KR840001366B1

KR840001366B1 - Gas liquid equilibrium testing apparatus

Info

Publication number: KR840001366B1
Application number: KR1019830001229A
Authority: KR
Inventors: 정창우
Original assignee: 정창우
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1984-09-20

Abstract

Air in the system is removed by a vacuum pump. the gassample is transported to the system through a gas-sample supplying conduit(11). Liquid-samples are supplied through a liquid-sample supplying conduit(12). an agitator(13) is located in a solution store chamber(4) to ensure uniform mixing of the solution. When a highly pressurized liquid solution is supplied by an ejector nozzle(1), the state around the ejector nozzle(1) instantly becomes an eqilibrium state. Therefore, gas-liquid equilibrium testing is rapidly accomplished.

Description

Liquid balance measuring device

첨부도면은 본 발명의 예시적 장치 도면이다.The accompanying drawings are exemplary device drawings of the present invention.

본원 발명은 흡수, 증발 또는 증류탑등의 화학공업장치 설계, 운전, 연구 및 교육등에 필수적으로 필요한 단일성분계 또는 다성분계의 기·액평형(다성분 계의 경우 기체 용해도라고도 함) 자료를 이젝터(혹은 벤츄리관이라고도 함)를 이용한 간단한 장치로 신속하게 획득할 수 있도록 함으로써 장치의 원가절감, 측정시간 단축과 다양한 응용성의 제공을 목적으로 안출한 기·액평형 측정장치에 관한 것이다.The present invention ejector (or multi-component gas-liquid equilibrium (also referred to as gas solubility in the case of multi-component systems) data necessary for the design, operation, research and education of chemical industrial devices such as absorption, evaporation or distillation column The present invention relates to a gas-liquid equilibrium measuring device designed to reduce the cost of a device, to shorten the measurement time, and to provide various applicability by allowing a simple device using a simple device using a venturi tube).

종래에 있어서도 기·액평형 측정장치가 안출되어 왔으나, 종래의 장치들은 하나의 기·액평형 자료를 획득하는데 소여되는 기간이 최소 수신간에 걸치는 결함은 물론, 장치가 복잡하고 제한된 응용범위를 가지는 등의 비경제적 폐단이 허다하였던 것이다. 이러하 상기 종래의 제결점을 감안하여 안출한 본원 발명은 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.In the past, gas-liquid equilibrium measuring apparatuses have been devised, but conventional apparatuses have a complicated and limited application range, as well as defects that require a minimum period of time between acquisition of a single gas-liquid equilibrium data. There was a lot of non-economic closure. The present invention devised in view of the above conventional drawbacks will be described in detail based on the accompanying drawings.

본원 발명의 주요장치는 이제터 노즐(1), 이젝터 흡입부(2)와 이젝터 배출부(3)로 구성된 이젝터, 용액 저장조(4), 용액 순환펌프(5), 용액 순환펌프(5) 흡입부의 열교환기(6), 용액 순환펌프(5) 배출부의 열교환기(7), 용액 시료기(8) 및 기체 시료기(9)로 구성되어 있다.The main device of the present invention is an ejector consisting of an ejector nozzle 1, an ejector suction part 2 and an ejector discharge part 3, a solution reservoir 4, a solution circulation pump 5, a solution circulation pump 5 suction The heat exchanger 6 of the negative electrode, the heat exchanger 7 of the discharge part of the solution circulation pump 5, the solution sampler 8, and the gas sampler 9 are comprised.

용액 저장조(4)에 설치된 기체 배출관(10)을 통하여 적절한 진공펌프로 전체 계의 공기를 제거하고 이젝터 흡입부(2)에 설치된 기체시료 주입구(11)를 통하여 기체시료를 전체계에 보내고 기체 배출관(10)을 통하여 반복적으로 배출함으로써 계의 잔류공기를 제거한다. 액체시료를 액체시료 주입구(12)를 통하여 주입한다.Through the gas discharge pipe 10 installed in the solution reservoir (4) to remove the air of the entire system with an appropriate vacuum pump, the gas sample is sent to the whole system through the gas sample inlet (11) installed in the ejector inlet (2) and the gas discharge pipe By repeatedly discharging through (10), residual air in the system is removed. The liquid sample is injected through the liquid sample inlet 12.

기체시료와 액체시료의 용이하고 신속한 혼합을 위하여 용액 순환펌프(5)를 작동시켜 액체시료를 이젝터 노즐(1)을 통해 분사시키며 기체시료 주입구(11)를 통해 기체시료를 주입시켜 용액을 만든다. 단일성분 용액이나 다성분 용액을 액상으로 쉽게 준비할 수 있을 때는 액체시료 주입구(12)로 단순히 용액을 주입시키는 것으로 용액의 장진이 완료된다.For easy and rapid mixing of the gas sample and the liquid sample, the solution circulation pump 5 is operated to inject the liquid sample through the ejector nozzle 1, and the gas sample is injected through the gas sample inlet 11 to make a solution. When a single component solution or a multicomponent solution can be easily prepared in a liquid phase, simply injecting the solution into the liquid sample inlet 12 is completed.

용액의 균일 혼합을 위한 적절한 교반기(13)가 용액저장조(4)에 설치되며, 용액저장조(4)에 적절한 열교환기(14)가 설치된다. 적절하지 못한 조작으로 계의 압력이 비이상적으로 상승할때 계를 보호하기 위한 적절한 안전밸브(15)가 용액저장조(4)에 설치된다. 용액저장조(4), 이젝터노즐(1)의 주입용액 및 이젝터 흡입부(2)에 설치된 기체시료기(9)의 압력은 각각 적절한 용액 저장조 압력계(16), 이젝터노즐 압력계(7) 및 기체시료기 압력계(18)로 측정한다.A suitable stirrer 13 for the uniform mixing of the solution is installed in the solution reservoir 4, and a suitable heat exchanger 14 is installed in the solution reservoir 4. An appropriate safety valve 15 is installed in the solution reservoir 4 to protect the system when the pressure of the system rises abnormally due to improper operation. The pressure of the solution reservoir 4, the injection solution of the ejector nozzle 1, and the gas sampler 9 installed in the ejector suction part 2 are respectively appropriate for the solution reservoir pressure gauge 16, the ejector nozzle pressure gauge 7, and the gas sample. Measure with an air pressure gauge (18).

이젝터 배출부(3)의 온도와 용액 저장조(4)의 온도는 각각 적절한 이젝터 배출부 온도계(19)와 용액저장조 온도계(20)로 측정한다. 이젝터 배출부(19)는 상기 노즐(1)에 부착 또는 인접한 곳에 설치될 수 있음은 자명한다.The temperature of the ejector outlet 3 and the temperature of the solution reservoir 4 are measured with an appropriate ejector outlet thermometer 19 and solution reservoir thermometer 20, respectively. Obviously, the ejector outlet 19 may be installed at or near the nozzle 1.

이젝터 흡입부(2)에는 비이상적인 장치 조작에 의한 액체용액의 기체 시료기(9)로의 역류 방지를 위한 적절한 역류방지 밸브(21)가 설치된다.The ejector suction part 2 is provided with an appropriate backflow prevention valve 21 for preventing backflow of the liquid solution into the gas sampler 9 by non-ideal device operation.

기체 시료기(9)로부터의 기체시료 채취는 기체시료 채취관(23)을 통해 수행되는 바, 필요에 따라 시체시료를 액화시켜 액상으로 채취할때는 적절한 열교환기(22)를 작동시켜 기체시료를 액화시킬 수 있다.Gas sample collection from the gas sampler (9) is carried out through the gas sample collection tube (23). When the liquid sample is liquefied and collected in the liquid phase as needed, the appropriate heat exchanger (22) is operated to liquefy the gas sample. You can.

액체시료는 용액시료기(8)에 설치된 용액시료 채취관(24)를 통해 채취한다.The liquid sample is collected through the solution sample collection tube 24 installed in the solution sampler 8.

용액의 유량은 용액 순환펌프(5)의 배출부에 설치된 용액 배출밸브(26)와 바이패스밸브(25)로 조절한다.The flow rate of the solution is controlled by the solution discharge valve 26 and the bypass valve 25 provided in the outlet of the solution circulation pump (5).

용액순환펌프(5)의 바이패스라인(27)은 직접 용액저장조(4)로 연결될 수 있음은 자명하며, 적절한 용액 순환펌프의 사용으로 바이패스라인(27)의 도움이 없이 용액의 유랑을 조절할 수 있음은 자명하다.It is apparent that the bypass line 27 of the solution circulation pump 5 can be directly connected to the solution reservoir 4, and the use of an appropriate solution circulation pump controls the flow of the solution without the help of the bypass line 27. It can be obvious.

용액순환펌프(5)는 적절한 펌프의 사용으로 용액과 펌프의 직접 접촉을 피할 수 있음은 자명하다.It is apparent that the solution circulation pump 5 can avoid direct contact between the solution and the pump by using an appropriate pump.

계의 특정부위를 일정 온도로 유지시켜 주기 위하여 해당 부위에 단열제를 적용하거나 적절한 항온유지 장치를 병설할 수 있음은 자명하다.In order to maintain a certain part of the system at a certain temperature, it is obvious that an insulation may be applied to the part or an appropriate thermostat may be installed.

이젝터로서는 일정압력 이젝터, 일정면적 이젝터등의 적절한 모든 이젝터가 포함되며, 이젝터 노즐로서는 단일관 노즐 혹은 다관노즐등 적절한 모든 노즐이 사용될 수 있음은 자명하다. 적절한 장치의 병설로 열교환기 6,7과 14의 열교환 용량을 자동으로 조절할 수 있음은 자명하다.Ejectors include all appropriate ejectors such as constant pressure ejectors and constant area ejectors, and it is obvious that all appropriate nozzles such as single-pipe nozzles or multi-pipe nozzles can be used as ejector nozzles. It is obvious that the heat exchange capacity of the heat exchangers 6, 7 and 14 can be adjusted automatically with the appropriate equipment.

미설명부호 30,31,32,33,34,35,36,37은 밸브들이다. 상기한 바와 같이 계의 공기를 제거하고 용용액을 장진하면 다음과 같이 기·액평형 측정을 수행한다.Reference numerals 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 and 37 are valves. As described above, when the air in the system is removed and the solution is loaded, the gas and liquid equilibrium measurement is performed as follows.

기·액평형의 측정은 주로 정온 또는 정압상태에서 수행되는 바, 정온 측정을 먼저 기술하면 다음과 같The measurement of gas-liquid equilibrium is mainly carried out at a constant temperature or a constant pressure.

평형온도는 온도계19를 통해 측정되는 바 이 온도는 열교환기 6,7과 14의 용량조절로 고정시킨다.The equilibrium temperature is measured by thermometer 19, which is fixed by the capacity control of heat exchangers 6, 7, and 14.

이 고정온도에서 이젝터노즐(1)로의 주입용액 압력을 펌프 5로부터의 용액 유량을 증가시킴으로써 점차적으로 증가시키며 이젝터 흡입부(2)의 압력을 압력계 18을 통해 측정한다.At this fixed temperature, the pressure of the injection solution into the ejector nozzle 1 is gradually increased by increasing the flow rate of the solution from the pump 5, and the pressure of the ejector suction part 2 is measured through the pressure gauge 18.

온도계 19를 통해 측정되는 평형온도가 고정된 상태에서, 용액순환량의 증가에도 불구하고 상기한 압력계 18의 압력이 더이상 감소하지 않고 일정하면 이젝터노즐(1) 분사구에 평형이 형성된 것으로 압력계 18의 압력이 평형압력이고 온도계 19의 온도가 평형온도이며, 밸브 28과 29를 잠그고 각각 채취하여 적절한 방법으로 측정된 기체시료와 액체시료의 농도가 평형온도이다.In the state where the equilibrium temperature measured by the thermometer 19 is fixed, the pressure of the pressure gauge 18 no longer decreases and remains constant despite the increase in the solution circulation amount. The equilibrium pressure and the temperature of the thermometer 19 are the equilibrium temperatures, and the concentrations of the gas sample and the liquid sample measured by the appropriate method taken by closing the valves 28 and 29, respectively, are the equilibrium temperatures.

한편 정압 측정은 열교환기 6,7과 14의 용량을 조절하여 압력계 18의 압력을 고정압력으로 유지한 상태에서 용액순환량의 계속적 증가에도 불구하고 압력계 18의 압력강하가 없을때, 압력계 18의 압력이 평형압력이고 온도계 19의 온도가 평형온도이며, 기체시료기 9와 액체시료기 8을 통해 각각 적절한 방법으로 측정된 기체농도와 액체농도가 평형농도가 되는 것이다.On the other hand, the static pressure measurement is performed by adjusting the capacities of the heat exchangers 6, 7, and 14, while maintaining the pressure of the pressure gauge 18 at a fixed pressure. The equilibrium pressure and the temperature of thermometer 19 are the equilibrium temperatures, and the gas concentration and the liquid concentration, respectively, measured in the proper way through the gas sampler 9 and the liquid sampler 8 are the equilibrium concentrations.

상기한 정온·정압 측정공히 압력계 17의 압력은 압력계 18의 압력보다 대략 2기압 내지 10기압 정도 높아야 하고, 압력계 16의 압력은 압력계 18을 통해 측정된 압력보다 대략 0.1기압 내지 1기압 정도는 높게 유지되어야 한다.The pressure of the pressure gauge 17 should be about 2 to 10 atm higher than the pressure of the pressure gauge 18, and the pressure of the pressure gauge 16 should be about 0.1 to 1 atm higher than the pressure measured by the pressure gauge 18. Should be.

이 조건은 펌프 5를 통한 용액순환용량 조절과 열교환기 14의 열교환 용량조절로 이루어진다.This condition consists of the control of the solution circulation capacity via pump 5 and the heat exchange capacity of the heat exchanger 14.

상기 측정의 일례로 온도계 19의 온도가 섭씨21.11도 또는 압력계 18의 압력이 단위 제곱미터당 165.8킬로 뉴톤의 상태에서 압력계 17의 압력이 약 4내지 5기압, 압력계 16의 압력이 약 2기압에서 측정된 물·암모니아계의 평형농도가 기상암모니아 질량 퍼센트 농도 99.08, 액상 암모니아 질량 퍼센트 농도 38.64로 기존 문헌치와 정확한 일치를 보이고 있다.As an example of the measurement, the pressure of the pressure gauge 17 is measured at about 4 to 5 atm, and the pressure at the pressure gauge 16 is measured at 21.11 degrees Celsius or the pressure of the pressure gauge 18 to 165.8 kilotons per square meter. The equilibrium concentrations of water and ammonia series are exactly the same as the existing literatures, with the mass ammonia mass percentage of 99.08 and the liquid ammonia mass percentage of 38.64.

용액 장진으로부터 한 측정에 소요되는 시간은 액 10분정도 이다.The time it takes to make a measurement from solution loading is about 10 minutes.

이와같이 이젝터 노즐(1)을 통해 고압용액을 주입시켜 노즐(1) 분사구에 순간적으로 기·액 평형이 성립되게 하는 본원 발명장치는 종래의 기·액평형 측정장치들과는 근본적으로 원리를 달리하는 것이다.As described above, the apparatus of the present invention, which injects a high pressure solution through the ejector nozzle 1 to instantaneously establish a gas-liquid equilibrium at the nozzle 1 injection port, is fundamentally different from the conventional gas-liquid equilibrium measuring apparatuses.

즉 종래의 장치들은 장시간에 걸쳐 일정 온도·압력에서 기상물질의 흡수량을 측정하거나, 일정한 농도의 용액이 일정온도에서 나타내는 증기압을 측정하여 기·액평형 자료를 획득함에 반하여 본원 발명장치는 이젝터의 고압 주입용액에 의한 이젝터 노즐 분사구 부분에서의 순간적인 평형도달 원리를 이용하여 기·액평형을 측정하는 신규 고안인 것이다.In other words, the conventional apparatus measures the absorption of gaseous substances at a constant temperature and pressure for a long time, or obtains the gas-liquid equilibrium data by measuring the vapor pressure indicated by a constant concentration of a solution at a constant temperature, while the apparatus of the present invention provides a high pressure of an ejector. It is a novel design to measure the gas and liquid equilibrium by using the principle of instantaneous equilibrium at the ejector nozzle injection port by the injection solution.

상기와 같은 이젝터를 사용하여 기·액평형을 측정하는 장치는 신속하게 많은 양의 자료 획득을 가능케 하며, 장치가 간단하고 광범위한 응용범위를 가지므로, 측정시간의 단축, 장치비 감소 및 다양한 응용성 등에 기인한 경제적 이점을 가져옴으로서 실사용자로 하여금 사용 가치를 고양시킨 경제적인 신규 유용한 발명인 것이다. 본 발명의 상기한 특정 측정순서나, 특정물질, 농도·압력·온도, 특정계, 도면에 표시된 장치의 특정형태나 특정배열, 특정위치 또는 특정 부품에만 한정되지 않는다는 것은 명약 관화한 것이다.The device for measuring gas and liquid equilibrium using the ejector as described above enables a large amount of data to be quickly acquired, and the device has a simple and wide application range, which reduces the measurement time, reduces the device cost, and various applications. It is an economical new useful invention that enhances the value of use by the end user by bringing the economic advantages caused. It is obvious that the specific measurement procedure of the present invention, the specific substance, the concentration, the pressure, the temperature, the specific system, the specific form of the apparatus shown in the drawing, the specific arrangement, the specific position, or the specific component are not limited.

Claims

In the gas-liquid equilibrium measuring device of single-component and multi-component systems, a high-pressure liquid solution is injected through the ejector nozzle 1 so that an equilibrium is instantaneously formed around the ejector nozzle 1 so that the gas and liquid equilibrium measurement can be quickly performed. Gas-liquid equilibrium measurement apparatus characterized by using an ejector to perform.