Способ определения эффективности массообменных устройств

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09l (И) 3+9 В 01 D 3 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 337521 1/23-26: . (22) 04.01.82 (46) 23. 05. 83. Бюл, 9 19 (72)В, С. Мельников, Е. Л. Листов, Ю. К. Молоканов.и С. A. Круглов (54) (573 1. СПОСОБ ОПРВДЯЛВНИЯ ЭффвкТИВНОСТИ ИАССООБИЕННЫХ УСТРОЙСТВ, включающий ввод на массообменное устройство рабочего газа и рабочей жидкости, предварительно смешанных а растворимым:газом, вывод с массообменного устройства рабочего газа и рабочей жидкости, отбор проб рабочей жидкости и рабочего .газа при вводе и выводе с массообмениого устройства, отличающийся тем, что, с целью повяаения точности и уменьшения времени определения эффективности, пробы рабочего газа, отбираемые при вводе и выводе с (71) Московсхий Ордена:Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени институт нефтехимической и газовой .промышленности им. И.М.Губкина (53)66.012»52(088.8) (56)1. Tray -ЕЫесхепсхез in Distillation Columns. Final Reports of

Research Commitee. American In:stiсцае

of Chemical Епя1пеетз, 1960, V. II:, р. 97.-109. массообменного устройства, приводят в равновесное состояние путем мас. сообмена с замкнутыми объемами рабочей жидкости при .температуре. в пре« делах между температурой рабочего газа и рабочей жидкости при вводе их на массообменное устройство .и давлении в пределах-между давлением на выводе .и давлением на-вводе рабочего газа на массообмецноЕ устройство, измеряют в замкнутых объемах рабочей жидкости ионные показатели и определяют эффективность массообменного устройства по жидкости и газу по соотношению ионных показателей рабочей жидкости при вводе и выводе с массообменного устройства Е . и ионных показателей замкнутых объемов рабочей жидкости.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что температуру приводимых в равновесие рабочего газа и замкнутых объемов рабочей жидко- Я сти устанавливают путем теклообмена с рабочей жидкостью, выводимой с массообменного устройства.

3. Способ по и. 1, о .т л и ч аю шийся тем, что пробы рабо-. чего газа после массообмена с замкну тыми объемами рабочей -mapxocem и про бы рабочей жидкости непрерывно sosвращают s места отбора при вводе и выводе с массообменного устройства.

1018671

Изобретение относится к способам определения эффективности ректификационного и абсорбционного оборудования тарельчатого и насадочного типов и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и смежных отраслей промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ определения эффективности массообменных устройств, включающий ввод на массообменное устройство рабочего газа и рабочей жидкости, предварительно смешанных с растворимым газом в количестве, более чем в 20 раз превышаю- 15 щем равновесное содержание при температуре и давлении на массообменном устройстве, вывод с массообменного устройства рабочего газа и рабочей жидкости, отбор проб рабочей жидкости20 и рабочего газа при вводе и выводе с массообменного устройства, измерение концентрации растворимого газа в пробах методом титрования и определение эффективности по жидкости и по газу из соотношений концентраций растворимого газа в пробах рабочей жидкости на вводе и выводе и концентраций растворнмога газа в пробах рабочего газа на вводе и выводе с массообменного устройства f1 ).

К недостаткам известного способа относится низкая точность и большая длительность определения эффективности. Низкая точность обусловлена воэможностью потери растворимого газа при отборе и анализе проб из-за его большого содержания. Из-за большого содержания растворимого газа на точность определения эффективности существенно сказывается ряд случайных40 факторов ошибок, например изменение давления и температуры рабочего газа и рабочей жидкости на массообменном устройстве и при отборе и анализе проб, взаимодействие рабочей жидкости и ра 45 бочего газа и окружающей средой и обо рудованием. Большое время и трудоемкость определения. эффективности связаны с необходимостью специальной подготовки пробоотбориого оборудования перед каждым измерением концентраций и с трудоемкостью метода титрования. Определенное время затрачивается на предварительное смешение большого количества растворимого газа с рабочей жидкостью и рабочим газом.

Кроме того, способ отличается большим расходом химических реагентов для титрования и растворимого газа. Отбор проб в известном способе нарушает режим работы массообменного устройства и, следовательно, также снижает точность определения эффективности.

Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени оп -зделейия эффективности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу на массообменное устройство вводят рабочий газ и рабочую жидкость, предварительно смешанные с растворимым газом, осуществляют вывод с массообменного устройства рабочего газа и рабочей жидкости, производят отбор проб рабочей жидкости и рабочего газа при вводе и выводе с глассообменного устройства, дополнительно. приводят путем массообмена в равновесное состояние пробы рабочего газа, отбираемые при вводе и выводе с массообменного уст ройства, с замкнутыми объемами рабочей жидкости при:температуре в пределах между температурой рабочего газа и рабочей жидкости при вводе их на массообменное устройство и давлении в пределах между давлением на выврде и давлением на вводе рабочего газа на массообменное устройство, измеряют в замкнутых объемах рабочей жидкости ионные показатели и определяют эффективность массообменного устройства по жидкости и газу по соотношению ионных показателей рабочей жидкости при вводе и вывсде с массообменного устройства и ионных показателей замкнутых объемов рабочей жидкости, кроме того, устанавливают температуру приводимых в равновесие рабочего газа и замкнутых объемов рабочей жидкости путем теплообмена с рабочей жидкостью, выводимой с массообменного устройства, и непрерывно возвращают пробы рабочего газа после массообмена с замкнутыми объемами рабочей жидкости и пробы рабочей жидкости в места отбора при вводе и выводе с массообменного устройства.

На чертеже изображена схема реализации способа определения эффектив- ности массообменных устройств.

Схема содержит массообменное устройство 1, линии ввода 2 рабочей жидкости, вывода 3 рабочей жидкости, ввода 4 рабочего газа вывода 5 рабочего газа, подачи 6 растворимого газа иа предварительное смещение с рабочей жидкостью, подачи 7 растворимого газа на предварительное смешение с рабочим газом 7, отбора проб рабочей жидкости при вводе 8 и при выводе 9, отбора проб рабочего газа при вводе 10 и при выводе 11, возврата проб рабочей жидкости в места отбора при вводе 12 и при выводе 13, возврата проб рабочего газа s места отбора при вводе 14 и при выводе 15, дополнительные массообменные устройства 16 и 17, ячейку иономера 18, электроды 19, иономер 20, микропроцессоро21, цифропечатающее устройство

22, управляемые краны 23-31,,линию

32 управления, линии 33 и 34 циркуляции замкнутых объемов рабочей жид1018671 кости, теплообменники 35-40, газодувки 41 и 42, насос 43, вывод 44 рабочей жидкости в теплообменники.

Способ осуществляют следующим образом.

На массообменное устройство 1 вводят рабочую жидкость по линии 2 и рабочий газ по линии 4, Причем, либо .рабочий гаэ, либо рабочую жидкость предварительно смешивают с рас творимым газом, который подают либо по линии 7, либо по .линии 6. По линиям 3 и 5 с массообменного устройства выводят рабочую жидкость и рабочий газ. По линиям 8 и 9 отбирают пробы рабочей жидкости при вводе и выводе с массообменного устройства.

Газодувками 41 и 42 непрерывно отбирают пробы рабочего газа и по линиям 11 н 10 направляют их в допол нительные массобменные аппараты 17 29 и 16, где путем массообмена пробы рабочего газа приводят в равновесие с замкнутыми объемами рабочей жидКОСТИ е

В ячейке 18 электродами 19 ноно- 25 мера 20 измеряют ионный показатель рабочей жидкости,. пробы которой подают насосом 43. При этом микропроцессор 21.через заданные промежутки времени путем открытия крана 30 на- Зп правляет в ячейку иономера пробу рабочей жидкости с ввода ее на массообменное устройство, а путем открытия крана 31 — пробу с вынода. ИзмеРяют ИОнный пОказатель замкнутых З5 объемов рабочей жидкости. При этом микропроцессор 21 открывает краны 28 и 23 и замкнутый объем рабочей жидкости циркулирует, через дополнительное массообменное устройство 16, насос 43 и ячейку иономера 18. Аналогично при открытии микропроцессором кранов 27 и 24 замкнутый объем рабочей жидкости циркулирует через дополнительное массообменное устройство

17, насос 43 и ячейку иономера 18. 45

Измеренные значения ионных показателей микропроцессор 21 использует для определения эффективностей из соотношений ех-р выл рХех рХвых 50 р 3

1" 10

Хех РX ss>x., рХ эх РХ ых где F, F - эффективность по жидкости и газу; 55 рХ „ рх — ионные показатели рабочей

ЭХ мыл жидкости при вводе и выводе с массообменного устройствами рХ „,pX - ионные показатели замкнуых тых объемов рабочей жидкости.

Значение эффективности массопереда. чи по жидкости и газу регистрирует цифропечатающее устройство 22. Э до- - полнительных массобменных устройствах65

16 и 17 поддерживают температуру в пределах между температурой рабочего газа и рабочей жидкости при= вводе их на массообменное устройство 1 и давление в пределах между давлением на выводе и давлением на вводе рабочего газа на массообменное устройство 1. Для установления температуры используют теплообменники 35 и 36, которыми снабжены линии 11 и 10 отбора проб рабо чего газа, теплосбменники 37 и 38, установленные в дополнительных массо обменных устройствах 16 и 17, теплообменник 40 на линии подачи рабочей жидкости в ячейку иономера и теплообменник 39, которым снабжена ячейка иономера 18. B качестве теплоносителя в теплообменниках Используют либо жидкость, подаваемую из термостата, либо рабочую жидкость из вывода 44 с массообменного устройства.

Положение вывода 44 на массообмен-. ном устройстве определяется местом, где температура рабочей жидкости достаточна для требуемого теплообмена.

Пробы рабочего газа после массообмена с замкнутыми объемами рабочей жидкости и пробы рабочей жидкости либо. выводят из системы, либо непрерывно возвращают в места отбора при вводе и выводе с массообменного устройства по линиям 12-15. При возврате проб рабочей жидкости микропроцессор 21 . открывает краны 25 и 26.

То,.что пробы рабочего газа приводят в равновесие с замкнутыми объемами рабочей жидкости, в совокупности с определением эффективности из укаэанных соотношений, позволяет учесть равновесные содержания растворимого газа и тем самым существенно повысить точность определения эффективности. Измерение ионного показателя позволяет непрерывно определять содержание растворимого газа без изменения химического состава проб, что с одной стороны., позволяет уменьшить расход растворимого газа, исключить тем самым случайные факторы, влияющие на точность определения эффективности, существенно сократить время определения эффективности, с другой стороны, позволяет непрерывно возвращать пробы в места отбора и тем самым исключить ошибки определения эффективности из-за нарушения режима работы массообменного устройства. Поддержание температуры и давления в указанных пределах для замкнутых объемов рабочей жидкости обеспечивает измерение ионного показателя при рабочих условиях на массообменном устройстве и тем самым повышает точность определения эффективности.

То, что температуру устанавливают путем теплообмена с рабочей жидкостью, выводимой с массообменного устройства, обеспечивает изменение этой темпера-"

1018б71

Способ

Показатели предлагаемый

80

3 + 10

15 + 30

500 туры вместе с изменением температуры на массообменном устройстве, т.е. исключает ошибку определения эффективности из-за разных температур.

Средняя относительная погрешность определения эффективности, В

Повторяемость ре-. зультатов с точностью + 3%, В

Время одного определения с учетом времени на вспомогательные операции, мин минимальный расход растворимого газа: на рабочую жидкость, мг/л

Таким образом, предлагаемый спосо6 существенно повышает точность

Результаты испытаний, направлен . ные на сопоставление предлагаемого и известного способов, приведены в таблице. и уменьшает время. определения эффективности.

1018671

Составитель В. Синеокий

Техред И. ГайдУ

Редактор Н. Гунько:

Корректор О. Билак. Эакаэ 3560/5

Филйал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 тираж аеВ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио деЛам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5