一种测定高压下液体体积的系统及方法技术方案

本申请公开了一种测定高压下液体体积的系统及方法。本发明专利技术的测定系统，包括多个阀门、缓冲罐、平衡釜、恒温水浴、热电偶、压力传感器、电脑、真空泵、吸收瓶、氮气钢瓶以及被测气体钢瓶。本发明专利技术的测定方法通过该测定装置系统实现。通过已知体积的固体圆珠进行测量实验，回归体积、缓冲罐压力、平衡釜充气前压力、温度、平衡釜充气后压力的二次回归方程。采用此二次回归方法，根据实验的缓冲罐压力、充气前后平衡釜压力以及温度，计算出高压下气体溶解在液体中达到平衡时液体的体积。本发明专利技术操作简便易懂，不会受到液体自身色深粘稠等特点的影响，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种测定高压下液体体积的系统及方法


[0001]本专利技术涉及液体体积测定
，特别是涉及一种高压下气体溶解在液体中达到平衡时，测定高压下液体体积的系统及方法。
技术背景
[0002]气体在液体中的溶解度是气体吸收、净化和分离的基础数据，是进行工业化设计的重要依据。对于采用物理吸收的气体溶解过程，压力越高越有利于气体在液体中的溶解，如低温甲醇法脱除合成气中的二氧化碳和硫化氢，压力范围在2MPa
‑
10MPa，高的压力有利于二氧化碳和硫化氢在甲醇中溶解吸收，提高合成气的净化质量，减少吸收剂的用量。
[0003]测量气体溶解度通常采用气液平衡釜来测量，通过计算平衡釜中液体的体积得到平衡釜内气相空间体积，从而计算出气体在液体中的溶解度。因此平衡釜中液体体积的大小是计算气体溶解度的关键。高压下气体溶解于液体后，液体的体积发生了变化，特别是压力高于0.3MPa时，吸收气体的液体体积与纯液体的体积有很大的差距，因此不能采用事先测定的纯液体体积来代替平衡釜内吸收气体后的液体体积。
[0004]目前已有的高压下平衡釜内液体体积的测量方法有两种。一种是在平衡釜侧面两端开口，装上带刻度蓝宝石窗口，通过观察液体液面在窗口上的刻度值来测定平衡釜内的液体体积。另外一种是在平衡釜内装上浮标，浮子在液体液面上。当液体体积发生变化时，浮标的刻度随之改变，从而确定平衡釜内的液体体积。第一种方法的缺点是液体颜色深，或者粘稠时，容易将窗户刻度涂覆，使得读数困难，对测量结果可能会造成较大误差。第二种方法的缺点是由于浮标和平衡釜釜盖之间需要一个密封装置，这个密封装置既要保证浮标自由上下移动，又要保证气密性良好，对设备制造提出很高要求。另外通常采用浮标的平衡釜体积很大，因此需要的液体体积较大。对贵重液体的溶解度测量产生的成本较高。
[0005]针对上述问题，我们提出一种新的测定高压下液体体积的系统及方法。

技术实现思路

[0006]专利技术的目的在于，一种测定高压下液体体积的系统及方法，解决了现有的液体体积测定技术所存在的因液体色深粘稠而导致读数困难、气密性与结果精确度无法同时兼顾等问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术其中一实施例中提供一种测定高压下液体体积的系统，其特征在于，包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、缓冲罐、平衡釜、第一恒温水浴、第二恒温水浴、第一热电偶、第二热电偶、第一压力传感器、第二压力传感器、电脑、真空泵、吸收瓶、氮气钢瓶、被测气体钢瓶；所述氮气钢瓶和所述被测气体钢瓶分别与所述第一阀门、所述第二阀门相连，且所述第一阀门、所述第二阀门均连接至第三阀门并由第三阀门控制气体通断；所述第三阀门与所述第四阀门相连；所述缓冲罐的一端与所述第四阀门相连，所述缓冲罐的另一端与所述第五阀门相连，所述缓冲罐用于储存气体；所述缓冲罐和所述平衡釜连接，且所述缓冲罐和所述平衡釜分别置于所述第一恒
温水浴和所述第二恒温水浴中，通过所述第一恒温水浴控制所述缓冲罐的温度，通过所述第二恒温水浴控制所述平衡釜的温度；所述第一热电偶和所述第二热电偶分别连通至所述缓冲罐与所述平衡釜内；所述第一热电偶和所述第二热电偶分别用于测量所述缓冲罐与所述平衡釜内的温度；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别连通至所述缓冲罐与所述平衡釜内，且所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述电脑电性连接；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别用于测量所述缓冲罐与所述平衡釜内的气体压力，并与所述电脑相连用于在线监测压力的变化；所述平衡釜的一端通过所述第五阀门与所述缓冲罐相连，所述平衡釜的另一端通过所述第六阀门与所述吸收瓶相连，所述平衡釜用于测定气液相平衡，所述吸收瓶用于吸收尾气；所述真空泵与所述第六阀门相连，所述真空泵用于对系统抽真空。
[0008]进一步地，所述平衡釜的内部下端设有搅拌器，平衡釜充气时搅拌器处于静止状态，系统的稳定压力是平衡釜内搅拌器静止时的压力。
[0009]进一步地，所述第一热电偶和所述第二热电偶还与所述电脑电性连接，用于在线监测温度的变化。
[0010]本专利技术还提供一种测定高压下液体体积的方法，采用前文所述的一种测定高压下液体体积的系统来测定高压下液体体积，具体包括以下步骤：步骤1)在所述第一恒温水浴和所述第二恒温水浴中均设定成所需温度；步骤2)将体积为V的固体圆珠倒入所述平衡釜内；步骤3)密封所述平衡釜，并将所述平衡釜放入所述第二恒温水浴中；步骤4)待系统温度稳定为T后，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门并关闭第六阀门充入一定量氮气，检查系统气密性；步骤5)当系统气密性良好时打开第六阀门，开启真空泵对系统抽真空；关闭第六阀门，记录此时平衡釜内的压力为P0；步骤6)关闭所述缓冲罐与所述平衡釜之间的第五阀门；步骤7)打开第二阀门向所述缓冲罐中充入被测气体，关闭第二阀门和第四阀门；在所述缓冲罐充气后保温一段时间，记下所述缓冲罐内的压力为P1，所述平衡釜内的压力为P2；步骤8)打开第五阀门，向所述平衡釜中充入被测气体，关闭第五阀门，记下所述平衡釜内的稳定压力P
s
；步骤9)重复步骤7)和步骤8)；步骤10)改变固体圆珠的体积值V，重复步骤1)至步骤9)；步骤11)通过上述操作，利用最小二乘法确定回归方程i+j+k+l≤2中的参数a
ijkl
；其中i、j、k、l的数值为0、1或2；步骤12)将上述固体圆珠换为液体，重复上述步骤1)至步骤9)，通过测定实验过程中的温度、充气前缓冲罐内的压力以及充气前后平衡釜内的压力，计算得到所述平衡釜内液相的体积，即可得出高压下气体溶解在液体中达到平衡时液体的实际体积。
[0011]进一步地，步骤1)至步骤11)为利用已知体积的固体圆珠代替液体进行测量实验得到回归方程中的参数a
ijkl
。
[0012]进一步地，所述固体圆珠为不与被测气体产生吸附作用的材质。
[0013]进一步地，对系统抽真空时，抽到系统内压力值应大于当前温度下所用吸收剂的饱和蒸气压值。
[0014]进一步地，若以离子液体为吸收剂，系统内压力应抽到1kPa以内。
[0015]进一步地，向缓冲罐充气后，需保温放置30
‑
90min后再记下所述缓冲罐内的压力P1和所述平衡釜内的压力P2。
[0016]进一步地，在步骤11)中，通过至少15组不同的固体圆珠的体积值V，温度T，充气前
缓冲罐内的压力P1，以及充气前后平衡釜内的压力P2和P
s
，回归方程中的参数a
ijkl
。
[0017]本专利技术的测定系统，包括阀门、缓冲罐、平衡釜、恒温水浴、热电偶、压力传感器、电脑、真空泵、吸收瓶、氮气钢瓶以及被测气体钢瓶，缓冲罐和平衡釜分别置于所述恒温水浴中，压力传感器分别与缓冲罐和平衡釜相连，用于监测缓冲罐和平衡釜中的实时压力变化；热电偶分别与缓冲罐和平衡釜相连，用于测量缓冲罐与平衡釜内的温度。本专利技术的测定方法通过该测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定高压下液体体积的系统，其特征在于，包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、缓冲罐、平衡釜、第一恒温水浴、第二恒温水浴、第一热电偶、第二热电偶、第一压力传感器、第二压力传感器、电脑、真空泵、吸收瓶、氮气钢瓶、被测气体钢瓶；所述氮气钢瓶和所述被测气体钢瓶分别与所述第一阀门、所述第二阀门相连，且所述第一阀门、所述第二阀门均连接至第三阀门并由第三阀门控制气体通断；所述第三阀门与所述第四阀门相连；所述缓冲罐的一端与所述第四阀门相连，所述缓冲罐的另一端与所述第五阀门相连，所述缓冲罐用于储存气体；所述缓冲罐和所述平衡釜连接，且所述缓冲罐和所述平衡釜分别置于所述第一恒温水浴和所述第二恒温水浴中，通过所述第一恒温水浴控制所述缓冲罐的温度，通过所述第二恒温水浴控制所述平衡釜的温度；所述第一热电偶和所述第二热电偶分别连通至所述缓冲罐与所述平衡釜内；所述第一热电偶和所述第二热电偶分别用于测量所述缓冲罐与所述平衡釜内的温度；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别连通至所述缓冲罐与所述平衡釜内，且所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述电脑电性连接；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别用于测量所述缓冲罐与所述平衡釜内的气体压力，并与所述电脑相连用于在线监测压力的变化；所述平衡釜的一端通过所述第五阀门与所述缓冲罐相连，所述平衡釜的另一端通过所述第六阀门与所述吸收瓶相连，所述平衡釜用于测定气液相平衡，所述吸收瓶用于吸收尾气；所述真空泵与所述第六阀门相连，所述真空泵用于对系统抽真空。2.根据权利要求1所述的一种测定高压下液体体积的系统，其特征在于，所述平衡釜的内部下端设有搅拌器，平衡釜充气时搅拌器处于静止状态，系统的稳定压力是平衡釜内搅拌器静止时的压力。3.根据权利要求1所述的一种测定高压下液体体积的系统，其特征在于，所述第一热电偶和所述第二热电偶还与所述电脑电性连接，用于在线监测温度的变化。4.一种测定高压下液体体积的方法，其特征在于，采用权利要求1至3任一项所述的一种测定高压下液体体积的系统来测定高压下液体体积，具体包括以下步骤：步骤1)在所述第一恒温水浴和所述第二恒温水浴中均设定成所需温度；步骤2)将体积为V的固体圆珠倒入所述平衡釜内；步骤3)密封所述平衡釜，并将所述平衡釜放入所述第二恒温水浴中；步骤4)待系统温度稳定为T后，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：程华农，王颖，王宁，杨园园，滕云，李超，岳金彩，李玉刚，谭心舜，郑世清，
申请(专利权)人：青岛银科恒远化工过程信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：