Способ определения газонасыщения жидкости и устройство для его реализации

Группа изобретений может быть использована в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, в которых процесс протекает при высоком давлении и высокой температуре. Способ определения газонасыщения жидкости может быть использован для контроля гетерогенно-каталитических реакций, протекающих при высоком давлении и температуре, таких, например, - реакции гидрирования, окисления. Способ определения газонасыщения реализуется с помощью устройства, состоящего из пробоотборника и измерительного прибора. Пробоотборник включает в себя входной вентиль 1 точной регулировки, капилляр 2, калибровочную микроемкость 3 и выходной вентиль 4 точной регулировки. Измерительный прибор включает в себя мерную бюретку 5, внутреннюю трубку 6, измерительную трубку 7, вспомогательную емкость 8. Входной вентиль 1 точной регулировки плавно открывают, при этом жидкость, насыщенная газом, через капилляр 2 заполняет калибровочную микроемкость 3. Входной вентиль закрывают и плавно открывают выходной вентиль точной регулировки, жидкость под собственным давлением вытекает и попадает в мерную бюретку 5 измерительного прибора. При дросселировании жидкости происходит разделение пробы на газовую и жидкую составляющие и снижение температуры пробы до комнатной. Выделившийся из жидкости газ поступает через внутреннюю трубку 6 в верхнюю часть измерительной трубки 7 и выдавливает запорную жидкость из кольцевого пространства во вспомогательную емкость 8. По разности исходного и конечного уровней запорной жидкости определяют объем газовой составляющей, а объем жидкости измеряют в мерной бюретке. Обеспечивается упрощение конструкции устройства и способа отбора проб, повышение точности определения количества растворенного газового компонента в жидком реагенте, находящемся под высоким давлением, точности определения жидкой компоненты пробы, возможность контроля скорости протекания реакции. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, в которых процесс протекает при высоком давлении и высокой температуре. Способ определения газонасыщения жидкости может быть использован для контроля концентрации растворенного газообразного реагента в жидком реагенте, при проведении гетерогенно-каталитических газожидкостных реакций, протекающих при высоком давлении и температуре, например - реакции гидрирования, окисления и некоторые другие.

Известны устройства для отбора проб газов высокого давления (пат. РФ №2152017, G01N 1/22), (пат. РФ №2193178, G01N 1/22), применяемые в ракетно-космической технике, авиации, машиностроении и др. отраслях промышленности. Особенностью устройств является то, что они позволяют отбирать пробы только газов из магистралей высокого давления.

Известно устройство для отбора проб из трубопровода (пат. РФ 105399, G01N 1/10), применяемое в нефтедобываемой промышленности. Особенностью устройства является то, что оно предназначено для отбора проб жидких углеводородов, транспортируемых под высоким давлением.

В процессе патентного поиска не выявлено заявок, в которых был бы предложен способ определения газонасыщения жидкостей при проведении газожидкостных реакций.

Перед авторами стоит задача: разработать способ определения газонасыщения жидкости и устройство для отбора проб жидкости, насыщенной газом, находящейся под высоким давлением (10-15 МПа), разделить их и измерить количество компонентов пробы.

Поставленная задача реализуется с помощью устройства для определения газонасыщения жидкости (фиг.). Устройство состоит из пробоотборника и измерительного прибора. Пробоотборник включает в себя входной вентиль точной регулировки 1, капилляр 2, калибровочную микроемкость 3 и выходной вентиль точной регулировки 4, измерительный прибор включает в себя мерную бюретку 5, внутреннюю трубку 6, измерительную трубку 7, заполненную запорной жидкостью, вспомогательную емкость 8.

С учетом того, что отбор проб производится из реактора высокого давления, применяются вентили точной регулировки высокого давления, игольчатой конструкции, а между входным вентилем точной регулировки 1 и калибровочной микроемкостью 3 установлен капилляр 2 для того, чтобы предотвратить гидроудар при заполнении микроемкости 3.

Способ определения газонасыщения жидкости и отбора проб осуществляется следующим образом: нормальное положение вентилей 1 и 4 пробоотборника - закрытое; входной вентиль точной регулировки 1, установленный на штуцере реактора, плавно открывают, при этом жидкость, насыщенная газом, через капилляр 2 заполняет калибровочную микроемкость 3, затем входной вентиль 1 закрывают; выходной вентиль точной регулировки 4 плавно открывают, жидкость, насыщенная газом, под собственным давлением вытекает и попадает в мерную бюретку 5 измерительного прибора. При дросселировании жидкости происходит разделение пробы на газовую и жидкую составляющие и снижение температуры пробы до комнатной. Выделившийся газ поступает через внутреннюю трубку 6 в верхнюю часть измерительной трубки 7 и выдавливает запорную жидкость из кольцевого пространства во вспомогательную емкость 8. По разности исходного и конечного уровней запорной жидкости определяют объем газовой составляющей, а объем жидкости измеряют в мерной бюретке 5. Поскольку отбор проб осуществляется через калибровочную микроемкость, то объем жидкости в мерной бюретке будет практически постоянным.

После каждого отбора проб жидкость сливают из мерной бюретки 5, при этом избыточное давление газа в измерительной трубке 7 снимается удалением газа через внутреннюю трубку 6.

К достоинствам способа можно отнести несложность конструкции устройства, простоту и быстроту отбора проб, минимальное количество отбираемых реагентов, не нарушающее технологический процесс.

Техническим результатом изобретения является возможность комфортного и безопасного отбора проб, точное определение количества растворенного газового компонента в жидком реагенте, находящемся под высоким давлением (10-15 МПа), точное определение количества жидкой составляющей пробы, которые в дальнейшем могут быть использованы для контроля протекания газожидкостных реакций и для расчета химических реакторов.

Таким образом, поставленная задача решена.

1. Способ определения газонасыщения жидкости, включающий отбор проб жидкости, отличающийся тем, что позволяет определять объем газовой составляющей жидкости, находящейся под высоким давлением 10-15 МПа, для чего через входной вентиль точной регулировки и капилляр отбирают пробу жидкости в калибровочную микроемкость, входной вентиль закрывают, затем плавно открывают выходной вентиль точной регулировки, жидкость с растворенным газом под собственным давлением вытекает и попадает в мерную бюретку, при дросселировании жидкости происходит разделение на газовую и жидкую составляющие и снижение температуры пробы до комнатной, газ поступает через внутреннюю трубку в верхнюю часть измерительной трубки, выдавливая запорную жидкость из кольцевого пространства во вспомогательную емкость, по разности исходного и конечного уровней запорной жидкости определяют объем газовой составляющей, а объем жидкости измеряют в мерной бюретке.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее вентили точной регулировки, калибровочную микроемкость, мерную бюретку, внутреннюю трубку, измерительную трубку, вспомогательную емкость, отличающееся тем, что дополнительно установлен капилляр между входным вентилем точной регулировки и калибровочной микроемкостью.