CN206074384U - 一种测定气液平衡数据的实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种测定气液平衡数据的实验装置，包括气体钢瓶、两个恒温磁力搅拌器、温度传感器、气体缓冲室、气液平衡室、压力传感器和抽真空系统，所述恒温磁力搅拌器包括恒温水浴槽和磁力搅拌器，所述恒温磁力搅拌器与温度传感器连接，所述气体缓冲室位于一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气液平衡室位于另一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气体缓冲室和气液平衡室的测压口与压力传感器连接；所述气体钢瓶通过进气阀门与所述气体缓冲室的进口连接，所述气体缓冲室的抽真空口与抽真空系统连接，所述气体缓冲室的出口通过连接阀门与气液平衡室的进口连通。本实用新型简单方便、测量精度较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及热力学数据测定装置领域，具体涉及一种简单方便的气液平衡数据测定实验装置。
背景技术
气体吸收是重要的化工单元操作之一，根据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的不同而达到分离的目的。用于回收或捕获气体混合物中的有用物质以制取产品；也用于除去工艺气体中的有害成分使气体净化，或除去或工业放空尾气中的有害物以免污染大气。实际过程往往同时兼有净化与回收双重目的。
吸收操作的成功与否在很大程度上决定于溶剂的性质，特别是溶剂与气体混合物之间的相平衡关系。气液相平衡数据是重要的化工基础数据，对于吸收塔设计和操作非常重要。相平衡数据可用于判别一定条件下相变化过程的方向，指明吸收过程的极限，并根据偏离相平衡的程度计算过程的推动力。
气体溶解度测定方法主要有静态吸收法和动态吸收法。静态吸收法平衡时间较长，需要假定被吸收气体为理想气体，且忽略气液相温度差，取样时釜内压力的降低会不可避免地造成系统内平衡发生移动，计算得到结果误差较大。动态吸收法实验设备复杂，需要增加输送装置，操作费用较大，但精度较静态吸收法高。
发明内容
为了克服已有气体溶解度测定方式的无法兼顾成本和测量精度的不足，本实用新型提供一种简单方便、测量精度较高的测定气液平衡数据的实验装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种测定气液平衡数据的实验装置，包括气体钢瓶、两个恒温磁力搅拌器、温度传感器、气体缓冲室、气液平衡室、压力传感器和抽真空系统，所述恒温磁力搅拌器包括恒温水浴槽和磁力搅拌器，所述恒温磁力搅拌器与温度传感器连接，所述气体缓冲室位于一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气液平衡室位于另一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气体缓冲室和气液平衡室的测压口与压力传感器连接；
所述气体钢瓶通过进气阀门与所述气体缓冲室的进口连接，所述气体缓冲室的抽真空口与抽真空系统连接，所述气体缓冲室的出口通过连接阀门与气液平衡室的进口连通。
进一步，所述抽真空系统包括真空阀和真空泵，所述气体缓冲室的抽真空口通过真空阀与真空泵连通。
再进一步，所述压力传感器与数显仪表连接。
本实用新型的技术构思为：本实用新型采用恒定容积法测量气体在吸收剂中的溶解度，即通过测定恒定体积的容器中吸收前后的气体压力，并通过适当的状态方程计算出吸收前后气体的变化量，物料衡算后得两相组成，即可得到气体在吸收剂中的溶解度。
本实用新型的气液相平衡数据测定实验装置采用体积为50-200mL的小型反应釜，样品用量少，达到平衡速度快；气体缓冲室、气液平衡室上盖可拆卸，取放灵活，便于清洗干燥；改进了加热装置的控制精度，增加的磁子搅拌装置使溶液温度更均匀；可精确测定不同系统的多组分溶液的气液平衡数据，适用性良好，测得的平衡数据正确可靠。
本实用新型的气液相平衡数据测定实验装置有效解决对气液两相取样时会破坏已形成的气液平衡这一困难，操作简单且在较短时间内获得大量数据，进行在线监测分析，为教学实验提供了方便性。
本实用新型的有益效果主要表现在：简单方便、测量精度较高。
附图说明
图1是气液平衡实验装置示意图。
图2是本实用新型实际应用时溶解度P-x图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种测定气液平衡数据的实验装置，包括气体钢瓶1，恒温磁力搅拌器，温度传感器，气体缓冲室5，气液平衡室4，压力传感器，数显仪表8，真空泵14，所述气体钢瓶1通过进气阀门10及管路与气体缓冲室5连通，所述恒温磁力搅拌器2、3均包括恒温水浴槽、磁力搅拌器，所述恒温磁力搅拌器2与温度传感器13连接，所述恒温磁力搅拌器3与温度传感器12连接，所述气体缓冲室5通过真空阀11及管路与真空泵14连通，所述气体缓冲室5通过连接阀门9及管路与气液平衡室4连通，所述气体缓冲室5置于一个恒温磁力搅拌器2内，设有测压口，与第一压力传感器7连接；所述气液平衡室4置于另一个恒温磁力搅拌器3内，设有测压口，与第二压力传感器6连接；所述第一压力传感器7、第二压力传感器6与数显仪表8连接。所述恒温磁力搅拌器2、3的恒温水浴槽温度分别由第一温度传感器13、第二温度传感器12来控制，传感器精度为±0.05K。所述气体缓冲室5和气液平衡室4的压力分别由第一压力传感器7、第二压力传感器6测得，传感器量程为0-600.0kPa，精度为0.1％，由数显仪表8显示压力。
根据本实用新型一种典型的实施例，气液平衡装置的操作步骤如下：
打开一个恒温磁力搅拌器2的恒温水浴槽，使气体缓冲室5温度恒定在某一温度下，向气液平衡室4快速加入一定质量的吸收剂mliq，打开另一个恒温磁力搅拌器3的磁力搅拌器，调整到一定的转速，并将另一个恒温磁力搅拌器3的恒温水浴槽温度升高至另一温度下，同时关闭进气阀门10，打开真空阀9和连接阀门11，对整个系统抽真空1-2h。将连接阀门11关闭，并将另一个恒温磁力搅拌器3的恒温水浴槽温度冷却至实验温度。残余气体压力记为p1。关闭连接阀门9并打开阀门10，将气体由气体钢瓶1注入到气体缓冲室5，压力为p2，并关闭进气阀门10。通过缓慢的打开连接阀门9，气体缓冲室5中的一部分气体进入气液平衡室4并被吸收剂吸收，关闭连接阀门9，另一个恒温磁力搅拌器3的磁力搅拌加速吸收过程，压力在连续的较长一段时间里没有变化，则认为该气液吸收体系达到平衡，此时气体缓冲室5和气液平衡室4的压力分别被记作p3和p4，被吸收的气体量可以通过进入气体缓冲室5中气体总量与气体缓冲室5和气液平衡室4中气体剩余量之差计算得到。继续通过气体缓冲室5向气液平衡室4充入更高压力的气体，并重复上述操作，进行下一个平衡点的测定。实验操作重复至气体缓冲室5压力与气液平衡室4压力相等。最后基于气体在液相中的摩尔分数x和质量摩尔浓度m以及气体平衡分压p计算得到气体溶解度。
施例1：打开恒温磁力搅拌器的恒温水浴槽，使气体缓冲室温度恒定在303.15K，向气液平衡室快速加入一定质量的吸收剂N,N-二甲基乙酰胺-氯化胆碱-乙二醇三元低共熔离子液体(化学计量比为1:1:3)，打开恒温磁力搅拌器的磁力搅拌器，调整到一定的转速，并将恒温磁力搅拌器的恒温水浴槽温度升高至340K，同时对整个系统抽真空1-2h。再将恒温磁力搅拌器的恒温水浴槽温度冷却至实验温度293.15K。残余气体压力记为p1。将CO2气体由气体钢瓶注入到气体缓冲室，压力为p2。通过缓慢将气体缓冲室中的一部分CO2气体进入气液平衡室并被吸收剂吸收，恒温磁力搅拌器的磁力搅拌加速吸收过程，压力在连续2小时没有变化，则认为该气液吸收体系达到平衡，此时气体缓冲室和气液平衡室的压力分别被记作p3和p4，被吸收的CO2气体量可以通过进入气体缓冲室中CO2气体总量与气体缓冲室和气液平衡室中CO2气体剩余量之差计算得到。继续通过气体缓冲室向气液平衡室充入更高压力的气体，并重复上述操作，进行下一个平衡点的测定。实验操作重复至气体缓冲室压力与气液平衡室压力相等。最后基于气体在液相中的摩尔分数x和质量摩尔浓度m以及气体平衡分压p计算得到气体溶解度。图2是本实用新型在此条件下实际应用时的溶解度P-x图。
本实施例的方案经过长期实验使用，过程稳定，操作方便，数据准确，是一种非常适合现代化教学与科研的绿色化实验装置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种测定气液平衡数据的实验装置，其特征在于：所述实验装置包括气体钢瓶、两个恒温磁力搅拌器、温度传感器、气体缓冲室、气液平衡室、压力传感器和抽真空系统，所述恒温磁力搅拌器包括恒温水浴槽和磁力搅拌器，所述恒温磁力搅拌器与温度传感器连接，所述气体缓冲室位于一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气液平衡室位于另一个恒温水浴槽内且位于磁力搅拌器的上方，所述气体缓冲室和气液平衡室的测压口与压力传感器连接；
所述气体钢瓶通过进气阀门与所述气体缓冲室的进口连接，所述气体缓冲室的抽真空口与抽真空系统连接，所述气体缓冲室的出口通过连接阀门与气液平衡室的进口连通。
2.如权利要求1所述的测定气液平衡数据的实验装置，其特征在于：所述抽真空系统包括真空阀和真空泵，所述气体缓冲室的抽真空口通过真空阀与真空泵连通。
3.如权利要求1或2所述的测定气液平衡数据的实验装置，其特征在于：所述压力传感器与数显仪表连接。
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