[发明专利]气体在液体中的溶解参数的测定方法和测定系统

说明书

技术领域

本发明涉及气体在液体中的溶解参数的测定领域，具体地，涉及一种气体在液体中的溶解参数的测定方法和测定系统，更具体地，涉及一种能够同时测定气体在液体中的溶解速率和溶解度的测定方法和测定系统。

背景技术

气体在液体介质中的溶解参数，特别是溶解度和溶解速率是气—液、气—液—固等多相反应器设计与开发的重要参数，在化工设计和生产中，对分离过程，如蒸馏、吸收等单元操作都需要相应的溶解度和溶解速率数据，在多相反应过程中，气体在液体中的溶解与扩散对催化反应的结果起着重要的作用。例如氢气在石油馏分油、煤液化油等液体中的溶解度及溶解速率直接影响到催化剂活性中心周围氢气的浓度，从而影响反应结果。因此，研究氢气在液体油品中的溶解度及溶解速率对于开发高活性和选择性加氢催化剂具有十分重要的意义。例如，柴油液相加氢技术采用在反应前先将氢气溶解于柴油中，使得在反应过程中柴油液相中的氢气浓度不受氢气溶解阻力的控制，然而氢气在柴油中的溶解度以及溶解速率在不同的工艺条件下具有很大的差别，如何优化工艺条件使得氢气在柴油中溶解度最大、溶解速率最快是研究柴油液相加氢技术的重要研究内容。又如F-T合成的原料气为H₂和CO，而合成产物主要为大分子烃类，若操作条件影响H₂和CO在液体介质中的溶解度，将导致溶解在液体介质中的H₂/CO比发生变化，从而影响合成产物平均分子量的大小，气体在液体中的传递速率影响了产物的选择性，因此，测定气体在液体中的溶解度及溶解速率对于F-T合成反应器的设计和开发十分必要。因此，开发一种测定气体在液体中的溶解度及溶解速率的装置及方法对于石油化工行业的研究开发具有十分重要的意义。

目前所使用的液体中的气体溶解度测试仪多采用容积法测量气体在液体中的溶解度，首先设计一套气体在液体中的溶解装置，然后取出部分已经溶解平衡的液体，经冷却后气体释放出来引起压力变化，微小压力差的变化可通过水银面的高度差计算出来，前后的容积差即为液体所溶解气体的容积，通过气体状态方程，由实验前后的压力差修正溶解气体的量。然而，现有技术中的各种测定溶解度的方法或装置均不能同时测定气体在液体中的溶解速率，并且操作不便，准确性低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种气体在液体中的溶解参数的测定方法，该测定方法能够同时测定气体在液体中的溶解度和溶解速率，并且操作方便、准确性高。

本发明的另一目的是提供一种气体在液体中的溶解参数的测定系统，该测定系统能够实现本发明提供的测定方法，并且操作方便、实用性强。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种气体在液体中的溶解参数的测定方法，该测定方法包括准备步骤和检测步骤，其中，在所述准备步骤中，设置相互连通的气体容器和液体容器，并始终保持该气体容器和液体容器的内部温度为相同的第一温度；向所述气体容器中充入第一摩尔量的气体，使该气体容器的气压达到第一气压，并向所述液体容器中充入具有第一质量的液体；以及分别密封所述气体容器和液体容器；在所述检测步骤中，首先将所述气体容器中的气体充入所述液体容器，当所述液体容器内的气压达到第二气压后停止充气后，开始检测并记录所述液体容器中的气压变化，并获取所述气体容器中的第四气压；当所述液体容器的气压保持恒定不变后，获取此时所述液体容器中的第三气压以及从所述第二气压变化到所述第三气压的时间。

优选地，将所述气体容器和所述液体容器通过能够加热的管线连通，并且在该管线上设置供气体通过的阀门。

优选地，在所述气体容器和所述液体容器中设置搅拌装置，以搅拌相应的气体和液体。

优选地，所述液体容器中设置有同轴的两组搅拌叶片，在所述检测步骤中，使用该两组搅拌叶片分别搅拌所述液体容器中的气体和液体。

优选地，所述两组搅拌叶片的转速大于500转/分钟。

优选地，采用不锈钢制作所述管线，并且在该管线上设置温度可调节的加热带，使得所述管线的温度与所述气体容器和液体容器的内部温度相同。

优选地，在所述准备步骤和所述检测步骤中，通过温控装置分别控制所述气体容器和所述液体容器的内部温度相同。

优选地，所述温控装置中设置有温度检测装置、控制装置和加热装置，所述控制装置能够根据所述温度检测装置反馈的温度值控制所述加热装置，以对所述液体容器和所述气体容器的内部进行控温。

优选地，在所述气体容器和所述液体容器上均设置检测内部气压的压力表。