标准气体配制装置

质量。使用中对真空泵的过滤器和连接附件的密封
垫需作定万期方检查数，据泵油亦是关注的要点，需经常检
查和更换以保持泵的性能。
& 配气装置试车
为了保证产品质量和安全生产，对新装设备、 检修后的装置必须进行装置耐压试验。试验压力： 为产品最高使用压力的$*+ 倍；试验用介质：氦 气；试验介质温度：7)-!8+- 9。
! 收万稿日方期数：,据##+)!,)!-；修回日期：,##-)#!)!,
图! 配气装置流程图 !O气瓶；,O节流阀；$O膜片阀；+O管线； -O压力表（低、中、高压压力表）；"O真空泵；’O真空仪。
第"期
刘祖龙：标准气体配制装置
!’
! 特气配气装置
对特气 配 气 装 置 的 设 计 要 求 有 以 下 几 点："# 流程紧凑；$#便 于 操 作；!#易 于 维 护 维 修；%# 系统牢固可靠等。
第,$卷第!期 ,##-年,月
低温与特气 .4J%<9H<>8C2><85FRH<?:83CG78=<=
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标准气体配制装置!
刘祖龙
（光明化工研究设计院，辽宁 大连 !!"#$!）
摘要：对采用重量法配制特气的装置进行了阐述，对装置中各部件的选择、操作过程中应注意的问题提出了一
阀、旋塞阀，由于不适应原料的温度变化是系统中
的大忌。
原料的控制阀采用节流阀，节流阀是依靠阀瓣
与阀座的密封面间隙和阻力来调节气流的大小 ，
由手轮旋转阀杆螺母驱使阀杆上下移动 ，使得阀
瓣与阀座的间隙增大或减小，从而达到调节气流大
小的作用。阀瓣工作时呈悬臂状态，受气流直接冲
)4wenku.baidu.com
低温与特气
第%)卷
击，因此很容易损坏。另外，因为是金属间的硬密
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试压时先将整个系统调至正常操作状态，上好 氦气钢瓶。当系统压力达到规定值时，停止打压， 并同时记录时间，保压时间不少于$+ 2:;。压力 恒定为合格。装置应接地线以防止静电。
+结 论
$/目前在 用 的 装 置 高 度 只 有 $*( 2， 不 能 适 应所有的钢瓶，应增加到%*-2。
%/用不锈 钢 膜 片 式 截 止 阀 更 换 旋 塞 阀，旋 塞 阀不能适应气流的急剧变化和长时间的节流作用而 发生泄漏。不锈钢膜片式截止阀具有安全、可靠、 耐腐蚀的特点，适用于气、液两相。
配气流程见图!。
, 特气配气装置流程及原理
采用重量法配气的原理是：在充入一定量已知 纯度的某气体组分的前后称量气瓶，由两次称量的 砝码读数之差确定充入气瓶内气体组分的质量。充 入各种组分的气体，便制得一种混合气。
!"L#"／（#"M!#$）L#"／# 其中，"，$"［!，%］，$#"，"，$ 为混合气中组分
要下列几种阀门："#节流阀，$#膜片式截止阀， !#电磁式真空截止阀等。这些阀门都采用耐腐蚀 的不锈钢和抗腐蚀的聚合有机材料做填料，所以能
满足耐腐蚀、高密封的要求。
膜片式截止阀，它具有填料式阀门所不具备的
密封性和安全性，由于内外形成完全的隔绝，所以
成为配气装置的首选。因流量调节功能差常常用于
压力 表、 成 品 气 的 控 制 阀、 放 空 阀、 真 空 泵 控 制
!&" 装置规模 设计图见图"。一般配气装置占地约"&’!!&’
($，与之配 套 的 厂 房 和 空 间 需 适 应 生 产 和 安 全 的 需要。对装置的布局可根据产量的大小、所配气体
的种类进行调整，使配气装置做到："#活动空间 大，方便钢瓶的操作；$#保证连续、不间断的气 源供给；!#装置布局保证操作人员有明确分工区 间，互不干扰且操作方便时互相照应；%#面板需 简洁，各控制阀有明显标记。
封且频繁使用，所以使用寿命会大大缩短。为保证
配气的正常生产，节流阀的安装位置非常重要。它
必须 要 满 足 安 全 可 靠、 方 便 操 作、 易 于 维 修 的 要
求。
电磁式截止阀是安装在真空泵上，因为泵与阀
的电路是连在一起，可形成泵开阀关、泵关阀开的
状态。这样可以避免泵油进入系统中。
所用的阀其功能应符合 !"／#$%%%&—$’(’的 规定。
标准的!.,"不锈钢管。 表" 一些常用化合物在"+ /时的 饱和蒸汽压
化合物 饱和蒸汽压／012 化合物 饱和蒸汽压／012
顺3$3戊烯 正戊烷 正戊烯 异戊烯
环氧乙烷 正丁炔
乙烯基乙炔 溴甲烷
反3$3丁烯 正丁烷
"，!3丁二烯
+&!. +&%" +&%6 +&.6 "&++ "&+’ "&$$ "&$4 "&’+ "&’" "&.!
［=］*低温与特气，%--)，%$（4）：$>&*
作者简介：
刘祖龙（$’.->）， 男， 湖 南 省 临 澧 县 人。$’’- 年 毕 业 于大连轻工业学院企管专业，工程师。现供职于光明化工 研究设计院从事特种气体的配制、开发工作。
原料的气瓶压力为"’012，这样我们可以从表$中确
定选用的压力表为+!".012的高压表 。
表$ 压力表的技术数据
测量范围／012
+!+&%
-+&"!+&’ +!"&+ +!%&+ +!.&+ +!".
最小分度值／012
+&++$
+&++$ +&++’ +&+$ +&+$
"
注：外 壳 公 称 直 径 分 别 为 "’+ (( 、$++ (( 、$’+
!序 言
近年来，我国高新技术产业飞跃地发展，气体 行业更是突飞猛进。石化、电子、钢铁等行业对高 纯气、标准气、混合气等的需求量大大增加，同时 对特气 的 质 量 也 提 出 了 更 高 的 要 求。 面 对 如 此 形 势，市场竞争越发激烈，所以要在本行业中立足， 拥有较先进的配气装置无疑是十分重要的。
)/扩大装置维修空间，预留升级空间。 &/电子秤 与 真 空 泵 的 距 离 不 低 于 %*- 2， 以 减少对电子秤精度的影响。 +/简化面板，减少对操作人员的影响。 4/改善通风条件，对生产装置应建立单独的 隔间，形成有利的生产环境。
致谢：本文在成文时得到光明化工研究设计院 郭喜民副院长、孙福楠教授及吴江红工程师认真修 改，在此深表谢意 。
昂贵。为了避免不必要的浪费，要求系统细而短，
以便于安装和维修。配气中有些原料气具有强烈的 腐蚀性和极强的毒性，如 )*，’+,"+-.以上则可 导致身体功能的损伤直至死亡，所以必须保证系统
的密封性好。系统节点少是减少泄漏源最主要的手
段，同时焊接采用不锈钢氩弧焊，以使泄漏的可能
性降到最低。考虑以上的要求，在配气中通常采用
!&$ 装置各部件的选择及要求 !&$&" 管线
组成配气装置系统的主要部件是管线，它是所
有气体流经的地方。所以对其最基本的要求为：管
线的密封性好、洁净度高和耐腐蚀性好。为达到这
一目的，要求配气系统必须要有最小的容积、最少
的节点。管线安装前要进行管内部处理与清洗。由
于有些原料气具有极高的纯度和低产量，所以价格
爆。真空仪每年也应加以校验。
)*%*+ 电子天平 选用重量法配制标准气，则电子天平就是一个
非常重要的仪器，因为它的称量准确度将决定标准
气的质量。
为使配制的混合气达到规定的准确度（对每一
组分其准 确 度 优 于 $,）， 所 以 对 电 子 天 平 的 准 确 度有严格要求，要求天平的精度与所配制的混合气
配气方法有两种，其一为静态法，其二为动态 法。其中静态法中的重量法因具有独特的优势而成 为国内外普遍选用的方法。本文介绍的是以重量法 原理来设计的配气装置。
的符号，摩尔浓度为!"，!$；% 为混合气中组分的总 数；#" 表示质量为 &"，摩尔质量为 ’" 的组分"的 摩尔数，即：#"L &"／’"；#$ 表示质量为 &$，摩尔 质量为 ’$ 的组分N的摩尔数，即：#$L&$／’$。
)*%*& 真空仪 真空仪是配气装置的标准仪器，它反映系统内
部的真空度，在配气过程中只有真空度达到规定数
据要求方可进行配气的下一步操作。但真空仪电路
大部分接点都配置在仪表板上，而所配制的大部分
标准气中大都含有易燃易爆、剧毒、腐蚀性气体，
所以一旦有轻微的泄漏都可能在电火花的作用下发
生爆炸，其后果不堪设想。因此电路的布置要求防
正丁烯 异丁烷 二氧化硫 二甲醚
丙炔 环丙烷 丙二烯
氨 丙烯 氧硫化碳 硫化氢
"&45 $&$$ $&$+ !&%5 !&5% %&%$ ’&$% .&"$ 5&46 4&’
"!
!&$&$ 压力表
压力万表的方选数择据除了考虑耐腐蚀、密封好外，特别要
重视的就是压力表量程的选择，通过多年的配气实践，
配气 中 经 常 用 的 压 力 表 量 程 有 以 下 三 种：（"） -+&"!+&’012，为低压压力表（；$）+!$&+012，为中 压压力表（；!）+!".012，为高压压力表。这三种压力 表将分别适用于不同压力阶段原料气使用。
((、!’+((；精度等级分别为+&"+、+&$’、+&%。
我们选用的精密压力表为直读式仪表，精度等
级为+&%、+&$’，仪表使用于空气温度 "+!!+ /。 压力表 长 时 间 的 使 用 会 产 生 误 差， 因 此 需 定 期 校
验，要求每半年校验一次。
!&$&! 阀门 在配气中，阀门的类型需与系统匹配。通常需
参考文献：
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些见解。
关键词：特气；装置
中图分类号：%&!!’
文献标识码：(
文章编号：!##’)’*#+（,##-）#!)##$+)#$
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./012)3456
（728569:56;<=<8>?@A B<=:65/5=C:C2C<4DE@<9:?83/5F2=C>G，B83:85!!"#$!，E@:58）
配气过程中为防止可凝组分气的液化，在二组分
时规定该组分气的分压不得超过其自身饱和蒸汽压的
4+7。对含有二个以上可凝组分气的标准气，孙福楠 教授对其最大配气压力已进行了阐述［5］。表"给出了 一些常用化合物在"+/时的饱和蒸汽压，这样根据表 "可确定化合物大致的饱和蒸汽压力范围，然后再根据 表$最后确定所选用的压力表。表$为适用于特气配 气所用压力表的技术数据。如氮、氧、氢及惰性气体等
表) 典型天平的性能
承载能力／01 -*%&-
分辨率／21 -*$
$
-*%
(
)
$4
$--
比值 %*&3$-4
+3$-4 %*.3$-4 $*43$-4
)*%*4 真空泵 真空泵见图$。真空泵的作用是很关键的，它
可以保障系统内部的真空度达到$!%56，以保证 所使用的原料气不受到污染，从而影响到标准气的
最终准确度相符。假定电子天平是定负载型的，其
承载能力与 分 辨 率 之 比 为 $-+!$-.。 表 ) 列 出 典 型天平的性能。对电子天平的校验为每年一次。
电子天平的使用有两种方法：$/真空状态下 称量；%/大气状态下称量。真空状态下称量虽然 具有极大的好处，但由于客观存在的原因，很少采
用。一般都采取大气下称量。