CN210572160U - 一种评价实验用低温液体的稳定进液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种评价实验用低温液体的稳定进液系统，其包括一个用于储存低温液体的储液罐，储液罐分别连接有进液管道、背压管道、放空管道、低温液体输出管道，储液罐的低温液体输出管道上沿着低温液体的输送方向依次设有计量泵、计量泵出口压力表、汽化加热器，汽化加热器的气体输出管道上沿着气体输送方向依次设有压力表、单向阀、第一截止阀，汽化加热器的气体输出管道于第一截止阀后与评价装置连接。本实用新型提供的评价实验用低温液体的稳定进液系统操作简单，易于实验室推广。

Description

一种评价实验用低温液体的稳定进液系统

技术领域

本实用新型属于进液装置领域，具体涉及一种评价实验用低温液体的稳定进液系统。

背景技术

目前，政策上国内鼓励煤的深加工利用，并向煤、油共炼以及下游非能源化工产业链延伸。化工产业链的源头基本上是煤经气化后进行合成，生产所需的化工产品。在化工产品的生产过程中，或多或少的都会应用到催化剂，用以加快反应的进行，满足工业生产条件。

一个成熟的催化剂产品，其在进行大规模工业化应用之前，须经过小试、中试实验。在小试阶段即催化剂的评价阶段主要进行催化剂的性能评价工作，以取得催化剂的转化率、寿命等关键的数据。目前催化剂的性能评价基本都是在微反评价装置上进行，通过微反装置初步模拟工业温度、压力以及各反介质的配比等条件，考察催化剂的各反应性能。

目前，一般煤基合成气评价装置的气体进料方式多使用压缩气体(如钢瓶气，一般充装压力10-15Mpa，或者采用压缩机)，采用质量流量计对于反应物料的配比进行控制。液体进料采用液体柱塞泵进料，通过流量设定或质量称量来达到实验设计的进液量。上述气体或液体物料在进入评价装置之前或在评价反应发生之前不发生相变，所以可以比较容易进行反应物料定量的输送。

本专利所提及的低温液体是指室温下为气体、饱和蒸气压又较低的物质例如二甲醚(沸点-24℃，20℃饱和蒸气压0.53Mpa)、丙烷(沸点-42.2℃，20℃饱和蒸气压0.8MPa)等，在室温、大气压下为气体，但压力稍有升高(如2MPa)就会转变为液体状态，而评价装置的反应压力多在2MPa以上。所以在催化剂评价试验开展过程中，物料的物理状态不稳定，难于稳定计量。为了满足评价装置稳定进料要求。此类物质在评价实验过程中多采用与氮气进行定量配制的方法，降低低温液体的蒸汽分压，以保持其气体状态。但是当要求低温液体组分在反应系统中的含量较高时，配气的方法就不再可行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在评价实验过程中，可以直接以液体方式进料的系统及操作方法，可以满足低温液体的进料操作，为以低温液体为反应介质的评价实验的开展提供支持。

本实用新型提供一种评价实验用低温液体的稳定进液系统，其包括一个用于储存低温液体的储液罐，储液罐分别连接有用于将低温液体输入储液罐的进液管道、用于保证低温液体正常输送的背压管道、用于调节储液罐内部压力的放空管道和低温液体输出管道，储液罐的低温液体输出管道上沿着低温液态的输送方向依次设有用于定量向评价装置输送低温液体的计量泵、用于测量计量泵出口压力的计量泵出口压力表、用于加热低温液体的汽化加热器，汽化加热器的气体输出管道上沿着气体输送方向依次设有指示汽化加热器出口压力的压力表、防止评价装置的高压气体倒灌进入汽化加热器的单向阀、用于打开或关闭汽化加热器与评价装置连通的第一截止阀，汽化加热器的气体输出管道于第一截止阀后与评价装置(例如煤基合成气评价装置)连接。

进一步地，储液罐内部设有用于测量储液罐内部液位高度的液位传感器，可设置低限、高限液位报警功能。

进一步地，储液罐的进液管道上设有用于控制低温液体进入储液罐的第二截止阀，储液罐的背压管道上设有调压阀，储液罐的放空管道上设有用于控制储液罐内部压力的泄压阀。

进一步地，计量泵出口压力表与汽化加热器之间的液体输送管道上设有第三截止阀。

进一步地，液体计量泵的液体进口处设有与系统外连接的放空管道，放空管道上设有放空阀。

进一步地，汽化加热器与用于调节汽化加热器加热温度的控温器连接，其带有温度反馈，可自动控制温度，控制精度为±0.5℃，控制汽化加热器将低温液体充分汽化，为评价装置提供稳定的气体物料输出。

进一步地，液体计量泵进口处的放空管道与储液罐的放空管道汇合后放空。

进一步地，储液罐外部、储液罐的液体输出管道及汽化加热器的气体输出管道外部都设有保温层，用于降低低温液体的挥发。汽化加热器的气体输出管道外部设置保温层，需要的话可以伴热。

进一步地，计量泵为流量0.01-10mL/min、计量精度0.01mL/min的柱塞式计量泵。

进一步地，计量泵内设有根据需求设定泵头温度的内置电子恒温模块。

背压管道上的调压阀用于关闭背压气体，同时可以调节背压压力，为计量泵之前的整个系统提供压力，保证低温液体输送过程中不会汽化。

储液罐放空管道上泄压阀根据需求设置泄压的压力，当储液罐的压力高出设定值时自动泄压，排出气体去放空管，起到安全保护的作用。

液体计量泵的密封圈为耐低温及耐腐蚀的密封材料，例如采用聚四氟乙烯，用于防止低温液体泄漏。

计量泵入口端具有放空功能，计量泵打开前，将计量泵放空管道上的放空阀打开后，储液罐内液体可以通过背压管道上的调压阀施与的压力(当储液罐置于高位时可靠自流)自该阀流出，最初流出气体，当以稳定液体流出后关闭该阀，保持泵前管路内物料为液体。

计量泵是否正常工作的判断：关闭第三截止阀时，打开计量泵，观察计量泵出口压力表，如果压力表显示压力迅速上升(如流量设置5mL/min，压力上升2MPa/min)，说明计量泵正常输液，若压力不上升或上升缓慢，说明计量泵不能正常输液。

汽化加热器为低温液体汽化加热器，采用电加热方式，加热温度可依据评价反应的压力来设定，确保加热温度高于低温液体在反应压力下的临界温度，保证低温液体的汽化。

本实用新型的低温液体稳定进液系统的操作方法，该方法包括：

(1)打开背压管道上的调压阀，惰性气体(例如可以为压缩氮气或其他惰性气体)经背压管道输入储液罐，同时打开泄压阀，应用惰性气体对储液罐进行吹扫，吹扫完成后关闭调压阀，保持泄压阀处于开启状态；

(2)打开第二截止阀，低温液体以自流方式或使用低温提液泵经储液罐的进液管道输入储液罐，初始阶段，低温液体部分挥发气化经泄压阀进入储液罐的放空管道，随着储液罐内温度的降低，低温液体进入储液罐，通过液位传感器观察储液罐内低温液体的进入量，满足实验需要时关闭第二截止阀，同时关闭泄压阀；

(3)打开储液罐背压管道上的调压阀，调整背压至所需值，此背压作用是防止计量泵吸液过程中低温液体在柱塞处气化，形成汽蚀，从而不能输送液体，例如可设置为1MPa；

(4)设置计量泵的恒温模块温度至所需温度，例如为-30℃，打开计量泵液体进口处放空管道上的放空阀，初始阶段经放空阀输出气体，待有液体流出时，稳定1-2min，关闭放空阀；

(5)关闭第三截止阀，启动计量泵，设定所需流量，例如为1mL/min，观察计量泵液体输出管道上的压力表的示数变化，若压力迅速上升，计量泵正常工作，打开第三截止阀，低温液体输入至汽化加热器；

(6)打开汽化加热器，设定加热温度(此温度值由评价装置内的反应压力计算所得，要求高于反应压力下的临界温度，例如大于10℃，确保低温液体汽化)；

(7)当汽化加热器气体输出管道上的压力表示数大于系统压力(评价装置内的压力)时，打开第一截止阀使得汽化后的物料进入评价装置参与反应。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的评价实验用低温液体的稳定进液系统可以进行简便的人工操作，未设置复杂的自控系统，方便在实验室进行推广操作。

附图说明

图1为本实用新型的一种评价实验用低温液体的稳定进液系统的结构示意图。

附图标记说明:

储液罐1，第二截止阀2，调压阀3，泄压阀4，液位传感器5，计量泵6，放空阀7，计量泵出口压力表8，第三截止阀9，汽化加热器10，控温器11，压力表12，单向阀13，第一截止阀14，

进液管道L1，背压管道L2，放空管道L3，低温液体输出管道L4，气体输出管道L5，液体计量泵进口处的放空管道L6。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方案。

如图1所示，本实用新型提供一种评价实验用低温液体的稳定进液系统，其包括一个用于储存低温液体的储液罐1(例如承压能力大于2MPa)，储液罐1分别连接有用于将低温液体输入储液罐的进液管道L1、用于保证低温液体正常输送的背压管道L2、用于调节储液罐内部压力的放空管道L3和低温液体输出管道L4，储液罐的低温液体输出管道L4上沿着低温液态的输送方向依次设有用于定量向评价装置输送低温液体的计量泵6、用于测量计量泵出口压力的计量泵出口压力表8、用于加热低温液体的汽化加热器10，汽化加热器10的气体输出管道L5上沿着气体输送方向依次设有指示汽化加热器出口压力的压力表12、防止评价装置的高压气体倒灌进入汽化加热器的单向阀13、用于打开或关闭汽化加热器与评价装置(未图示)连通的第一截止阀14，汽化加热器的气体输出管道L5于第一截止阀14后与评价装置连接。

储液罐1内部设有用于测量储液罐内部液位高度的液位传感器5，可设置低限、高限液位报警功能。

储液罐1的进液管道L1上设有用于控制低温液体进入储液罐的第二截止阀2，储液罐的背压管道上设有调压阀3，储液罐的放空管道上设有用于控制储液罐内部压力的泄压阀4。

计量泵出口压力表8与汽化加热器10之间的液体输送管道上设有第三截止阀9。

液体计量泵的液体进口处设有与系统外连接的放空管道L6，放空管道上设有放空阀7。

汽化加热器与用于调节汽化加热器加热温度的控温器11连接，其带有温度反馈，可自动控制温度，控制精度为±0.5℃，控制汽化加热器将低温液体充分汽化，为评价装置提供稳定的气体物料输出。

液体计量泵进口处的放空管道L6与储液罐的放空管道L3汇合后放空。

储液罐外部、储液罐的液体输出管道及汽化加热器的气体输出管道外部都设有保温层或伴热设施，用于降低低温液体的挥发。

计量泵6为流量0.01-10mL/min、计量精度0.01mL/min的柱塞式计量泵。

计量泵6内设有根据需求设定泵头温度的内置电子恒温模块。

背压管道L2上的调压阀3用于关闭背压气体，同时可以调节背压压力，为计量泵之前的整个系统提供压力，保证低温液体输送过程中不会汽化。

储液罐1放空管道L3上的泄压阀4根据需求设置泄压的压力，当储液罐的压力高出设定值时自动泄压，排出气体去放空管，起到安全保护的作用。

液体计量泵的密封圈为耐低温及耐腐蚀的密封材料，例如采用聚四氟乙烯，用于防止低温液体泄漏。

计量泵入口端具有放空功能，计量泵6打开前，将计量泵放空管道L6上的放空阀7打开后，储液罐1内液体可以通过背压管道L2上的调压阀3施与的压力(当储液罐置于高位时靠自流)自该阀流出，最初流出气体，当以稳定液体流出后关闭该阀，保持泵前管路内物料为液体。

计量泵是否正常工作的判断：关闭第三截止阀9时，打开计量泵6，观察计量泵出口压力表8，如果压力表显示压力迅速上升(如流量设置5mL/min，压力上升2MPa/min)，说明计量泵正常输液，若压力不上升或上升缓慢，说明计量泵不能正常输液。

汽化加热器10为低温液体汽化加热器，采用电加热方式，加热温度可依据评价反应的压力来设定，确保加热温度高于低温液体在反应压力下的临界温度保证低温液体的汽化。

本实用新型的低温液体稳定进液系统的操作方法，该方法包括：

(1)打开背压管道L2上的调压阀3，惰性气体(例如可以为压缩氮气或其他惰性气体)经背压管道L2输入储液罐，同时打开泄压阀4，应用惰性气体对储液罐进行吹扫，吹扫完成后关闭调压阀3，保持泄压阀4处于开启状态；

(2)打开第二截止阀2，低温液体以自流方式或使用低温提液泵经储液罐的进液管道L1输入储液罐，初始阶段，低温液体部分挥发气化经泄压阀4进入储液罐1的放空管道L3，随着储液罐内温度的降低，低温液体进入储液罐，通过液位传感器5观察储液罐内低温液体的进入量，满足实验需要时关闭第二截止阀2，同时关闭泄压阀4；

(3)打开储液罐背压管道上的背压阀3，调整背压至所需值，此背压作用是防止计量泵吸液过程中低温液体在柱塞处气化，形成汽蚀，从而不能输送液体，例如可设置为1MPa；

(4)设置计量泵6的恒温模块温度至所需温度，例如为-30℃，打开计量泵液体进口处放空管道上的放空阀7，初始阶段经放空阀输出气体，待有气液混合物流出时，稳定1-2min，关闭放空阀7；

(5)关闭第三截止阀9，启动计量泵6，设定所需流量，例如为1mL/min，观察计量泵液体输出管道上的压力表8的示数变化，若压力迅速上升，计量泵正常工作，打开第三截止阀9，低温液体输入至汽化加热器10；

(6)打开汽化加热器10，设定加热温度(此温度值由评价装置内的反应压力计算所得，要求高于反应压力下的临界温度，例如大于10℃，确保低温液体汽化)；

(7)当汽化加热器气体输出管道L5上的压力表示数大于系统压力(评价装置内的压力)时，打开第一截止阀14使得汽化后的物料进入评价装置参与反应。

Claims (10)

1.一种评价实验用低温液体的稳定进液系统，其特征在于，其包括一个用于储存低温液体的储液罐，储液罐分别连接有用于将低温液体输入储液罐的进液管道、用于保证低温液体正常输送的背压管道、用于调节储液罐内部压力的放空管道和低温液体输出管道，储液罐的低温液体输出管道上沿着低温液体的输送方向依次设有用于定量向评价装置输送低温液体的计量泵、用于测量计量泵出口压力的计量泵出口压力表、用于加热低温液体的汽化加热器，汽化加热器的气体输出管道上沿着气体输送方向依次设有指示汽化加热器出口压力的压力表、防止气体倒灌的单向阀、用于打开或关闭汽化加热器与评价装置连通的第一截止阀，汽化加热器的气体输出管道于第一截止阀后与评价装置连接。

2.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，储液罐内部设有用于测量储液罐内部液位高度的液位传感器。

3.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，储液罐的进液管道上设有用于控制低温液体进入储液罐的第二截止阀，储液罐的背压管道上设有调压阀，储液罐的放空管道上设有用于控制储液罐内部压力的泄压阀。

4.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，计量泵出口压力表与汽化加热器之间的液体输送管道上设有第三截止阀。

5.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，液体计量泵的液体进口处设有与系统外连接的放空管道，放空管道上设有放空阀。

6.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，汽化加热器与用于调节汽化加热器加热温度的控温器连接。

7.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，液体计量泵进口处的放空管道与储液罐的放空管道汇合后放空。

8.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，储液罐外部、储液罐的液体输出管道及汽化加热器的气体输出管道外部都设有保温层。

9.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，计量泵为流量0.01-10ml/min、计量精度0.01ml/min的柱塞式计量泵。

10.根据权利要求1所述的稳定进液系统，其特征在于，计量泵内设有根据需求设定泵头温度的内置电子恒温模块。

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