一种烷烃类物系非低温分离测试装置的制作方法

本发明涉及一种分离测试装置，更具体一点说，涉及一种烷烃类物系非低温分离测试装置，属于工业化工领域。

背景技术：

1、目前，工业上应用的气体分离方法有低温法和非低温法两种，其中非低温法是上世纪九十年代开始发展起来的新兴气体分离手段。相对于低温精馏法，非低温法具有响应速度快、可常温操作、设备结构紧凑、气体不同组分之间分离系数高、比低温精馏更适用于精密物系的分离等优势，目前在各行各业得到了广泛应用。但是，非低温法对于分离效果的评判(或者分离系数α’的精确确定)，则往往要依赖于技术人员的个人经验或行业同行约定规则，还未有较优的分离测试装置。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术问题，本发明提供具有能够通过对设定的分离级出口目标组分气摩尔浓度测算，测定不同目标组分摩尔浓度下的均化分离系数α’等技术特点的一种烷烃类物系非低温分离测试装置。

2、为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明一种烷烃类物系非低温分离测试装置，包括气体分离级模块以及与气体分离级模块连接的摩尔浓度分析模块；

4、所述气体分离级模块至少包括n个气体分离级且最后一个分离级为分离级s-n，n个气体分离级间依次串联，所述n为大于或等于1的正整数，最前一个所述分离级的进口连接原料气压缩机的出口，所述原料气压缩机的进口连接原料气隔膜阀的出口，所述原料气隔膜阀的进口连接原料气源；

5、所述摩尔浓度分析模块ii包括n个组分气摩尔浓度测量口且该n为大于或等于1的正整数；

6、n个气体分离级的出口分别连接摩尔浓度分析模块ii中组分气摩尔浓度测量口的进口，以实现摩尔浓度分析模块测量n个气体分离级的出口浓料中的目标组分摩尔浓度。

7、优选的，所述气体分离级模块至少包括气体分离级s-1(简称分离级s-1，下同)、气体分离级s-2、气体分离级s-3，所述摩尔浓度分析模块ii至少包括组分气摩尔浓度测量口e-1、组分气摩尔浓度测量口e-2、组分气摩尔浓度测量口e-3；

8、所述分离级s-1的进口连接原料气压缩机2的出口，分离级s-1的出口连接分离级s-2的进口，分离级s-2的出口连接分离级s-3的进口，气体分离级s-1、气体分离级s-2、气体分离级s-3的出口分别连接组分气摩尔浓度测量口e-1、组分气摩尔浓度测量口e-2、组分气摩尔浓度测量口e-3的进口上。

9、优选的，所述摩尔浓度分析模块ii中一部分组分气摩尔浓度测量口的出口气体返流回原料气压缩机2的进口，另一部分组分气摩尔浓度测量口的出口气体能够返流回气体分离级模块i中的任一个分离级的进口。

10、优选的，所述摩尔浓度分析模块ii中m个组分气摩尔浓度测量口的出口气体经过摩尔浓度分析模块后返流回原料气压缩机2进口，所述摩尔浓度分析模块ii中有n-x+1个组分气摩尔浓度测量口的出口气体能够返流回气体分离级模块i中的任一个分离级的进口；所述m为大于1且小于x的正整数；所述x为大于m且小于n的正整数；

11、m个组分气摩尔浓度测量口气体经过摩尔浓度分析模块ii后返回原料压缩机2入口，组分气摩尔浓度测量口e-x至组分气摩尔浓度测量口e-n的气体经过摩尔浓度分析模块ii后返回体分离级中的任一个分离级的进口。

12、优选的，还包括微分分离级分析模块iii，所述气体分离级模块iii与微分分离级分析模块以接实现分析n个气体分离级中任一分离级；

13、能够通过测算n个组分气摩尔浓度测量口处的目标组分气摩尔浓度，并结合微分分离级分析模块iii中s入口目标组分气摩尔浓度z以及s出口目标组分气摩尔浓度y、系统原料气进口到任一个分离级出口目标组分气均化收率θ，最终测定得到系统原料气进口到任一个分离级出口的均化分离系数α’；

14、计算公式{a}：

15、

16、说明{a}：

17、本发明装置整个吸附过程设想成若干个分离单元，分别为：s-1、s-2、s-3等等，直至s-n；对于某个分离级s，原料气来自于上一级分离单元。

18、某一级分离单元进料m'(丰度y')，经过某一级分离单元浓缩后，浓缩流变为m(丰度y)。其中δn'为经过某一级分离单元后被排出的废料，由于δn'极小，依据微分关系，可将δn'写成dn'。显然，经过某一级分离单元时，进料m'的减小量δm'(与δn'相似，δm'可写成d m')应该为被排出的废料的增加量dn'，δm'＝-δm'表示了进料m'减小，而被排出的废料δn'增加。x’为经过某一级分离单元后的被排出废料的体积浓度(摩尔浓度)，x’dn'为经过某一级分离单元后的被排出废料的目标组分摩尔量；d(y’m')为某一级分离单元进料m'经过某一级分离单元后目标组分的增加摩尔数量，两者之间一增一减，绝对数量相等。从第一个分离级s-1进口开始到某个分离级出口积分(进料f(目标组分摩尔浓度z)，出口产品m(目标组分摩尔浓度y)，由此可得计算公式{a}。计算公式{b}：

19、

20、说明{b}：

21、认为原料气在每个分离级中行进速率缓慢，由此浓料流摩尔浓度y'与贫料流摩尔浓度x'两相平衡，由精馏分离理论可知计算公式{b}。

22、计算公式{c}：

23、

24、说明{c}：

25、{c}中，f为第一个分离级s-1进口供料，m为某一级出口产品；z为f目标组分摩尔浓度，y为m目标组分摩尔浓度。计算公式{a}和计算公式{b}联立，得到f、m、x、y和全分离系数α’之间的数量关系。

26、计算公式{d}：

27、

28、说明{d}：

29、通过对计算公式{c}进行数学变换，得到计算公式{c}的另一种形式，计算公式{d}。{d}中，θ为第一个分离级s-1进口到某一级出口m的均化收率。

30、有益效果：通过对设定的分离级出口目标组分气摩尔浓度测算，测定不同目标组分摩尔浓度下的均化分离系数α’，从而可深化难分离物系在具有不同组分组成时，通过吸附剂时吸附特性的差异，为高效非低温难分离物系分离、提纯系统的设计提供核心技术支持。

技术特征：

1.一种烷烃类物系非低温分离测试装置，其特征在于：包括气体分离级模块(i)以及与气体分离级模块(i)连接的摩尔浓度分析模块(ⅱ)；

2.根据权利要求1所述的一种烷烃类物系非低温分离测试装置，其特征在于：所述气体分离级模块(i)至少包括气体分离级s-1、气体分离级s-2、气体分离级s-3，所述摩尔浓度分析模块(ⅱ)至少包括组分气摩尔浓度测量口e-1、组分气摩尔浓度测量口e-2、组分气摩尔浓度测量口e-3；

3.根据权利要求2所述的一种烷烃类物系非低温分离测试装置，其特征在于：所述摩尔浓度分析模块(ⅱ)中一部分组分气摩尔浓度测量口的出口气体返流回原料气压缩机(2)的进口，另一部分组分气摩尔浓度测量口的出口气体能够返流回气体分离级模块(i)中的任一个分离级的进口。

4.根据权利要求3所述的一种烷烃类物系非低温分离测试装置，其特征在于：所述摩尔浓度分析模块(ⅱ)中m个组分气摩尔浓度测量口的出口气体经过摩尔浓度分析模块(ⅱ)后返流回原料气压缩机(2)进口，所述摩尔浓度分析模块(ⅱ)中有n-x+1个组分气摩尔浓度测量口的出口气体能够返流回气体分离级模块(i)中的任一个分离级的进口；所述m为大于1且小于x的正整数；所述x为大于m且小于n的正整数；

5.根据权利要求4所述的一种烷烃类物系非低温分离测试装置，其特征在于：还包括微分分离级分析模块(ⅲ)，所述气体分离级模块(i)与微分分离级分析模块(ⅲ)以接实现分析n个气体分离级中任一分离级；

技术总结
本发明公开的是一种烷烃类物系非低温分离测试装置，气体分离级模块至少包括n个气体分离级，最后一个分离级为分离级S‑n，n个气体分离级间依次串联，最前一个所述分离级的进口连接原料气压缩机的出口，所述原料气压缩机的进口连接原料气隔膜阀的出口，所述原料气隔膜阀的进口连接原料气源；摩尔浓度分析模块包括n个组分气摩尔浓度测量口，n个气体分离级的出口分别连接摩尔浓度分析模块中组分气摩尔浓度测量口的进口，能够通过对设定的分离级出口目标组分气摩尔浓度测算，测定不同目标组分摩尔浓度下的全分离系数。

技术研发人员：袁士豪,沈昕悦,韩小磊,朱程浩,汪晗,徐庆松,李冬锋,赵洁芳,高良超,韩盈芝,何仙来,张成雄
受保护的技术使用者：杭氧集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29