Способ приготовления многокомпонентных газовых смесей

Изобретение относится к приготовлению многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано в лазерной технике, химической промышленности, в частности для приготовления смеси из перфторалкилиодида и буферных газов и последующего заполнения различных рабочих емкостей. Способ включает напуск в рабочую емкость компонентов. Часть компонентов напускают при непрерывном контроле парциального давления. Исходя из соотношения количества компонентов (в процентах от общего объема смеси) и суммарного давления смеси, рассчитывают массы отдельных компонентов. Для приготовления смеси используют промежуточный предварительно вакуумированный баллон с известным объемом и массой. Первоначально в баллон напускают рабочую компоненту, которая находится в жидкой фазе, с его последующим взвешиванием, а напуск в баллон второй и последующих газовых компонентов проводят при непрерывном контроле парциального давления напускаемого газа с учетом коэффициента сжимаемости. Массы второй и последующих газовых компонентов контролируют с помощью взвешивания баллона с приготовленной в нем смесью, далее выпускают предварительно приготовленную смесь из баллона в вакуумированную рабочую емкость. Технический результат состоит в повышении производительности. 1 ил.

 

Изобретение относится к приготовлению многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано в лазерной технике, химической промышленности, в частности для приготовления смеси из перфторалкилиодида и буферных газов и последующего заполнения различных рабочих емкостей.

Известен способ приготовления многокомпонентных газовых смесей (патент RU №2097117, опубл. 27.11.97) путем смешивания входящих в них компонентов, причем компоненты вводят в рабочую емкость при непрерывном контроле давления Рсм и температуры Тсм до их совпадения со значениями заданной термодинамической характеристики Рсм=F(Tсм), где Рсм - давление насыщенных паров, Тсм - температура смеси.

Недостаток данного способа - невозможность приготовления газовой смеси в том случае, если некоторые из компонентов в зависимости от температуры могут переходить в жидкое состояние, что не позволяет производить напуск при непрерывном контроле парциального давления.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является изобретение по патенту RU №2310825, опубл. 20.11.2007. Способ приготовления многокомпонентной смеси для градуировки газоанализаторов в массовых единицах концентрации анализируемого компонента (рабочее вещество) заключается во введении заданного количества рабочего вещества в предварительно провакуумированную герметичную рабочую емкость, смешении его с газом-разбавителем и вытеснении полученной смеси к градуируемому газоанализатору. К герметичной рабочей емкости подключают с возможностью изолирования от нее колбу известной вместимости, которую предварительно вакуумируют и измеряют массу, рассчитывают величину давления, обеспечивающего достижение заданной массовой концентрации рабочего вещества при температуре, равной температуре окружающей среды. Рабочее вещество вводят в совмещенный объем рабочей емкости и колбы до рассчитанного давления, затем колбу отсоединяют от емкости и взвешивают ее, определяя массу колбы с рабочим веществом, после чего рассчитывают истинное значение массовой концентрации. После определения массовой концентрации в рабочую емкость добавляют газ-разбавитель при контроле парциального давления.

Недостатком данного способа является то, что приготовление смеси при напуске компонентов непосредственно в рабочую емкость потребует большого количества времени, поскольку переход компонента из жидкой в газовую фазу достаточно длительный. В случае контроля заполнения по изменению парциального давления, напуск компонент должен проводиться с учетом сжимаемости газа.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение производительности за счет уменьшения времени напуска многокомпонентной смеси в рабочую емкость.

В способе приготовления многокомпонентных газовых смесей путем напуска в рабочую емкость компонентов, причем часть компонентов напускают при непрерывном контроле парциального давления, новым является то, что исходя из соотношения количества компонентов (в % от общего объема смеси) и суммарного давления смеси рассчитывают массы отдельных компонентов, для приготовления смеси используют промежуточный предварительно вакуумированный баллон с известным объемом и массой, причем первоначально в баллон напускают рабочую компоненту, которая находится в жидкой фазе с его последующим взвешиванием, а напуск в баллон второй и последующих газовых компонентов проводят при непрерывном контроле парциального давления напускаемого газа с учетом коэффициента сжимаемости, массы второй и последующих газовых компонентов контролируют с помощью взвешивания баллона с приготовленной в нем смесью, далее выпускают предварительно приготовленную смесь из баллона в вакуумированную рабочую емкость.

Использование промежуточного баллона дает ряд преимуществ. Предварительная подготовка смеси позволит с высокой точностью получить нужную концентрацию веществ в смеси, также время напуска из промежуточного баллона мало (при заполнении больших объемов). С помощью данного способа достигается высокая однородность смеси практически сразу после напуска, что не возможно в случае последовательного заполнения больших емкостей.

Весовой метод позволяет производить напуск газовых компонентов как в жидкой, так и в газовой фазе, однако требует достаточно больших временных затрат. Способ парциальных давлений основан на законе Дальтона для идеального газа и не требует много времени, в нашем случае конечное давление велико, поэтому необходимо принимать во внимание сжимаемость реального газа. Коэффициент сжимаемости газа берется из справочной литературы.

Для отработки данного метода приготовления смеси использовались баллон из нержавеющей стали объемом ~1 литр и рабочая емкость (лазерный объем) объемом 265 л. Запас смеси в баллоне должен обеспечить в объеме рабочей емкости давление смеси на уровне 120 Торp при следующем составе: n-C3F7I (в баллоне будет находиться в жидкой фазе) и Xe (в газовой фазе) с содержанием n-C3P7I ~12% (в % от общего объема смеси). На основе этих исходных параметров рассчитывались массы компонентов, которые нужно напускать в баллон.

Исходя из соотношения количества компонентов N1:N2:…:Ni (% об.) и суммарного давления смеси PΣ (мм рт.ст.) рассчитывались массы отдельных компонентов:

G i = P Σ N i 100 ρ i V 760

где: Gi - масса i-компоненты в г;

PΣ - суммарное давление смеси (мм рт.ст.);

Ni - концентрация i-компоненты (% об.);

ρi - удельный вес i-компоненты при нормальных условиях (20°C; 101,3 КПа или 760 мм рт.ст.);

V - объем (л).

Удельный вес i-компоненты ρi берется из справочной литературы. В частности, при нормальных условиях удельный вес ксенона составляет ρXe=5,896 г/л.

После расчета массы рабочего вещества определялось количество жидкой фазы, которая подается в баллон с помощью дозатора с известной ценой деления г/л с последующим взвешиванием.

Буферные газы заполнялись в баллон при непрерывном контроле парциального давления напускаемого газа с учетом коэффициента сжимаемости.

Расчет запаса газовых компонентов в баллоне производится исходя из условия, что при перенапуске в рабочий объем лазера все компоненты будут находиться в газообразном состоянии при заданной температуре.

Массы отдельных компонентов контролировались с помощью взвешивания, точность которого составляла ±0,03 г.

По результатам взвешивания определялась концентрация отдельных компонент в смеси по формуле:

N i = G i M i G i M 1 + G 2 M 2 + + G i M i

где: Mi - молекулярная масса i-компоненты.

На Фиг.1a) представлена принципиальная схема отработки напуска смеси в рабочую емкость, где:

1 - насос;

2, 3, 4, 7 - вентиль;

5 - баллон со смесью;

6 - вакуумметр образцовый;

8 - преобразователь манометрический ПМТ-4М;

9 - вакуумметр термопарный ВТ-3

и б) схематическое распределение газовой и жидкой фаз в баллоне.

С помощью данной схемы проведена экспериментальная отработка способа приготовления газовой смеси на основе перфторалкилиодида (C3F7I) и буферного газа (Xe). Суммарное давление газовой смеси в емкости равно 120 Торp, процентное содержание первой компоненты 12%. Проверка состава смеси в емкости осуществлялась методом газовой хроматографии из точки 1 и 2. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты газохроматографического анализа проб газовой смеси.
Время выдержки смеси во внутреннем объеме макета после напуска точка 1/точка 2 Содержание первой компоненты в смеси, % об. Изменение состава смеси, %
Точка отбора пробы
у торца (1) по центру (2)
15/15 мин 12,3 12,2 1
10/15 мин 12,4 12,5 1
23/30 мин 12,2 12,1 1
10/15 мин 12,3 12,3 1
22/30 мин 11,7 11,6 3
200 часов 11,8 11,7 2
15/15 мин 11,5 11,3 3

Таким образом, отработан способ приготовления многокомпонентной газовой смеси в рабочей емкости, позволяющий приготавливать смеси с точностью содержания рабочего вещества на уровне ±3%.

Способ приготовления многокомпонентных газовых смесей путем напуска в рабочую емкость компонентов, причем часть компонентов напускают при непрерывном контроле парциального давления, отличающийся тем, что исходя из соотношения количества компонентов (в % от общего объема смеси) и суммарного давления смеси рассчитывают массы отдельных компонентов, для приготовления смеси используют промежуточный предварительно вакуумированный баллон с известным объемом и массой, причем первоначально в баллон напускают рабочую компоненту, которая находится в жидкой фазе с его последующим взвешиванием, а напуск в баллон второй и последующих газовых компонентов проводят при непрерывном контроле парциального давления напускаемого газа с учетом коэффициента сжимаемости, массы второй и последующих газовых компонентов контролируют с помощью взвешивания баллона с приготовленной в нем смесью, далее выпускают предварительно приготовленную смесь из баллона в вакуумированную рабочую емкость.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области разработки биокатализаторов, предназначенных для использования в составе биологических фильтров для очистки газов, и может быть использовано для проведения лабораторных экспериментов с образцами биокатализаторов, осуществляющих удаление из воздуха летучих компонентов натурального табачного сырья, а также для создания селективных условий в процессе выделения и исследования микроорганизмов, составляющих биологически активную компоненту данного типа биокатализаторов.

Изобретение относится к смесителям газов и может использоваться для получения смеси газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, и при необходимости для изменения состава газовой смеси в процессе работы.

Изобретение относится к устройству для непрерывного смешивания извлеченного из хранилища природного газа с кислородом в горючий газ для нагревания находящегося под давлением природного газа перед его расширением или после него.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретно - к методам приготовления газовых смесей, предназначенных для проверки функционирования газосигнализаторов на угарный газ в процессе их эксплуатации.

Изобретение относится к конструкции газосмесительной камеры для приготовления градуировочных газовых смесей заданного состава. .

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретно к методам изготовления газовых смесей, предназначенных для проверки функционирования газосигнализаторов в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к перемешивающему устройству для двух газов/паров и может использоваться, в частности, для смешивания этилбензола и пара при высокой температуре в установках получения стирола.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения синтез-газа. .

Изобретение относится к смесителям газов и может использоваться для получения смеси газов, используемой в качестве защитной среды в процессах сварки, в качестве дыхательной смеси при погружении на большие глубины или при необходимости изменения состава газовой смеси в процессе работы.

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано для ввода одоранта в поток газа, необходимого для обеспечения безопасности транспортировки газа по газопроводу.

Изобретение относится к смешивающему устройству для смешивания первого газа со вторым газом, причем этот второй газ является коррозионным по отношению к смешивающему устройству. Смешивающее устройство содержит направляющую часть для первого газа, имеющую вход направляющей части для первого газа и выход направляющей части для первого газа, направляющую часть для второго газа, имеющую вход направляющей части для второго газа и выход направляющей части для второго газа, причем выход направляющей части для второго газа расположен в направляющей части для первого газа так, что первый газ и второй газ смешиваются, и направляющую лопасть, сконфигурированную для обеспечения вихревого движения в первом газе. Кроме того, раскрыт соответствующий способ. Изобретение обеспечивает смешивающее устройство, позволяющее газам смешиваться, а температуре второго газа повышаться так, что внутренняя поверхность внешней направляющей части для первого газа не разъедается вторым газом, что снижает необходимость в футеровке и покрытиях на внутренней поверхности направляющей части для первого газа, а также обеспечивает улучшение смешивания двух газов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к техническим средствам оценки качества воздушной среды обитания человека. Предложенная аэрозольная камерная установка содержит формирователь 1 аэрозольных потоков, соединенный пневмомагистралью с генератором аэрозольного потока. В верхней части формирователя 1 расположены три выходных патрубка канальных аэрозольных потоков, каждый из которых соединен со смесителем 2 канальным аэродисперсных потоков, связанным с парой динамических подканалов 3. Каждый из динамических подканалов 3 содержит посадочные пеналы для лабораторных животных. Внутри формирователя 1 аэрозольных потоков соосно размещен рассекатель воздушных потоков. Через центр рассекателя вертикально проходит ось воздушного вентилятора с лопастями, расположенными в горизонтальной плоскости в нижней части рассекателя потоков. Изобретение обеспечивает улучшение технико-экономических показателей и уменьшение габаритов конструкции. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам дозированного ввода жидких испаряющихся реагентов в поток газа и может быть использовано в газовой промышленности для одоризации природного газа. Cпособ включает разделение газа на потоки, направляемые потребителям, и часть, направляемую в испарительное устройство, где насыщается парами одоранта и получают газ, насыщенный одорантом, который смешивают с потоками, направляемыми потребителям, пропорционально их расходу. Измеряют расход потоков, направляемых потребителям, и рассчитывают суммарный расход газа. Весовой расход одоранта в поток части газа устанавливают, изменяя скорость уменьшения веса испарительного устройства в зависимости от суммарного расхода газа. Для обеспечения непрерывности процесса используют два испарительных устройства, в одном из которых восполняют израсходованный одорант, а в другом получают газ, насыщенный одорантом. Техническим результатом является упрощение способа, повышение точности дозирования одоранта и одоризация нескольких потоков газа. 1 ил.

Изобретение относится к способам дозированного ввода жидких реагентов в поток газа и может быть использовано в газовой промышленности для одорирования газа, транспортируемого по газопроводу. Способ одорирования газа включает измерение расхода одорируемого газа, насыщение части газа парами одоранта в испарительном узле одного из двух испарительных устройств и смешение с остальным газом. Каждое из испарительных устройств включает расходную емкость, узел насыщения и устройство взвешивания, при этом одно испарительное устройство находится в стадии дозирования одоранта, а второе - в стадии восполнения израсходованного одоранта. Узел насыщения периодически или непрерывно пополняют жидким одорантом из расходной емкости, а испарительное устройство непрерывно взвешивают. Дозировку подачи одоранта осуществляют путем регулирования расхода газа, насыщенного парами одоранта, с помощью регулируемого клапана, управляемого сигналом, выдаваемым системой управления, в результате обработки данных по расходу одорируемого газа и изменению во времени веса испарительного устройства. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение точности дозирования одоранта, исключение использования газоанализатора. 1 ил.

Изобретение относится к смешивающим устройствам и может быть применено для смешения потоков текучей среды, в частности газов или жидкостей, в различных отраслях промышленности и преимущественно в нефтепереработке и нефтехимии, газовой и энергетической промышленности. Смешивающее устройство для потоков текучей среды содержит камеру смешения, соединенные с ней по меньшей мере две коаксиально размещенные цилиндрические трубы, по которым потоки текучей среды поступают на смешение, завихритель, установленный по меньшей мере в одной из труб, и штуцер для вывода смеси, диаметр камеры смешения более чем в 1,7 раза превышает диаметр внешней из труб, а соотношение между длиной камеры смешения и ее диаметром больше или равно 1,5. При этом завихритель установлен с возможностью подвода закрученного потока на вход камеры смешения с интенсивностью, определяемой из отношения момента количества движения потока текучей среды к осевому количеству движения потоков на входе в камеру смешения, которое равно или больше 0,7. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности смешения подаваемых потоков текучей среды. 3 ил.

Изобретение относится к смешиванию текучих сред. Устройство содержит полый трубчатый основной корпус (41) для смешивания первой (G4) и второй (G5) текучих сред внутри него, первый впускной порт, предусмотренный в верхней по потоку части основного корпуса (41), через который протекает первая текучая среда (G4), способствующий смешиванию корпус (38) трубчатой формы, расположенный внутри основного корпуса (41) и имеющий продольную ось (С1), проходящую в направлении, согласованном с направлением потока первой текучей среды (G4), причем противоположные концы способствующего смешиванию корпуса оставлены открытыми, и второй впускной порт (45), предусмотренный в периферийной стенке основного корпуса, через который протекает вторая текучая среда (G5) в направлении наружной периферийной стенки способствующего смешиванию корпуса (38). Первая текучая среда (G4) протекает снаружи и внутри способствующего смешиванию корпуса (38). Изобретение обеспечивает однородное смешивание и позволяет снизить потери давления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх