO2，Cl

27、2，H2O钠钠-钙钙CO2，SO2Cl2,H2OPurafil IISO2，SO3，NH3，CS2，H2SC2H2,C2H4,CH4O2022-12-28Process Analytical Technology44Walk On The Field Of Hope 少量硫化物的脱除少量硫化物的脱除n可在脱硫器中装入浸渍硫酸铜（CuSO4）的浮石管或无水硫酸铜脱硫剂（96%CuSO4，2%MgO，2%石墨粉）可脱除硫化氢、二氧化硫及氨等腐蚀性气体 2022-12-2845Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope 少量易溶于水的干扰物的脱除少量易溶于水的干扰物的脱除 n易溶于水的微量氨、萘、焦油等有害气体的去除，在不影响被分析组分的情况下，可以采用水洗方法或其他溶剂进行洗脱 2022-12-2846Process Analytical TechnologyWalk On The Field Of Hope End Thank You！2022-12-2847Process Analytical Technology