一种气体净化器及其分子筛的再生方法 【技术领域】
本发明涉及气体分析技术领域， 尤其涉及一种气体净化器及其分子筛再生方法。背景技术 当前在工业现场或实验室中经常会用气体分析仪器来进行气体分析， 在使用上述 气体分析仪器进行气体分析之前， 都会使用气体净化器来净化所要进行分析的气体， 以保 证所要进行分析的气体成分中的有害杂质减少到合理的范围以内。
净化所要分析的气体通常使用带有分子筛的气体净化器， 如图 1 所示为现有技术 中常用的气体净化器结构示意图， 该带有分子筛的气体净化器包括一气体净化器腔体 12， 该腔体一端设有气体入口 11， 另一端设有气体出口 14， 该气体净化器腔体 12 内安装具有吸 附特性的分子筛 13， 净化气体时通过连通在气体净化器腔体一端的气体入口把待分析气体 导入气体净化器腔体 12 内， 使用分子筛 13 吸附的特性， 吸附待分析气体中少量的气体杂质 ( 如 CO2， H2O， CnHm 等 )， 使得待分析气体成分中气体杂质含量减少到合理范围内， 再通过连 接气体净化器腔体 12 另一端的气体出口 14 导出， 得到净化后用于分析的气体。上述气体 净化器中所述气体入口为采用气体净化器净化分析仪器所使用的待分析气体的入口， 所述 气体出口为采用气体净化器净化分析仪器所使用的待分析气体的出口， 在后面文中所涉及 的气体入口、 气体出口均为此限定。
在使用上述带有分子筛的气体净化器连续净化气体一段时间后， 气体净化器中的 分子筛吸附杂质就会达到饱和， 失去其净化功能。此时需要将气体净化器里的分子筛取出 来， 放到分子筛再生专用的高温烘箱里进行高温再生， 高温再生后再把分子筛安装回气体 净化器内， 之后气体净化器才能继续进行气体净化。
现有技术中经常使用的这种带有分子筛的气体净化器其分子筛再生过程需要先 将分子筛取出来， 取出来的分子筛经过专用高温设备再生后还要再安装回气体净化器内， 更换的过程很麻烦。同时在现实中进行气体分析所使用的气体净化器需要长期运行， 这种 分子筛的再生操作过程会影响到气体分析系统的正常运行。 最后这种分子筛在拆卸再生并 重新安装过程中很难保证再生后的分子筛不和空气中的 CO2， H2O 等杂质接触， 这样会使再 生后的分子筛不可避免的吸附进空气中的杂质， 使得分子筛重新安装回气体净化器后所起 的吸附作用大大降低， 从而降低了气体净化器的效用。
发明内容 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种气体净化器及其分子筛再生方法， 以使得 在气体分析过程中所使用的气体净化器不需拆卸分子筛即可完成再生， 简化了分子筛再生 的过程。
为实现上述目的， 本发明实施例提供了一种气体净化器， 包括气体净化器腔体， 其 中气体净化器腔体一端设有气体入口， 另一端设有气体出口， 净化器腔体内部填充具有吸 附特性的分子筛， 在气体净化器腔体外壁装有加热装置， 同时包括一温度传感器， 该温度传
感器的测温探头插入到气体净化器腔体内分子筛内部， 还包括一个分别与加热装置和温度 传感器相连接的控制器， 该控制器控制加热装置给分子筛加热并通过与其相连的温度传感 器返回测温探头所探测到的温度， 当此温度达到分子筛再生所需温度后， 控制器触发加热 装置维持此温度加热一段时间， 之后控制器控制在气体净化器腔体上的气体入口和气体出 口中的一个向气体净化器腔体内通入气体并通过气体入口和气体出口中的另一个排出。
本发明实施例还提供一种使用上述气体净化器实现其分子筛再生的方法， 该方法 包括 ：
通过控制器启动加热装置给气体净化器腔体加热， 并通过与控制器相连的温度传 感器返回其测温探头探测到加热温度达到分子筛再生所需温度 ；
加热温度至分子筛再生所需温度后， 控制器触发加热装置继续加热保持此温度一 段时间直至分子筛与杂志彻底分离， 之后控制器控制关闭加热装置 ；
同时控制器控制在气体净化器腔体上的气体入口和气体出口中的一个通入用来 吹扫分子筛高温分离状态下杂质的气体至气体净化器腔体内， 通过气体净化器腔体上的气 体出口和气体入口中的另一个排出， 整个通气过程持续到气体净化器腔体慢慢冷却。
由此可见， 根据本发明实施例提供的气体净化器及其分子筛的再生方法， 利用分 子筛在高温下与杂质分离的原理， 在气体净化器腔体外壁直接装有加热装置， 通过控制器 控制其加热分子筛使得分子筛与杂质处于分离状态并通入气体吹扫出杂质从而完成再生， 因此在分子筛再生过程中不需要再单独取出分子筛用专用的设备高温再生之后再安装回 气体净化器腔体内， 减少了此过程中不可避免的接触到空气中杂质对分子筛吸附效果的影 响。同时大大减少了使用人员对分子筛进行再生的工作量， 又提高了气体净化器的使用效 率， 也降低了再生分子筛的费用成本， 实现了气体净化器中分子筛简单快捷的再生和使用。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发明 的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 这些附图获得其他的附图。
图 1 是现有技术中常用的气体净化器的基本结构示意图 ；
图 2 是本发明实施例一提供的气体净化器结构示意图 ；
图 3 是本发明实施例二提供的气体净化器分子筛再生方法流程图 ；
图 4 是本发明实施例三提供的气体净化器分子筛再生方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图 2 所示， 图 2 是本发明提供的一种气体净化器的一个实施例的示意图， 该气体净化器包括一气体净化器腔体 22。
气体净化器腔体 22 一端设有气体入口 21， 另一端设有气体出口 24， 为了更好的保 证气体入口进气和气体出口排气的密闭性， 可以在气体入口 21 和气体出口 24 各连接有卡 套接头 29， 当然没有连接卡套接头也不影响本发明实施例的实施。 净化器腔体 22 内部填充 具有吸附特性的分子筛 23， 在气体净化器腔体 22 外壁装有加热丝 25， 加热丝 25 连有加热 电源 27， 温度传感器 28 的测温探头 28a 插入分子筛 23 内部， 还包括一个分别与加热电源 27 和温度传感器 28 相连接的控制器 20， 该控制器 20 控制加热电源 27 给分子筛 23 加热并 通过与其相连的温度传感器 28 返回测温探头 28a 所探测到的温度， 当此温度达到分子筛再 生所需温度后触发控制器 20 维持此温度加热一段时间， 之后控制器 20 控制在气体净化器 腔体 22 上的气体入口 21 和气体出口 24 中的一个向气体净化器腔体内通入气体并通过气 体入口 21 和气体出口 24 中的另一个排出。
对于本发明来说， 由于分子筛再生过程中加热温度比较高， 气体净化器腔体 22 的 材料优选选用不锈钢的材质， 气体入口 21 和气体出口 24 连接的卡套接头也优选选用不锈 钢卡套接头。以上气体净化器腔体、 进气口和出气口连接的卡套接头材料的选择均不局限 于不锈钢， 还可以是别的耐高温材料。
本实施例如图 2 所示， 为了降低在加热过程中被加热的气体净化器对外部环境的 热辐射， 提高加热效果， 可以在加热丝 25 外部包裹有保温层 26， 该保温层的材料优选为玻 璃棉， 还可以是别的保温材料。
本发明如图 2 所示的气体净化器腔体 22 为轴对称结构体， 具体结构不局限于圆柱 体， 还可以是截面为矩形的长方体等结构。
该气体净化器可以采用如下方式进行分子筛的再生 ：
由于吸附杂质达到饱和的分子筛在高温下分子运动加剧， 杂质分子容易和分子筛 分离， 因此通过控制器 20 启动加热电源 27， 通过与加热电源 27 连接的加热丝 25 给气体净 化器腔体 22 高温加热。由于不同的分子筛与其所吸附的杂质分离所需温度不同， 所以通过 与控制器 20 连接的温度传感器 28 返回其探测到气体净化器腔体 22 内部分子筛 23 被加热 达到分子筛再生所需温度后， 控制器触发加热装置持续加热使得气体净化器腔体内分子筛 保持此温度一段时间直至分子筛 23 与杂志彻底分离， 此时控制器 20 控制加热电源 27 关 闭。
此时分子筛和其吸附的杂质通过高温加热的作用正处于分离的状态， 通过控制器 控制通入气体可以将杂质吹扫出气体净化器腔体从而完成分子筛的再生， 具体通入气体方 式有如下两种 ：
1、 控制器 20 控制在气体净化器腔体 22 上的气体入口 21 通入用来吹扫高温下与 分子筛处于分离状态杂质的使用气体， 并通过在气体净化器腔体 22 上的气体出口 24 排出 带有杂质的使用气体， 整个通气过程持续到气体净化器腔体慢慢冷却。
该使用气体是采用气体净化器净化前分析仪器所使用的的待分析气体。
2、 控制器 20 控制在气体净化器腔体 22 上的气体出口 24 反向通入用来吹扫高温 下与分子筛处于分离状态杂质的高纯气体， 并通过在气体净化器腔体 22 上的气体入口 21 排出带有杂质的高纯气体， 整个通气过程持续到气体净化器腔体慢慢冷却。
该高纯气体是指杂质浓度小于 10ppm 的气体， 由于高纯氮气很容易获得并且价格便宜， 所以该高纯气体优选为高纯氮气。
实施例二
如图 3 所示， 是本发明实施例提供一种气体净化器的分子筛再生方法， 该方法实 施过程中所述涉及的气体净化器装置参见附图 2 所示， 该分子筛再生方法包括以下步骤 ：
步骤 31 ： 通过控制器 20 启动加热电源 27， 通过与加热电源 27 连接的加热丝 25 给 气体净化器腔体 22 加热， 持续加热到通过与控制器 20 相连接温度传感器 28 返回其探入分 子筛 23 内部的测温探头 28a 所探测到的气体净化器腔体 22 内部分子筛温度达到分子筛高 温再生所需要的温度。
因为吸附杂质达到饱和的分子筛在高温下分子运动加剧， 所以当分子筛按照上述 步骤被加热到一定温度后， 杂质和分子筛就会因分子运动加剧达到分离状态。
实际应用中， 不同的分子筛在吸附杂质达到饱和后， 高温再生所需温度是不同的， 此温度范围一般为 50-400 度， 并优选为 300 度。
步骤 32 ： 通过控制器 20 控制加热电源 27 加热使得通过温度传感器 28 探测到其探 入分子筛 23 内部的测温探头所探测到的温度在达到分子筛高温再生所需要的温度之后， 控制器触发加热装置保持此温度持续一定时间直至分子筛与杂质彻底分离， 之后控制器 20 控制关闭加热电源 27。 因为加热分子筛使得分子筛温度达到再生所需温度时， 此时分子筛和杂质刚开始 分离， 因此按照上述步骤维持分子筛在此温度达一定时间， 使得分子筛与其所吸附的杂质 彻底分离。实际应用中此持续加热时间一般为 1-3 小时， 并优选为 2 小时。
步骤 33 ： 控制器 20 控制在气体净化器腔体 22 上的气体入口 21 通入用来吹扫分 子筛 23 高温分离杂质的使用气体， 并通过在气体净化器腔体 22 上的气体出口 24 排出， 整 个通气过程持续到气体净化器腔体 22 慢慢冷却。
因为通过步骤 31 和步骤 32 加热分子筛达到再生所需温度并保持一段时间后， 分 子筛上所吸附的杂质已经和分子筛处于彻底的分离状态， 此时按照上述步骤通入气体吹扫 处于分离状态的杂质， 杂质会随着通入气体的排出一起被带出气体净化器腔体。
在实际应用中， 所述使用气体是采用气体净化器净化前分析仪器使用的待分析气 体， 直接用使用气体吹扫分子筛分离的杂质。 这样就不需要更换气瓶， 从而更简便实现分子 筛再生。
实施例三
如附图 4 中流程图所示， 本发明实施例也提供一种气体净化器其分子筛的再生方 法， 该方法实施过程中所述涉及的气体净化器装置参见附图 2 所示， 该分子筛再生方法包 括以下步骤 ：
步骤 41 ： 通过控制器 20 启动加热电源 27， 通过加热电源 27 连接的加热丝 25 给气 体净化器腔体 22 加热， 持续加热到通过与控制器 20 相连接的温度传感器 28 返回其探入分 子筛 23 内部的测温探头 28a 所探测到的气体净化器腔体 22 内部分子筛温度达到分子筛高 温再生所需要的温度。
因为吸附杂质达到饱和的分子筛在高温下分子运动加剧， 所以当分子筛按照上述 步骤被加热到一定温度后， 杂质和分子筛就会因分子运动加剧达到分离状态。
实际应用中， 不同的分子筛在吸附杂质达到饱和后， 高温再生所需温度是不同的，
此温度范围一般为 50-400 度， 并优选为 300 度。
步骤 42 ： 通过控制器 20 控制加热电源 27 加热使得通过温度传感器 28 探测到其 探入分子筛 23 内部的测温探头所探测到的气体净化器腔体 22 内部分子筛温度在达到分子 筛高温再生所需要的温度之后， 控制器触发加热装置保持此温度持续一定时间直至分子筛 与杂质彻底分离， 之后控制器 20 控制关闭加热电源 27。
因为加热分子筛使得分子筛温度达到再生所需温度时， 此时分子筛和杂质刚开始 分离， 因此按照上述步骤维持分子筛在此温度达一定时间， 使得分子筛与其所吸附的杂质 彻底分离。实际应用中此持续加热时间一般为 1-3 小时， 并优选为 2 小时。
步骤 43 ： 控制器 20 控制在气体净化器腔体 22 上的气体出口 24 反向通入用来吹扫 分子筛 23 高温分离杂质的高纯气体， 并通过在气体净化器腔体 22 上的气体入口 21 排出， 整个通气过程持续到气体净化器腔体 22 慢慢冷却。
因为通过步骤 41 和步骤 42 加热分子筛达到再生所需温度并保持一段时长后， 分 子筛上所吸附的杂质已经和分子筛处于彻底的分离状态， 此时按照上述步骤反向通入高纯 气体吹扫处于分离状态的杂质， 杂质会随着通入高纯气体的排出一起被带出气体净化器腔 体。 在实际应用中， 反向通入气体相对于正向通入气体来说， 吹扫分子筛分离杂质的 效果更好。所述高纯气体为杂质浓度小于 10ppm 的气体， 并且所通入高纯气体纯度越高对 吹扫杂质效果越好， 实际应用中高纯氮气很容易获得并且价格最便宜， 所以优选高纯氮气 作为吹扫分子筛高温分离杂质的气体。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。