RU103490U1

RU103490U1 - LABORATORY INSTALLATION FOR DETERMINING SELECTIVITY OF ABSORPTION ABILITY OF ABSORBENTS

Info

Publication number: RU103490U1
Application number: RU2010140162/05U
Authority: RU
Inventors: Людмила Леонидовна Ганижева; Дмитрий Борисович Пономаренко; Алексей Васильевич Клименко; Татьяна Юрьевна Борисова
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-20

Abstract

Лабораторная установка по определению селективной поглотительной способности абсорбентов, состоящая из баллона для хранения сероводорода, питающей емкости для сероводорода, оснащенной для регистрации давления образцовым манометром, баллона для хранения диоксида углерода, питающей емкости для диоксида углерода, оснащенной для регистрации давления образцовым манометром, реакционной ячейки, магнитной мешалки, механического регулятора давления для сероводорода, механического регулятора давления для диоксида углерода, редуктора для снижения давления диоксида углерода, обе емкости сообщены с реакционной ячейкой, в которую помещена проба исследуемого абсорбента, причем питающая емкость для сероводорода, питающая емкость для диоксида углерода, реакционная ячейка и магнитная мешалка расположены в термостате, оснащенном нагревателем, терморегулятором и стеклянным термометром. Laboratory installation for determining the selective absorbent capacity of absorbents, consisting of a cylinder for storing hydrogen sulfide, a supply tank for hydrogen sulfide, equipped with a standard pressure gauge for recording pressure, a cylinder for storing carbon dioxide, a supply tank for carbon dioxide, equipped for recording pressure with a standard manometer, a reaction cell, magnetic stirrer, mechanical pressure regulator for hydrogen sulfide, mechanical pressure regulator for carbon dioxide, gearbox with to reduce the pressure of carbon dioxide, both tanks are in communication with the reaction cell in which the sample of the absorbent under study is placed, the supply tank for hydrogen sulfide, the supply tank for carbon dioxide, the reaction cell and a magnetic stirrer located in a thermostat equipped with a heater, a temperature regulator and a glass thermometer.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения селективности поглотительной способности физических и химических абсорбентов по отношению к сероводороду и диоксиду углерода.The utility model relates to measuring technique and can be used to determine the selectivity of the absorption capacity of physical and chemical absorbents with respect to hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Известно устройство для измерения массы, расхода и объема газа при выдаче его из замкнутой емкости (RU 2156960 С2, МПК G01F 1/86). Устройство содержит датчик давления газа и датчик температуры газа, установленные в замкнутой емкости, устройство управления, двухканальный аналогово-цифровой преобразователь, функциональное устройство на носителях памяти, дифференцирующее устройство на носителях памяти, цифробуквенный индикатор и устройство сравнения.A device for measuring the mass, flow and volume of gas when issuing it from a closed tank (RU 2156960 C2, IPC G01F 1/86). The device comprises a gas pressure sensor and a gas temperature sensor installed in a closed container, a control device, a two-channel analog-to-digital converter, a functional device on storage media, a differentiating device on storage media, an alphanumeric indicator, and a comparison device.

Недостатком данного устройства является сложность аппаратурного оформления, высокая стоимость и невозможность определения селективности поглотительной способности абсорбентов по отношению к сероводороду и диоксиду углерода.The disadvantage of this device is the complexity of the hardware design, the high cost and the inability to determine the selectivity of the absorption capacity of absorbents with respect to hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Задачей полезной модели является создание лабораторной установки по определению селективности поглотительной способности абсорбентов, обладающей низкой себестоимостью, простотой аппаратурного оформления и высокой оперативностью.The objective of the utility model is to create a laboratory unit for determining the selectivity of the absorbent capacity of absorbents, which has low cost, simplicity of equipment design and high efficiency.

Техническим результатом является повышение точности и скорости определения коэффициента селективности абсорбентов.The technical result is to increase the accuracy and speed of determining the selectivity coefficient of absorbents.

Технический результат достигается тем, что лабораторная установка по определению селективности поглотительной способности абсорбентов включает питающую емкость для сероводорода, питающую емкость для диоксида углерода, реакционную ячейку, магнитную мешалку, механический регулятор давления для сероводорода, механический регулятор давления для диоксида углерода, баллон для хранения сероводорода, баллон для хранения диоксида углерода, два образцовых манометра, термостат, нагреватель, терморегулятор, стеклянный термометр, редуктор для снижения давления диоксида углерода и вспомогательное оборудование.The technical result is achieved by the fact that the laboratory installation for determining the selectivity of the absorbent capacity of absorbents includes a feeding container for hydrogen sulfide, a feeding container for carbon dioxide, a reaction cell, a magnetic stirrer, a mechanical pressure regulator for hydrogen sulfide, a mechanical pressure regulator for carbon dioxide, a cylinder for storing hydrogen sulfide, carbon dioxide storage tank, two standard pressure gauges, thermostat, heater, temperature regulator, glass thermometer, gearbox for carbon dioxide pressure reduction and accessories.

Применение в установке по определению селективности поглотительной способности абсорбентов двух отдельных питающих емкостей для сероводорода и диоксида углерода позволяет объединить измерительное оборудование в один блок, не прибегая к строительству двух отдельных лабораторных установок для проведения измерений по каждому газу. Магнитная мешалка снижает влияние диффузии и теплового эффекта реакции на абсорбцию сероводорода и диоксида углерода, что позволяет сопоставлять результаты измерения коэффициента селективности, полученные для абсорбентов, сильно отличающихся по вязкости. Механические регуляторы давления для сероводорода и диоксида углерода обеспечивают проведение процесса абсорбции при постоянном давлении, размещение питающих емкостей для сероводорода и диоксида углерода, реакционной ячейки, магнитной мешалки в термостате, температура в котором поддерживается нагревателем, работающим совместно с терморегулятором, а также контроль температуры стеклянным термометром обеспечивают проведение измерений при постоянной температуре, что позволяет получать данные по поглотительной способности сероводорода и диоксида углерода при одних и тех же значениях давления и температуры, что способствует получению надежных данных по коэффициентам селективности. Вспомогательное оборудование обеспечивает вакуумирование питающих емкостей и реакционной ячейки, что устраняет влияние атмосферного воздуха на абсорбционную способность поглотителей и позволяет получать более точные значения коэффициента селективности.The use of two separate supply containers for hydrogen sulfide and carbon dioxide to determine the selectivity of the absorbent capacity of absorbents in a facility allows the measurement equipment to be combined into one unit without resorting to the construction of two separate laboratory facilities for measuring each gas. A magnetic stirrer reduces the influence of diffusion and the thermal effect of the reaction on the absorption of hydrogen sulfide and carbon dioxide, which allows us to compare the results of the measurement of the selectivity coefficient obtained for absorbents that differ greatly in viscosity. Mechanical pressure regulators for hydrogen sulfide and carbon dioxide provide an absorption process at constant pressure, placement of supply containers for hydrogen sulfide and carbon dioxide, a reaction cell, a magnetic stirrer in a thermostat, the temperature of which is maintained by a heater working in conjunction with a thermostat, as well as temperature control with a glass thermometer provide measurements at a constant temperature, which allows to obtain data on the absorption capacity of a hydrogen sulfide ode and carbon dioxide at the same pressure and temperature, which helps to obtain reliable data on the selectivity coefficients. Ancillary equipment provides vacuuming of the supply tanks and the reaction cell, which eliminates the influence of atmospheric air on the absorption capacity of absorbers and allows to obtain more accurate values of the selectivity coefficient.

На фиг.1 изображена лабораторная установка по определению селективности поглотительной способности абсорбентов. Установка содержит питающую емкость 1 для сероводорода и питающую емкость 2 для диоксида углерода, реакционную ячейку 3, магнитную мешалку 4, механический регулятор давления 5 для сероводорода и механический регулятор давления 6 для диоксида углерода, баллон 7 для хранения сероводорода и баллон 8 для хранения диоксида углерода, образцовые манометры 9 и 10 (класс точности 0,4), термостат 11, нагреватель 12, терморегулятор 13, стеклянный термометр 14, редуктор 15 для снижения давления диоксида углерода, вспомогательное оборудование,Figure 1 shows a laboratory setup for determining the selectivity of the absorption capacity of absorbents. The installation contains a supply tank 1 for hydrogen sulfide and a supply tank 2 for carbon dioxide, a reaction cell 3, a magnetic stirrer 4, a mechanical pressure regulator 5 for hydrogen sulfide and a mechanical pressure regulator 6 for carbon dioxide, a cylinder 7 for storing hydrogen sulfide and a cylinder 8 for storing carbon dioxide , standard gauges 9 and 10 (accuracy class 0.4), thermostat 11, heater 12, temperature controller 13, glass thermometer 14, pressure reducer 15 to reduce carbon dioxide pressure, auxiliary equipment,

Установка работает следующим образом. На первом этапе измерений вакуумируют питающую емкость 1 для сероводорода и закачивают сероводород из баллона 7 для хранения сероводорода. Затем в реакционную ячейку 3 загружают пробу исследуемого абсорбента и вакуумируют. Включают магнитную мешалку 4. На механическом регуляторе давления 5 для сероводорода устанавливают заданное давление процесса. Перед началом измерений питающую емкость 1 для сероводорода, реакционную ячейку 3 и магнитную мешалку 4 выдерживают в термостате 11 до достижения заданной температуры, которая поддерживается нагревателем 12 с помощью терморегулятора 13 и контролируется стеклянным термометром 14. Затем с помощью вспомогательного оборудования сообщают питающую емкость 1 для сероводорода и реакционную ячейку 3, в результате чего происходит падение давления в питающей емкости 1 для сероводорода. Значение давления фиксируют по образцовому манометру 9 и начинают отсчет времени. Замеры давления в питающей емкости 1 для сероводорода производят через каждые 60 секунд в течение 15 минут. Затем измерения прекращают, с помощью вспомогательного оборудования разобщают питающую емкость 1 для сероводорода и реакционную ячейку 3, а оставшийся сероводород направляют в систему сброса газов.Installation works as follows. At the first stage of the measurements, the supply tank 1 for hydrogen sulfide is vacuumized and hydrogen sulfide is pumped from the cylinder 7 for storage of hydrogen sulfide. Then in the reaction cell 3 load a sample of the studied absorbent and vacuum. Turn on the magnetic stirrer 4. On the mechanical pressure regulator 5 for hydrogen sulfide set the process pressure. Before starting the measurements, the supply tank 1 for hydrogen sulfide, the reaction cell 3, and the magnetic stirrer 4 are kept in the thermostat 11 until a predetermined temperature is reached, which is maintained by the heater 12 using the temperature controller 13 and controlled by a glass thermometer 14. Then, with the help of auxiliary equipment, the supply tank 1 for hydrogen sulfide is reported and a reaction cell 3, resulting in a pressure drop in the supply tank 1 for hydrogen sulfide. The pressure value is fixed according to the exemplary pressure gauge 9 and the countdown begins. Measurements of pressure in the supply tank 1 for hydrogen sulfide produced every 60 seconds for 15 minutes. Then the measurements are stopped, using auxiliary equipment disconnect the supply tank 1 for hydrogen sulfide and the reaction cell 3, and the remaining hydrogen sulfide is sent to the gas discharge system.

На втором этапе измерений вакуумируют питающую емкость 2 для диоксида углерода и закачивают диоксид углерода из баллона 8 для хранения диоксида углерода через редуктор 15 для снижения давления диоксида углерода. Затем в реакционную ячейку 3 загружают пробу исследуемого абсорбента и вакуумируют. Включают магнитную мешалку 4. На механическом регуляторе давления 6 для диоксида углерода устанавливают заданное давление процесса. Перед началом измерений питающую емкость 2 для диоксида углерода, реакционную ячейку 3 и магнитную мешалку 4 выдерживают в термостате 11 до достижения заданной температуры, которая поддерживается нагревателем 12 с помощью терморегулятора 13 и контролируется стеклянным термометром 14. Затем с помощью вспомогательного оборудования сообщают питающую емкость 2 для диоксида углерода и реакционную ячейку 3, в результате чего происходит падение давления в питающей емкости 2 для диоксида углерода. Значение давления фиксируют по образцовому манометру 10 и начинают отсчет времени. Замеры давления в питающей емкости 2 для диоксида углерода производят через каждые 60 секунд в течение 15 минут. Затем измерения прекращают, с помощью вспомогательного оборудования разобщают питающую емкость 2 для диоксида углерода и реакционную ячейку 3, а оставшийся диоксид углерода направляют в систему сброса газов.In the second measurement step, the carbon dioxide supply vessel 2 is evacuated and carbon dioxide is pumped from the cylinder 8 to store carbon dioxide through a pressure reducer 15 to reduce the pressure of carbon dioxide. Then in the reaction cell 3 load a sample of the studied absorbent and vacuum. Turn on the magnetic stirrer 4. On the mechanical pressure regulator 6 for carbon dioxide set the desired process pressure. Before starting the measurements, the supply tank 2 for carbon dioxide, the reaction cell 3, and the magnetic stirrer 4 are kept in the thermostat 11 until a predetermined temperature is reached, which is maintained by the heater 12 using the thermostat 13 and controlled by a glass thermometer 14. Then, using the auxiliary equipment, the supply tank 2 for carbon dioxide and the reaction cell 3, resulting in a pressure drop in the supply tank 2 for carbon dioxide. The pressure value is recorded according to the exemplary pressure gauge 10 and the countdown begins. Measurements of pressure in the supply tank 2 for carbon dioxide are made every 60 seconds for 15 minutes. Then the measurements are stopped, using auxiliary equipment disconnect the supply tank 2 for carbon dioxide and the reaction cell 3, and the remaining carbon dioxide is sent to the gas discharge system.

Количество поглощенного сероводорода или диоксида углерода в зависимости от времени определяется по показаниям образцовых манометров, установленных на питающих емкостях с исследуемыми газами. Выражение для расчета количества поглощенного газа основано на использовании уравнения Клапейрона-Менделеева и имеет вид:The amount of absorbed hydrogen sulfide or carbon dioxide, depending on time, is determined by the testimony of pressure gauges installed on supply tanks with the studied gases. The expression for calculating the amount of absorbed gas is based on the use of the Clapeyron-Mendeleev equation and has the form:

где n(τ) - количество молей газа, поглощенного к моменту времени τ;where n (τ) is the number of moles of gas absorbed at time τ;

V - объем питающей емкости, м3;V is the volume of the supply tank, m3;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль•К);R is the universal gas constant equal to 8.314 J / (mol • K);

Т - температура в реакционной ячейке, К;T is the temperature in the reaction cell, K;

P_Н - значение давления в начальный момент контактирования газа и жидкости. Па;P _N - pressure value at the initial moment of gas and liquid contacting. Pa;

P_τ: - значение давления в произвольный момент контактирования газа и жидкости. Па;P _τ : is the pressure value at an arbitrary moment of contacting gas and liquid. Pa;

Z_Н - коэффициент сжимаемости газа, рассчитанный по уравнению Ли-Кеслера для начального момента контактирования газа и жидкости;Z _N - gas compressibility coefficient calculated according to the Li-Kesler equation for the initial moment of contact between gas and liquid;

Z_τ - коэффициент сжимаемости газа, рассчитанный по уравнению Ли-Кеслера для произвольного момента контактирования газа и жидкости. Коэффициент селективности определяют по формуле:Z _τ is the gas compressibility coefficient calculated by the Li-Kesler equation for an arbitrary moment of contact between gas and liquid. The selectivity coefficient is determined by the formula:

где n_s - количество молей сероводорода, поглощаемое к моменту времени τ;where n _s is the number of moles of hydrogen sulfide absorbed at time τ;

n_c - количество молей диоксида углерода, поглощаемое к моменту времени τ.n _c is the number of moles of carbon dioxide absorbed at time τ.

После обработки экспериментальных данных по уравнениям (1) и (2), получают кривые зависимости коэффициента селективности во времени.After processing the experimental data according to equations (1) and (2), curves of the dependence of the selectivity coefficient in time are obtained.

Предлагаемая лабораторная установка по определению селективности поглотительной способности абсорбентов позволяет значительно сократить затраты времени и материалов для исследования селективной способности абсорбентов, изучать поведение различных абсорбентов, получать надежные данные при простоте, малых габаритах и малой массе аппаратуры.The proposed laboratory setup for determining the selectivity of the absorbent capacity of absorbents can significantly reduce the time and materials needed to study the selective ability of absorbents, study the behavior of various absorbents, and obtain reliable data with simplicity, small dimensions and low weight of the equipment.

Claims

Laboratory installation for determining the selective absorbent capacity of absorbents, consisting of a cylinder for storing hydrogen sulfide, a supply tank for hydrogen sulfide, equipped with a standard pressure gauge for recording pressure, a cylinder for storing carbon dioxide, a supply tank for carbon dioxide, equipped for recording pressure with a standard manometer, a reaction cell, magnetic stirrer, mechanical pressure regulator for hydrogen sulfide, mechanical pressure regulator for carbon dioxide, gearbox for to reduce the pressure of carbon dioxide, both tanks are in communication with the reaction cell in which the sample of the absorbent under study is placed, the supply tank for hydrogen sulfide, the supply tank for carbon dioxide, the reaction cell and a magnetic stirrer located in a thermostat equipped with a heater, a temperature regulator and a glass thermometer.