一种减压气液平衡测定系统的制作方法

本发明涉及热力学数据测定领域，尤其涉及一种减压气液平衡测定系统。

背景技术：

气液平衡数据是工业精馏技术、模拟计算、计算机辅助设计、物性估算及化工工艺流程设计改进的基础。随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。在热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。按压力分，有常压、减压和高压汽液平衡的测定。

针对常压下沸点较高的液体混合物往往是在减压条件下进行精馏，因此工业上常会遇到减压精馏的问题。进行减压精馏塔的模拟和设计，其减压气液平衡数据不可或缺。在减压气液平衡数据的测定过程中，一旦真空度较高（如-90 kPa）会造成手工针筒取样困难，而且会一定量空气进入平衡釜造成数据不准确的情况。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种减压气液平衡测定系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种减压气液平衡测定系统，包括：气体钢瓶1，其上部设置有气体出口；液相取样罐4和气相取样罐9，两者结构一致，其上部设置有气体口、样品进口，其下部设置有样品出口；可调电源7，其设置有电压输出端；减压稳压罐11，其上部设置有进气口、出气口和真空表12；减压缓冲罐13，其上部设置有第一进气口、第二进气口、出气口，其下部设置有泄压口；旋片式真空泵17，设置有进气口和排气口；气液平衡装置6，由气液平衡釜61、精密水银温度计62、电加热棒63、玻璃冷凝管64构成；所述的气液平衡釜61为Ellis气液平衡釜。

作为改进，所述的气液平衡釜61上设置有液相取样口A和气相取样口B；所述的玻璃冷凝管64的下端与气液平衡釜61内部连通；所述的精密水银温度计62从气液平衡釜61的上部插入到上部中心位置且与气液平衡釜61的内部腔体隔离；所述的电加热棒63从气液平衡釜61的下部插入到下部中心位置且与气液平衡釜61的内部腔体隔离。

再改进，所述的气体钢瓶1通过第一管路与第一三通的第一个口相连通，在第一管路上设置有减压阀2；所述的液相取样罐4的气体口通过第二管路与第一三通的第二个口相连通，液相取样罐4的样品进口通过第三管路与气液平衡釜61的液相取样口A相连通，在第三管路上设置有第一球阀5，液相取样罐4的样品出口与第四管路的一端相连通，在第四管路上设置有第二球阀3；所述的气相取样罐9的气体口通过第五管路与第二三通的第一个口相连通，气相取样罐9的样品进口通过第六管路与气液平衡釜61的气相取样口B相连通，在第六管路上设置有第三球阀8，气相取样罐9的样品出口与第七管路的一端相连通，在第七管路上设置有第四球阀10；第一三通的第三个口通过第八管路与第二三通的第二个口相连通；所述的减压缓冲罐13的第一进气口通过第九管路与第二三通的第三个口相连通，在第九管路上设置有第一针型阀15，减压缓冲罐13的第二进气口通过第十管路与减压稳压罐11的出气口相连通，在第十管路上设置有第二针型阀14，减压缓冲罐13的出气口通过第十一管路与旋片式真空泵17的进气口相连通，减压缓冲罐13的泄压口上设置有第三针型阀16；所述的减压稳压罐11进气口通过第十二管路与玻璃冷凝管64的上端相连通；所述的可调电源7的电压输出端通过导线与电加热棒63的电压输入端连接。

进一步改进，所述的气体钢瓶1中装载有氮气或氩气或氦气。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、当气液平衡釜的真空度较高时（如-90 kPa压力）可以使用减压缓冲罐的真空度（通常接近-100 kPa压力）将样品抽到取样罐中，从而避免手工针筒取样困难的不足；2、该系统使用阀门切换取样有利于对其进行自动化改进。

附图说明

图1是本发明的一种减压气液平衡测定系统的流程示意图。

图2是本发明的一种减压气液平衡测定系统的气液平衡装置的示意图。

图3是本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态一的示意图。

图4是本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态二的示意图。

图5是本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态三的示意图。

其中：1为气体钢瓶，2为减压阀，3为第二球阀，4为液相取样罐，5为第一球阀，6为气液平衡装置（虚线框内），7为可调电源，8为第三球阀，9为气相取样罐，10为第四球阀，11为减压稳压罐，12为真空表，13为减压缓冲罐，14为第二针型阀，15为第一针型阀，16为第三针型阀，17为旋片式真空泵，61为气液平衡釜，62为精密水银温度计，63电加热棒，64为玻璃冷凝管，A为液相取样口，B为气相取样口。

具体实施方式

以下结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，通过实施例对本发明作进一步详细描述。

气体钢瓶1，其上部设置有气体出口，其内部装载有氮气或氩气或氦气中的一种；液相取样罐4和气相取样罐9，两者结构一致，其上部设置有气体口、样品进口，其下部设置有样品出口；可调电源7，其设置有电压输出端；减压稳压罐11，其上部设置有进气口、出气口和真空表12；减压缓冲罐13，其上部设置有第一进气口、第二进气口、出气口，其下部设置有泄压口；旋片式真空泵17，设置有进气口和排气口；气液平衡装置6，由气液平衡釜61、精密水银温度计62、电加热棒63、玻璃冷凝管64构成；所述的气液平衡釜61为Ellis气液平衡釜。气液平衡釜61上设置有液相取样口A和气相取样口B；所述的玻璃冷凝管64的下端与气液平衡釜61内部连通；所述的精密水银温度计62从气液平衡釜61的上部插入到上部中心位置且与气液平衡釜61的内部腔体隔离；所述的电加热棒63从气液平衡釜61的下部插入到下部中心位置且与气液平衡釜61的内部腔体隔离。气体钢瓶1通过第一管路与第一三通的第一个口相连通，在第一管路上设置有减压阀2；所述的液相取样罐4的气体口通过第二管路与第一三通的第二个口相连通，液相取样罐4的样品进口通过第三管路与气液平衡釜61的液相取样口A相连通，在第三管路上设置有第一球阀5，液相取样罐4的样品出口与第四管路的一端相连通，在第四管路上设置有第二球阀3；所述的气相取样罐9的气体口通过第五管路与第二三通的第一个口相连通，气相取样罐9的样品进口通过第六管路与气液平衡釜61的气相取样口B相连通，在第六管路上设置有第三球阀8，气相取样罐9的样品出口与第七管路的一端相连通，在第七管路上设置有第四球阀10；第一三通的第三个口通过第八管路与第二三通的第二个口相连通；所述的减压缓冲罐13的第一进气口通过第九管路与第二三通的第三个口相连通，在第九管路上设置有第一针型阀15，减压缓冲罐13的第二进气口通过第十管路与减压稳压罐11的出气口相连通，在第十管路上设置有第二针型阀14，减压缓冲罐13的出气口通过第十一管路与旋片式真空泵17的进气口相连通，减压缓冲罐13的泄压口上设置有第三针型阀16；所述的减压稳压罐11进气口通过第十二管路与玻璃冷凝管64的上端相连通；所述的可调电源7的电压输出端通过导线与电加热棒63的电压输入端连接。

本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作过程如下：

（1）向气液平衡釜61中加入待测液体混合物，确保减压阀2、第二球阀3、第一球阀5、第三球阀8、第四球阀10、第二针型阀14、第一针型阀15、第三针型阀16关闭，开启旋片式真空泵17，缓慢打开第二针型阀14并调节其开度从而调节真空表12的示数维持在所需真空度，打开可调电源7的电源开关，调节输出电压至一设定值，从而使电加热棒63缓慢加热直至待测液体混合物在气液平衡釜61中沸腾，此时本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态如图3所示，箭头指向为气体或液体的流向，维持1~2小时待气液两相完全平衡。（2）打开第一球阀5和第三球阀8，缓慢打开第一针型阀15，此时在减压缓冲罐13的抽吸作用下，气液平衡釜61中的液相通过第三管路进入到液相取样罐4，气液平衡釜61中的气相通过第六管路进入气相取样罐9，此时本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态如图4所示，箭头指向为气体或液体的流向，待上述两个取样罐的取样量都超过1 mL时，关闭第一针型阀15、第一球阀5和第三球阀8。（3）关闭式真空泵17、关闭可调电源7的电源开关，缓慢打开第三针型阀16进行泄压，打开减压阀2维持其压力在30 kPa左右，打开第二球阀3和第四球阀将取样分别排出，可用取样瓶装载，此时本发明的一种减压气液平衡测定系统的工作状态如图5所示，箭头指向为气体或液体的流向。