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专利名称：氯硅烷的碳总量检测方法以及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311685557.9

专利申请（专利权）人：六安职业技术学院
权利人地址：安徽省六安市金安区北二十铺

专利发明（设计）人：赵丽,蒲晓晖,陈俊

专利摘要：本发明公布了氯硅烷的碳总量检测方法以及系统，涉及化学品检测技术领域，检测系统内包括气体发生室，气体发生室内设置有燃烧区域，燃烧区域内布置有用于容纳氯硅烷原料的容置组件，容置组件包括中心导轴、位于顶端的顶部容置架以及设置于顶部容置架下端部的底层容置架，顶部容置架以及底层容置架均包括由横截面呈Z形结构的承托基体绕中心导轴旋转一周获得的承托实体，将氯硅烷原料导入至容置组件上，容置组件能够利用热能产生的推力，对顶部容置架产生推动，并且火焰以及高温气体还可以通过顶部容置架、底层容置架之间的间隙对氯硅烷原料进行燃烧，实现原料的充分燃烧。

主权利要求：
1.氯硅烷的碳总量检测系统，其包括气体发生室，气体发生室内设置有燃烧区域，其特征在于，燃烧区域内布置有用于容纳氯硅烷原料的容置组件，容置组件包括中心导轴、位于顶端的顶部容置架以及设置于顶部容置架下端部的底层容置架，顶部容置架以及底层容置架均包括由横截面呈Z形结构的承托基体绕中心导轴旋转一周获得的承托实体，承托基体包括围合板、托板、引流板，托板的一端固定连接围合板、另一端固定连接引流板，托板与围合板的连接位置为堆叠支撑点；位于下方的围合板的上端部抵向位于上方的堆叠支撑点；
设置于顶部容置架的围合板与中心导轴固定连接；
围合板与托板之间的区域形成原料堆放区，围合板与托板之间的夹角大于90度，托板与引流板之间的夹角小于90度，引流板的延伸方向指向位于其下端部的原料堆放区；
底层容置架设置有三个，最下面的两个底层容置架固定于燃烧区域内，底层容置架内还设置有滑动套接于中心导轴的支架。
2.根据权利要求1所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，气体发生室内设置有位于燃烧区域下端部的点火区域、位于燃烧区域上端的干燥区域。
3.根据权利要求2所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，燃烧区域与干燥区域之间设置有分隔板，分隔板上设置用于引导气流进入干燥区域的导气孔，干燥区域上也设置有引导气体进入的导气孔并且干燥区域内存放有除去气体中水分的干燥剂。
4.根据权利要求3所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，气体发生室上还设置有导气管，导气管用于将干燥后的气体导入至气体处理室内。
5.根据权利要求1所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，在气体发生室内经过干燥的气体导入至气体处理室，并由气体处理室对气体进行过滤以及吸收；气体处理室包括呈圆柱形结构的多层处理装置，多层处理装置内设置有多个气体处理组件，气体处理组件内装填有氢氧化钾溶液或者氢氧化钠溶液，经过干燥后的气体导入至多层处理装置内时，会依次与多个气体处理组件接触并且是先接触氢氧化钾溶液、然后再接触氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求5所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，气体处理组件包括聚气导板、扣板，聚气导板包括呈锥形的收窄部，收窄部的横向间距由上至下逐步增加，收窄部的下端连接有呈环形结构的水平部，水平部的另一端连接有呈竖直方向向上延伸布置的竖直部，收窄部、水平部、竖直部之间形成蓄液区域，扣板呈锥形并且开口向下布置，扣板的下端部抵向聚气导板的水平部，收窄部与扣板之间形成引导气体流动的气道，收窄部的上端设置有与气道相接通的通孔。
7.根据权利要求6所述的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，气体处理室内还设置有紧急制停元件，紧急制停元件包括活动安装于多层处理装置内并且与扣板共轴线布置的芯轴，芯轴上设置有与气体处理组件相对应的导气通道，芯轴在初始状态下，导气通道能够接通气道以及收窄部的下端，当芯轴在竖直方向上向下运动时，能够切断气道与收窄部下端的连接。
8.一种氯硅烷的碳总量检测方法，包括权利要求7所属的氯硅烷的碳总量检测系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、在燃烧区域的容置组件上导入氯硅烷原料，向点火区域内导入富氧气体并利用点火区域内产生的火焰对氯硅烷原料进行燃烧；
S2、氯硅烷原料燃烧后产生二氧化碳、氯化氢、水，混合气体向上运动并与干燥剂的作用下吸收水分；
S3、干燥后的混合气体在导气管的作用下被引导至气体处理室内；
S4、混合气体先与气体处理室内容纳有氢氧化钾溶液的气体处理组件接触，利用氢氧化钾溶液吸收二氧化碳；
S5、经过吸收二氧化碳后的气体被导入至容纳有氢氧化钠溶液的气体处理组件中，利用氢氧化钠溶液处理气体中的氯化氢；
S6、导出步骤S4中的氢氧化钾溶液，计算其质量的变化，并进行碳含量的分析。 说明书 : 氯硅烷的碳总量检测方法以及系统技术领域[0001] 本发明涉及化学品检测技术领域，特别涉及氯硅烷的碳含量检测方法以及系统。背景技术[0002] 在电子、建筑、汽车等多个行业中，氯硅烷作为一种重要的有机硅化合物原料，具有广泛的应用。其特性和应用范围在很大程度上取决于其中碳元素的含量，因此，对氯硅烷中的总碳含量进行准确测量至关重要。为了确保生产过程中的产品质量，这种测量需要在生产线上实时进行。[0003] 通常采用的一种测量方法是燃烧法，通过完全燃烧氯硅烷样品，然后测量所产生的二氧化碳的质量，以此来计算样品中的碳含量。这种方法主要用于确定氯硅烷中的碳元素质量，即其碳含量。然而，在这一过程中，燃烧氯硅烷会产生氯化氢气体和二氧化硅等副产品。由于氯化氢是一种刺激性气体，具有强烈的气味，并且吸入过量可能对呼吸系统和眼睛造成伤害，因此在检测碳含量时，还需对氯化氢气体进行收集和过滤处理，以保障操作的安全性。发明内容[0004] 为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种氯硅烷原料的充分燃烧方法，并且能够与富氧环境充分结合，提高对氯硅烷的燃烧效率，并且在吸收CO2环节，本发明设计了气体压力推进的方式进行逐步吸收，提高对CO2的吸收效率并且能够有效的避免氯化氢气体向外部溢出；而且本发明还设计有紧急制停元件，能够迅速的制止气体流动。[0005] 为实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案如下。[0006] 氯硅烷的碳总量检测系统，其包括气体发生室，气体发生室内设置有燃烧区域，燃烧区域内布置有用于容纳氯硅烷原料的容置组件，容置组件包括中心导轴、位于顶端的顶部容置架以及设置于顶部容置架下端部的底层容置架，顶部容置架以及底层容置架均包括由横截面呈Z形结构的承托基体绕中心导轴旋转一周获得的承托实体，承托基体包括围合板、托板、引流板，托板的一端固定连接围合板、另一端固定连接引流板，托板与围合板的连接位置为堆叠支撑点；位于下方的围合板的上端部抵向位于上方的堆叠支撑点。[0007] 基于本发明提供的技术方案，容置组件在热能的作用下，能够在竖直方向上发生跳动，并且在跳动的过程中，会产生间隙，高温的火焰以及热能气体就可以通过火焰对氯硅烷进行二次的燃烧，提高充分燃烧率；引流板还可以引导火焰以及高温气体的流向，引导其能够与氯硅烷充分接触。[0008] 作为本发明进一步的改进与优化，设置于顶部容置架的围合板与中心导轴固定连接；[0009] 围合板与托板之间的区域形成原料堆放区，围合板与托板之间的夹角大于90度，托板与引流板之间的夹角小于90度，引流板的延伸方向指向位于其下端部的原料堆放区。[0010] 进一步的，底层容置架设置有三个，最下面的两个底层容置架固定于燃烧区域内，底层容置架内还设置有滑动套接于中心导轴的支架。[0011] 作为本发明进一步的改进与优化，气体发生室内设置有位于燃烧区域下端部的点火区域、位于燃烧区域上端的干燥区域。[0012] 进一步的优化，燃烧区域与干燥区域之间设置有分隔板，分隔板上设置用于引导气流进入干燥区域的导气孔，干燥区域上也设置有引导气体进入的导气孔并且干燥区域内存放有除去气体中水分的干燥剂。[0013] 优选的，气体发生室上还设置有导气管，导气管用于将干燥后的气体导入至气体处理室内。[0014] 作为本发明进一步的改进与优化，在气体发生室内经过干燥的气体导入至气体处理室，并由气体处理室对气体进行过滤以及吸收；气体处理室包括呈圆柱形结构的多层处理装置，多层处理装置内设置有多个气体处理组件，气体处理组件内装填有氢氧化钾溶液或者氢氧化钠溶液，经过干燥后的气体导入至多层处理装置内时，会依次与多个气体处理组件接触并且是先接触氢氧化钾溶液、然后再接触氢氧化钠溶液。[0015] 优选的，气体处理组件包括聚气导板、扣板，聚气导板包括呈锥形的收窄部，收窄部的横向间距由上至下逐步增加，收窄部的下端连接有呈环形结构的水平部，水平部的另一端连接有呈竖直方向向上延伸布置的竖直部，收窄部、水平部、竖直部之间形成蓄液区域，扣板呈锥形并且开口向下布置，扣板的下端部抵向聚气导板的水平部，收窄部与扣板之间形成引导气体流动的气道，收窄部的上端设置有与气道相接通的通孔。[0016] 优选的，气体处理室内还设置有紧急制停元件，紧急制停元件包括活动安装于多层处理装置内并且与扣板共轴线布置的芯轴，芯轴上设置有与气体处理组件相对应的导气通道，芯轴在初始状态下，导气通道能够接通气道以及收窄部的下端，当芯轴在竖直方向上向下运动时，能够切断气道与收窄部下端的连接。[0017] 一种氯硅烷的碳总量检测方法，其包括以下步骤：[0018] S1、在燃烧区域的容置组件上导入氯硅烷原料，向点火区域内导入富氧气体并利用点火区域内产生的火焰对氯硅烷原料进行燃烧；[0019] S2、氯硅烷原料燃烧后产生二氧化碳、氯化氢、水等混合气体，混合气体向上运动并与干燥剂的作用下吸收水分；[0020] S3、干燥后的混合气体在导气管的作用下被引导至气体处理室内；[0021] S4、混合气体先与气体处理室内容纳有氢氧化钾溶液的气体处理组件接触，利用氢氧化钾溶液吸收二氧化碳；[0022] S5、经过吸收二氧化碳后的气体被导入至容纳有氢氧化钠溶液的气体处理组件中，利用氢氧化钠溶液处理气体中的氯化氢；[0023] S6、导出步骤S4中的氢氧化钾溶液，计算其质量的变化，并进行碳含量的分析。[0024] 本发明与现有技术相比，其优越性在于。[0025] 1、本发明所采用的燃烧环境为与外部环境隔绝，通过向点火区域内导入富氧气体提供燃烧环境，避免空气中的二氧化碳对实验数据产生影响；[0026] 2、将氯硅烷原料导入至容置组件上，容置组件能够利用热能产生的推力，对顶部容置架产生推动，并且火焰以及高温气体还可以通过顶部容置架、底层容置架之间的间隙对氯硅烷原料进行燃烧，实现原料的充分燃烧；[0027] 3、气体处理室内设置有能够吸收二氧化碳的氢氧化钾溶液，以及能够吸收氯化氢气体的氢氧化钠溶液；[0028] 4、气体处理室内设置有能够避免气体急需流动的紧急制停元件，可以在特殊情况下，快速的制止气体继续外漏。附图说明[0029] 图1为气体发生室与气体处理室通过导气管相连接的结构示意图。[0030] 图2为气体发生室的内部结构示意图。[0031] 图3为容置组件的内部结构示意图。[0032] 图4为顶部容置架与底层容置架相匹配的结构示意图。[0033] 图5为气体处理室的内部结构示意图。[0034] 图6为聚气导板与扣板相匹配的结构示意图。[0035] 图7为收窄部、水平部、竖直部相匹配的结构示意图。[0036] 图中标识为：[0037] 10?气体发生室；11?点火区域；12?燃烧区域；13?分隔板；14?干燥区域；15?集气罩；[0038] 20?气体处理室；210?多层处理装置；220?一级吸收室；230?二级吸收室；240?三级吸收室；250?四级吸收室；[0039] 30?容置组件；31?顶部容置架；311?围合板；312?托板；313?引流板；32?底层容置架；33?中心导轴；[0040] 40?芯轴；[0041] 50?聚气导板；51?收窄部；52?水平部；53?竖直部；54?卸料孔；55?滑动板；60?扣板。具体实施方式[0042] 如图1所示，氯硅烷的碳总量检测系统，其包括气体发生室10以及通过导气管与气体发生室10相接通的气体处理室20，液体形态的氯硅烷原料放置于气体发生室10中，通过对氯硅烷原料进行高温燃烧，燃烧后的氯硅烷会释放出的气体有二氧化碳、氯化氢、水等，燃烧后的氯硅烷还会产生二氧化硅，所产生的气体物质经过导气管的引导作用并最终进入至气体处理室20中，导入至气体处理室20中的气体依次通过氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液。[0043] 氢氧化钾溶液不与氯化氢进行反应并且只用于吸收二氧化碳，氢氧化钾与二氧化碳反应生成碳酸钾(K2CO3)，通过测量反应前后氢氧化钾溶液的质量变化，可以计算出被吸收的二氧化碳的量。由于化学反应的摩尔比是已知的，因此可以根据吸收的CO2量计算出原始样品中碳的含量。[0044] 氢氧化钠用于氯化氢气体的吸收，由于氯化氢气体是具有刺激性，并且可能会对人体造成损伤，在吸收并处理氯化氢气体时，需要格外的主要，在气体处理室20中，本发明还设计有紧急制停元件，如果发现有泄漏情况，可以快速的制止气体处理室20内气体流动。[0045] 如图2所示，气体发生室10的中间位置布置有燃烧区域12，燃烧区域12的下方为点火区域11，燃料在点火区域11内燃烧并将热能传递至燃烧区域12中，以实现放置于燃烧区域12内的氯硅烷原料进行燃烧，燃烧区域12的上端部设置有干燥区域14，干燥区域14用于去除氯硅烷燃烧后产生的气体中的水分。[0046] 具体地，燃烧区域12内设置有用于放置氯硅烷原料的容置组件30，参照附图3、4，容置组件30包括中心导轴33、位于顶端的顶部容置架31以及设置于顶部容置架31下端部的底层容置架32，顶部容置架31以及底层容置架32均包括由横截面呈Z形结构的承托基体绕中心导轴33旋转一周获得的承托实体，承托基体包括围合板311、托板312、引流板313，托板312的一端固定连接围合板311、另一端固定连接引流板313，托板312与围合板311的连接位置为堆叠支撑点；位于下方的围合板311的上端部抵向位于上方的堆叠支撑点。[0047] 更为详细地，设置于顶部容置架31的围合板311与中心导轴33固定连接。[0048] 优选地，围合板311与托板312之间的区域形成原料堆放区，围合板311与托板312之间的夹角大于90度，托板312与引流板313之间的夹角小于90度，引流板313的延伸方向指向位于其下端部的原料堆放区。[0049] 为了更好的稳定容置组件30的位置以及提高对氯硅烷原料的燃烧效果，本发明还提供了更为详细的方案，参照附图3、4，底层容置架32设置有三个，最下面的两个底层容置架32固定于燃烧区域12内，底层容置架32内还设置有滑动套接于中心导轴33的支架，在使用时，让氯硅烷原料放置于顶部容置架31以及最上面的一个底层容置架的原料堆放区内，点火区域11内产生的火焰透过点火区域11与燃烧区域12之间的贯穿孔进入至容置组件30的内腔中，在热能的作用下，会推动顶部容置架31以及最上面底层容置架沿着中心导轴33小幅度抖动，需要注意的时，在抖动过程中会，会在顶部容置架31与底层容置架之间产生间隙，高温火焰或者高温气体会从该处的间隙向外溢，并与原料堆放区内的氯硅烷原料充分接触，加速充分燃烧。[0050] 还需要补充说明的是，上述的引流板313不仅仅是用于引导上方的氯硅烷原料向位于下方的原料堆放区流动，还能够引导从间隙中溢出的高温火焰或者高温气体与下方的原料堆放区充分接触。[0051] 位于最下方的两个底层容置架用于承接从上方漏出的氯硅烷原料，假设没有下面的两个底层容置架，因为小幅度的抖动因素，从上面掉落的氯硅烷原料就会落入至燃烧区域12的槽底处，该区域不属于点火区域11有效作用范围，最终会导致原料无法充分燃烧，以至于实验数据存在较大偏差。[0052] 如图2所示，燃烧区域12与干燥区域14之间设置有分隔板13，分隔板13上设置用于引导气流进入干燥区域14的导气孔，干燥区域14上也设置有引导气体进入的导气孔并且干燥区域14内存放有除去气体中水分的干燥剂，干燥剂可以使用硫酸镁(MgSO4)；气体发生室10上还设置有位于干燥区域14上方的集气罩15，集气罩15通过导气管与气体处理室20相接通。[0053] 如图5、6所示，气体处理室20包括呈圆柱形结构的多层处理装置210，多层处理装置210内设置有多个气体处理组件，气体处理组件包括聚气导板50、扣板60，聚气导板50包括呈锥形的收窄部51，收窄部51的横向间距由上至下逐步增加，收窄部51的下端连接有呈环形结构的水平部52，水平部52的另一端连接有呈竖直方向向上延伸布置的竖直部53，收窄部51、水平部52、竖直部53之间形成蓄液区域，扣板60呈锥形并且开口向下布置，扣板60的下端部抵向聚气导板50的水平部52，收窄部51与扣板60之间形成引导气体流动的气道，收窄部51的上端设置有与气道相接通的通孔。[0054] 更为具体地，气体处理组件设置有四个，下面两个气体处理组件的蓄液区域内放置有氢氧化钾溶液，上面两个气体处理组件的蓄液区域内放置有氢氧化钠溶液；让气体能够两次与氢氧化钾溶液接触，是为了确保气体与氢氧化钾溶液充分接触，充分吸收二氧化碳；同样的，通过两次过滤氯化氢气体，可以保证对氯化氢气体的有效过滤，避免外溢。导入至气体处理室20的气体，会由下而上与多个气体处理组件进行接触。[0055] 如图5所示，四个气体处理组件由下至上依次为一级吸收室220、二级吸收室230、三级吸收室240、四级吸收室250。[0056] 为避免以外情况的发生，提高实验室环境内的安全性，气体处理室20内还设置有紧急制停元件，紧急制停元件包括活动安装于多层处理装置210内并且与扣板60共轴线布置的芯轴40，芯轴40上设置有与气体处理组件相对应的导气通道，芯轴40在初始状态下，导气通道能够接通气道以及收窄部51的下端，当芯轴40在竖直方向上向下运动时，能够切断气道与收窄部51下端的连接；紧急制停元件有以下两种更为细致的实施方式，其中第一种为最佳实施方式。[0057] 紧急制停元件的第一种实施方式。[0058] 芯轴40与一级吸收室220、三级吸收室240的扣板60之间活动连接，芯轴40与二级吸收室230、四级吸收室250的扣板60之间通过键连接；二级吸收室230、四级吸收室250的水平部52上设置有卸料孔54并且水平部52上滑动设置有与卸料孔54相匹配的滑动板55，扣板60与滑动板55相连接。[0059] 在转动芯轴40时，二级吸收室230、四级吸收室250内的扣板60会发生同步转动，并且一级吸收室220、三级吸收室240的扣板60不发生转动，从而使得滑动板55与卸料孔54分离，二级吸收室230内的氢氧化钾溶液会流入至一级吸收室220内，四级吸收室250内的氢氧化钠溶液会流入至三级吸收室240内，此时，只需要打开与一级吸收室220、三级吸收室240的蓄液区域相接通阀门，即可向外导出溶液并进行碳元素的测定。[0060] 在该实施例中，芯轴40的旋转作用力不向一级吸收室220、三级吸收室240的扣板60传递，一级吸收室220、三级吸收室240的扣板60能够沿芯轴40的轴线方向发生跳动。[0061] 紧急制停元件的第二种实施方式。[0062] 与第一种实施方式不同的是，芯轴40与四个气体处理组件的扣板60均通过键连接。

专利地区：安徽

专利申请日期：2023-12-11

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN117589922B