取气装置和化工设备的制作方法

1.本公开涉及反应器取气技术领域，具体地，涉及一种取气装置和化工设备。


背景技术：

2.在一些高温高压装置运行时，某些情况下需要对装置内部气体进行取样进行分析。如果使用装置的排气系统进行取气，可能会对装置的正常运行造成影响。一般排气系统的流量较大，可能会造成停车，或是对装置内气体流场造成扰动，或是造成装置内气量不足。
3.相关技术中，取气装置大多应用于常温及低压差的反应器中，而上述的取气装置应用于高温高压装置时，取样气体的压力大，且容易发生反应而无法真实反映反应器内部的气体组分。


技术实现要素：

4.本公开的一个目的是提供一种取气装置，该取气装置用于高温高压气体的取样，能够降低取气压力，利用缓冲段周向设有控温机构保证取气点位置温度，实现原位取气。
5.本公开的另一个目的是提供一种应用有该取气装置的化工设备。
6.为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种取气装置，用于高温高压气体的取样，所述取气装置包括：
7.取样管，包括相互连通的缓冲段和混合段，所述缓冲段远离所述混合段的一端用于与化工设备的反应器连接；
8.控温机构，套设于所述缓冲段的周向，用于控制所述缓冲段内取样气体的温度；以及
9.采样管，所述采样管的一端与所述混合段连通，另一端用于与取样分析仪连接。
10.可选地，所述缓冲段构造为螺旋结构。
11.可选地，所述混合段包括相对的进料端和出料端；
12.所述缓冲段远离所述反应器的一端连接于所述进料端与所述出料端之间的所述混合段的侧向。
13.可选地，所述采样管连接于所述混合段的侧向，所述缓冲段和所述采样管间隔连接于所述混合段，且所述缓冲段连接于所述混合段靠近所述进料端的位置，所述采样管连接于所述混合段的靠近所述出料端的位置。
14.可选地，所述混合段的内径大于所述缓冲段的内径。
15.可选地，所述缓冲段的内径为0.3mm-10mm；所述缓冲段的延伸长度为0.1m-10m。
16.可选地，所述缓冲段的内径为1mm-3mm；所述缓冲段的延伸长度为1m-5m。
17.可选地，所述控温机构被配置为在预设温度范围内具有沿所述取样气体流动方向温度逐渐降低的温度梯度；
18.或者，所述控温机构被配置为在预设温度范围内具有恒定温度。
19.可选地，所述控温机构构造为加热电阻丝和温度调节单元；所述加热电阻丝绕设于所述缓冲段周向，所述温度调节单元用于在所述预设温度范围内调节所述加热电阻丝的加热温度。
20.可选地，所述缓冲段与所述混合段的相接处设有阀门，所述阀门用于所述缓冲段与所述混合段的连通或者断开。
21.本公开第二方面，还提供一种化工设备，该化工设备包括反应器以及本公开第一方面所述的取气装置。
22.通过上述技术方案，该取气装置的缓冲段远离混合段的一端与化工设备的主反应器连接，可以根据的压力和所需的取气量，来设置缓冲段的长度和内径，实现大幅度压降和一定的气体流量；同时在缓冲段的周向设置控温装置，使采样管的取气点温度满足气体取样要求，避免取样气体在取样过程中冷凝或者发生反应；利用混合段进一步降低气体流速，方便采样，能够实现与反应器中气体组分的原位取样。
23.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
25.图1是本公开一些示例性实施例一提供的取气装置的结构示意图；
26.图2是本公开一些示例性实施例二提供的取气装置的结构示意图；
27.图3是本公开一些示例性实施例三提供的取气装置的结构示意图。
28.附图标记说明
29.1-缓冲段；2-混合段；21-进料端；22-出料端；3-控温机构；4-采样管；5-阀门。
具体实施方式
30.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
31.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指附图中图面方向的上、下；“内、外”是指相应部件轮廓的内和外；“远、近”是指相应结构或者相应部件远离或者另一结构或者部件的。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
32.如图1至图3所示，本公开第一方面，提供一种取气装置，用于高温高压气体的取样，该取气装置包括：取样管，包括相互连通的缓冲段1和混合段2，缓冲段1远离混合段2的一端用于与化工设备的反应器连接；控温机构3，套设于缓冲段1的周向，用于控制缓冲段1内取样气体的温度；以及采样管4，采样管4的一端与混合段2连通，另一端用于与取样分析仪连接。
33.通过上述技术方案，该取气装置的缓冲段1远离混合段2的一端与化工设备的反应器连接，可以根据化工设备的压力和所需的取气量，来设置缓冲段1的长度和内径，实现大幅度压降和一定的气体流量；同时在缓冲段1的周向设置控温装置，使采样管4的取气点温
度满足气体取样要求，避免取样气体在取样过程中冷凝或者发生反应；利用混合段2进一步降低气体流速，方便采样，能够实现与反应器中气体组分的原位取样。
34.需要说明的是，本公开中取气装置应用于高温高压的化工设备，也即，化工设置的反应器中为高温高压的气体，取气装置与该反应器连通，用于反应器中高温高压气体的取样，方便后续取样分析仪的检测分析。
35.为了实现降低取样气体压力以及控制取样气体流量目的，如图1所示，在本公开的一些示例性实施例中，缓冲段1构造可以为螺旋结构，具体可以将缓冲段1设置为螺旋形的管状结构，在有限的空间内实现增大缓冲段1总体长度的目的。且该缓冲段1为细管，实现大幅度压降和一定的气体流量。
36.在本公开的一些实施例中，混合段2的内径大于缓冲段1的内径，较小内径的缓冲段1有利用取样气体的压降以及控制流量，而较大内径的混合段2利于取样气体与进入混合段2内的气体稀释剂的均匀混合。
37.在一些实施例中，缓冲段1的内径范围为0.3mm-10mm；缓冲段1的延伸长度范围为0.1m-10m，可以根据取样气体压力和取气量在上述范围内进行调整，优选地，缓冲段1的内径为1mm-3mm；缓冲段1的延伸长度为1m-5m。
38.为了满足气体分析的需要，取样气体可以使用稀释剂进行相应处理后再经由采样管4进入取样分析仪中进行分析，为了将上述的稀释剂加入混合段2中，如图1所示，在本公开的一些具体实施方式中，混合段2包括相对的进料端21和出料端22；缓冲段1远离反应器的一端连接于进料端21与出料端22之间的混合段2的侧向。其中，进料端21用于加入上述的稀释剂，出料端22用于与尾气处理装置或者废液处理装置连接。取样气体经缓冲段1后由混合段2的侧向进入混合段2的内部通道，并通过与混合段2连通的采样管4进行气体采样后送入取样分析仪中进行分析。取样分析仪包括但不限于气相色谱质谱仪，也可以为相关技术中进行取样气体分析的气体分析仪或者液体分析仪，本公开不做限定。
39.需要说明的是，上述的稀释剂，可以是惰性气体或者液体，其中，惰性气体可以为氮气，用于保护和稀释取样气体；液体可以为水或者其他的能够与取样气体进行反应的溶剂，用于稀释、或者溶解、或者冷却取样气体，当然，取到的气体也可与其他气体或液体发生反应，能够达到标识取样气体或者稳定固化取样气体的目的。当通入的稀释剂为气体时，混合段2的出料端22连接尾气处理装置，当通入的稀释剂为液体时，混合段2的出料端22连接废液处理装置。
40.采样管4以及缓冲段1与混合段2的连接方式可以采用任意方式实现，能够实现连通即可，如图1所示，在本公开的一些实施例中，采样管4连接于混合段2的侧向，缓冲段1和采样管4间隔连接于混合段2，且缓冲段1连接于混合段2靠近进料端21的位置，采样管4连接于混合段2的靠近出料端22的位置。也即，在混合段2的长度方向上，缓冲段1和采样管4间隔设置，且缓冲段1连接在混合段2靠近进料端21的位置，而采样管4连接在小儿付款后段靠近出料端22的位置，以使得取样气体的进入处与取样气体的排出处之间具有一定距离，方便取样气体与稀释剂的均匀混合或者充分反应，方便后续气体分析仪的检测分析。
41.在本公开的一些实施例中，采样管4穿过混合段2的侧壁后插入混合段2的内部通道。一方面，可以增加采样管4与混合段2的连接强度，避免采样管4因拉拽折断；另一方面，采样管4的进气端伸入混合段2的内部通道中，有利于取样气体与稀释剂在混合段2内部通
道中均匀混合，同时还可以降低采样管4中所采样的流动速度，方便后续取样分析仪的检测。
42.为了满足不同取样气体的取样需要，避免取样气体或者取样气体的其一组分在取样过程中冷凝在缓冲段1的管壁上，或者因温度变化而影响气体分析。在本公的一些具体实施方式中，控温机构3被配置为在预设温度范围内具有沿取样气体流动方向温度逐渐降低的温度梯度；或者，控温机构3被配置为在预设温度范围内具有恒定温度。
43.控温机构3可以采用任意方式构造，在本公开的一些实施例中，控温机构3可以构造为绕设于缓冲段1周向的加热电阻丝，通过温度调节单元控制加热电阻丝的加热控制，以实现在预设温度范围内的温度调节，满足取样气体恒定温度的需要。为了构建沿取样气体流动方向温度逐渐降低的温度梯度，可以将上述的加热电阻丝设置为多组，每组加热电阻丝单独控制，从而实现温度梯度的需求。值得注意的是，控温机构3还可以采用相关技术中的其他结构进行构造，例如，采用感应线圈，本公开不作限定。
44.如图1所示，在本公开的一些实施例中，缓冲段1与混合段2的相接处设有阀门5，阀门5用于缓冲段1与混合段2的连通或者断开。其中，当利用该取气装置进行取气时可以将该阀门5打开，取气结束后将该阀门5断开，避免反应器中的气体外泄。可以理解的是，该阀门5还可以具有开度调节功能，即能够用于缓冲段1与混合段2之间开度的调节，进一步实现取样气体流量调节。
45.下面通过几个具体实施例进一步对本公开的取气装置进行阐述。
46.实施例一
47.图1所示为本公开一示例性实施例的取气装置的示意图。该取气装置包括由缓冲段1和混合段2形成的取样管、控温机构3和采样管4。
48.缓冲段1的一端与化工设备的反应器相连，反应器内的压力为4mpa，温度为600℃。反应器内的气体沿方向进入缓冲段1。其中，缓冲段1的内径为1mm，总长度为5m。缓冲段1外设有控温机构3，该控温机构3将缓冲段1的温度控制为沿取样所体流动方向逐渐降低的温度梯度，在化工设备的反应器接触端温度控制为600℃，在阀门5处控制为150℃。
49.取样时，阀门5打开，取样气体流入混合段2内，缓冲段1与混合段2的侧向连接，在混合段2的进料端21，通入流量为3l/min的常温氮气，氮气由沿箭头由进料端21进入混合段2的内部通道，采样管4则侧中插入在混合段2的内部通道中，采集的气体沿箭头经采样管4进入取样分析仪中。混合段2的排料端连接尾气处理装置，采集后的剩余气体沿箭头进入尾气处理装置。
50.实施例二
51.图2所示为本公开一示例性实施例的取气装置的示意图。该取气装置包括由缓冲段1和混合段2形成的取样管、控温机构3和采样管4。
52.缓冲段1的一端与化工设备的反应器相连，反应器内的压力为1mpa，温度为300℃。反应器内的气体沿箭头方向进入缓冲段1。其中，缓冲段1的内径为3mm，总长度为1m。缓冲段1外设有控温机构3，该控温机构3的温度设置为300℃。
53.取样时，气体流入混合段2中，缓冲段1与混合段2的侧向连接，在混合段2的进料端21，通入流量为1l/min的水，水沿箭头由进料端21进入混合段2的内部通道，采样管4由侧向插入在混合段2中，采集的物料沿箭头进入取样分析仪；混合段2的排料端连接废液处理装
置，采集后的剩余物料沿箭头进入废液处理装置。
54.实施例三
55.图3所示为本公开一示例性实施例的取气装置的示意图。该取气装置包括由缓冲段1和混合段2形成的取样管、控温机构3和采样管4。
56.缓冲段1的一端与化工设备的反应器相连，反应器内的压力为10mpa，温度为300℃，反应器内的气体沿箭头方向进入缓冲段1。缓冲段1的内径为0.3mm，总长度10m。缓冲段1外设有控温机构3，该控温机构3的温度设置为300℃。
57.取样时，气体流入混合段2中。缓冲段1与混合段2的一端端部连接(相当于上述的进料端21)。采样管4由侧向插入在混合段2的内部通道中，采集的气体沿箭头进入取样分析仪。混合段2的排料端连接尾气处理装置，采集后的剩余气体沿箭头进入尾气处理装置。
58.本公开第二方面，还提供一种化工设备，该化工设备包括反应器以及本公开第一方面所述的取气装置，取气装置的缓冲段1远离混合段2的一端与反应器直接连接，用于采集反应器内部的气体，利用缓冲段1进行降压，利用控温机构3进行取样气体的温度控制，实现原位取气。
59.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
60.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
61.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种取气装置，用于高温高压气体的取样，其特征在于，所述取气装置包括：取样管，包括相互连通的缓冲段(1)和混合段(2)，所述缓冲段(1)远离所述混合段(2)的一端用于与化工设备的反应器连接；控温机构(3)，套设于所述缓冲段(1)的周向，用于控制所述缓冲段(1)内取样气体的温度；以及采样管(4)，所述采样管(4)的一端与所述混合段(2)连通，另一端用于与取样分析仪连接。2.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述缓冲段(1)构造为螺旋结构。3.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述混合段(2)包括相对的进料端(21)和出料端(22)；所述缓冲段(1)远离所述反应器的一端连接于所述进料端(21)与所述出料端(22)之间的所述混合段(2)的侧向。4.根据权利要求3所述的取气装置，其特征在于，所述采样管(4)连接于所述混合段(2)的侧向，所述缓冲段(1)和所述采样管(4)间隔连接于所述混合段(2)，且所述缓冲段(1)连接于所述混合段(2)靠近所述进料端(21)的位置，所述采样管(4连接于所述混合段(2)的靠近所述出料端(22)的位置。5.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述混合段(2)的内径大于所述缓冲段(1)的内径。6.根据权利要求5所述的取气装置，其特征在于，所述缓冲段(1)的内径为0.3mm-10mm；所述缓冲段(1)的延伸长度为0.1m-10m。7.根据权利要求6所述的取气装置，其特征在于，所述缓冲段(1)的内径为1mm-3mm；所述缓冲段(1)的延伸长度为1m-5m。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的取气装置，其特征在于，所述控温机构(3)被配置为在预设温度范围内具有沿所述取样气体流动方向温度逐渐降低的温度梯度；或者，所述控温机构(3)被配置为在预设温度范围内具有恒定温度。9.根据权利要求8所述的取气装置，其特征在于，所述控温机构(3)构造为加热电阻丝和温度调节单元；所述加热电阻丝绕设于所述缓冲段(1)周向，所述温度调节单元用于在所述预设温度范围内调节所述加热电阻丝的加热温度。10.根据权利要求1-7中任意一项所述的取气装置，其特征在于，所述缓冲段(1)与所述混合段(2)的相接处设有阀门(5)，所述阀门(5)用于所述缓冲段(1)与所述混合段(2)的连通或者断开。11.一种化工设备，其特征在于，该化工设备包括反应器以及权利要求1-10中任意一项所述的取气装置。

技术总结
本公开涉及一种取气装置和化工设备，用于高温高压气体的取样，该取气装置包括：取样管，包括相互连通的缓冲段和混合段，缓冲段远离混合段的一端用于与化工设备的反应器连接；控温机构，套设于缓冲段的周向，用于控制缓冲段内取样气体的温度；以及采样管，采样管的一端与混合段连通，另一端用于与取样分析仪连接。通过上述技术方案，利用缓冲段实现大幅度压降和一定的气体流量；同时在缓冲段的周向设置控温装置，使采样管的取气点温度满足气体取样要求，避免取样气体在取样过程中冷凝或者发生反应；利用混合段进一步降低气体流速，方便采样，能够实现与反应器中气体组分的原位取样。能够实现与反应器中气体组分的原位取样。能够实现与反应器中气体组分的原位取样。


技术研发人员：张然 田华宇 胡晓明 王俊 杨鹤 郝丽春 陈大忠 宋海清
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/22