[实用新型]一种测定酸性气体在碱性吸收液中平衡溶解度的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于气体吸收分离、石油化工以及废气处理等领域，主要用于测定弱酸性气体在碱性溶液中不同气体分压力及不同吸收温度条件下的平衡溶解度。 

背景技术

在气体分离行业和石化行业中，吸收法是分离气体最常用的方法之一。其原理是根据不同气体在吸收液中溶解度的不同而实现气体分离的，因此，弱酸性气体在吸收液中的平衡溶解度成为设计分离装置以及分离过程的时候必不可少的参数，然而，当下存在的测定碱性吸收液中弱酸性气体溶解度的装置都存在着或多或少的问题。 

首先，吸收温度的控制是个问题。为了使吸收温度保持均匀稳定，许多溶解度测定装置都需要采用水浴，但是水浴锅的大小以及深浅限制着吸收装置的大小，很难较为自由的设计吸收装置。其次，搅拌方式的选取成为一个问题。气液之间的传质低效率会导致气液之间长时间无法达到平衡，因此需要采用搅拌等手段使气液尽快达到平衡，但如果使用了水浴，就无法使用磁力搅拌器进行非接触式搅拌，只能采用机械搅拌，这就容易产生密封性不好的问题，因此很难使搅拌和水浴并存。再次，取样分析的困难也是个问题。徐伟[1]等设计了一种测定气体在较高沸点液体中的溶解度的装置及方法，采用真空解析的方法和利用气体状态方程求得样品中气体的体积，方法虽然新颖，但是，真空解析同样会使液体蒸发，所取得的气体中的组分不只有溶解的气体成分，还应该有相当一部分蒸发的液体组分，利用状态方程求得的气体量对于实际气体有较大偏差，其结果有待验证，并且，其限定为没有化学反应的吸收，对应用范围有了很大的影响。针对取样难的问题，肖世才[2]设计了一种测定溶解度的取样装置，但是如果用于气体溶解度的测量，取出的液样暴露大气，使得带压力的气体瞬间挥发，会使结果产生大量误差甚至错误，因而不能用于气体溶解度的取样。最后，设计的吸收装置的测量范围是个问题。焦真^[3]等设计了一套测定低分压CO₂在有机胺水溶液中的溶解度测定装置，其二氧化碳的产生采用碳酸氢钠和过量硫酸反应，因而其CO₂分压力相对很低，难以用作较大分压力的平衡溶解度测定。还有，分析溶解度的方法也存在问题。对气相和液相的分析，大都采用对气液分别进行分析的方式，但是，对气体取样会使装置复杂化，也容易产生密封性差的问题。 

综上所述，设计一种能够解决上述几个难题，并且比较方便且准确测量实验结果的 装置成为了最迫切需要解决的问题。 

发明内容

本实用新型的目的在于解决吸收温度的控制、搅拌方式的选取、取样分析的困难、吸收装置的测量范围、分析溶解度的方法等问题，设计较为方便准确的测得弱酸性气体在碱性吸收液中的平衡溶解度的测试装置。 

一种弱酸性气体在碱性溶液中平衡溶解度的测试装置，该装置由输气系统、反应罐、温控系统、取样系统、气体分压力测量系统、液样分析系统、气体体积测量系统七部分组成。 

其中所述输气系统由气源、气路转换阀和进气阀构成；气路转换阀是一个三通阀门，一端连接气源，一端连接进气阀，另一端与取样系统相连，形成气源与进气阀和气源与取样系统两个气路，用来保证吸收装置用气以及取样系统辅助用气两部分的用气量；整个系统功能是保证装置使用时所有的用气量；输气系统的进气阀采用不锈钢针阀，防止因为腐蚀而产生漏气，保证装置有较长的使用寿命。 

所述反应罐是用不锈钢加工而成的圆柱形容器，内部装有磁力搅拌器所用的搅拌子，底部平整；反应罐下面有一个磁力搅拌器，用来实现反应罐内的搅拌；反应罐罐体有进液口、进气管、液样取液口、温度控制装置A和温度控制装置B的2个温度传感器连接口以及压力显示装置的传感器连接口六个开口。其中反应罐顶部焊接有进气管，进气管下端距离反应罐底部约10毫米，以保证将气体输送到反应罐中液体的液面以下；进液口采用螺纹连接封口，保证液体进入后封闭不漏气；温度控制装置A和温度控制装置B的两个温度传感器螺纹与罐体上焊接的螺纹相连，用以保证密封性；液样取液口在反应罐侧面最下端，其与取样系统之间采用过紧配合进行连接，以保证不漏气、不漏液；压力显示装置的传感器与焊接于反应罐侧面的不锈钢管也采用过紧配合相连，避免反应罐上表面过多开口带来的问题，以保证密封性；整个反应罐是气体与吸收液进行吸收过程的场所，是整个吸收过程的枢纽。