SU831088A3 - Устройство дл отбора проб газаиз МНОгОфАзНОй СМЕСи - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА ИЗ МНОГОФАЗНОЙ СМЕСИ

измерени  количеств продуктов, обнаруживаемых относительно общей массы. Удобным способом ограничени  массы газовых продуктов, посылаемых на масс-спектрометр,  вл етс  контроль температуры газовой смеси, посылаемой на масс-спектрометр. Точка кипени  вещества находитс  в пр мой зависимости от молекул рного веса указанного вещества. Устанавлива  температуру смеси и посыла  на измерительный прибор лишь газовые продукты при этой температуре, ограничивают область исследуемых веществ , наход щихс  в газообразном состо нии при этой температуре, при етом вещества с большими молекул рными весами соответствуют конденсированным веществам.

Продукты конденсации, полученные путем непрерывного отбора газовой смеси собирают в сосуд, называемый испарительным сосудом , температуру и давление в котором можно регулировать. Дл  достоверности анализа важно точно определить услови  температуры и давлени  в этом сосуде, а также обеспечить непрерывность его действи . Строгий количественный анализ газообразных продуктов в многофазных пробах, в частности парофазных крекингов, невозможен при использовании обычных испарительных колонн, действие которых недостаточно стабильно дл  того, чтобы анализ отражал состав газообразных фаз. Контур отбора , проходит параллельно основному контуру циркул ции указанной смеси, фракцию которой отбирают в таких услови х давлени , при которых критерии (числа) Рейнольдса в основном контуре и в контуре отбора были бы ойТанаковьимй. Анализируемую смесь направл ют в нагревательные патрубки , затем, по крайней мере, через один пылеуловитель и один теплообменник , где циркулирует теплоносите при регулируемой температуре Т . в дальнейшем собирают конденсированные и газообразные фракции смеси в испарительном сосуде, помещенном в камеру с регулируемой температуро а на анализатор посылают компоненты смеси, молекул рный вес которых такой, что они наход тс  в газообразном состо нии при температуре Т, Патрубки нагреваютс  по всей своей длине за счет циркул ци  перегретого пара в цилиндрическом патрубке, коаксиальном с первьаЛ ( что предотвращает образование крйЛенсатов, а также опасность обра 30ван-и  пробок этими конденсатами в отдельных точках канала циркул ции (в нижней точке, в узких местах, и т.д.). Теплообменник предназначен дл  того, чтобы, понижа  температуру циркулирующей в патрубках смеси, вызвать образование конденсата т желых компонентов, например после испарительного сосуда в нагреваемой линии, открывающейс  в анализатор. Обычно в испариг тельном сосуде поддерживают температуру теплообменника Tj . Т, так, что повьииа  температуру вдоль патрубков, по которым циркулирует смесь из теплообменника, добиваютс  того, чтобы в паре, посылаемом на анализатор, после выхода с испарительного сосуда отсутствовал конденсат. При анализе парофазных крекингов пылеуловитель в основном предназначен дл  удалени  наибольшей части углеродных

частиц. Газообразную смесь с выхода испарительного сосуда посылают на масс-спектрометр, автоматически регулируют температуру Т и Tj первого теплообменника и испарительного сосуда, исход  из разницы молекул рного веса компонентов анализируют в масс-спектрометре, и регулируют выходы газообразных компонен5 .тов после испарительного сосуда с тем, чтобы получить допустимое врем  прохождени  по линии. Регулировка температур Т и Т2. позвол ет создать строгие и стабильQ ные рабочие услови  дл  испарительного сосуда и осуществл етс  автоматически . С другой стороны, клапан, ограничивающий подачу газа к анализатору и предусмотренный после испарительного сосуда, находитс  на конце устройства отбора, так что давление контролируетс  , предельно точно внутри испарительного сосуда.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит контур отбора , проход щий параллб льно основному контуру циркул ции анализируемой смеси и снабженный двум  клапанами, наход щимис  на входе и на выходе этого .контура отбора, и устройство разре.жени  после тройного клапана, причем последний соедин ет при открытом положении 0 Отбора с нагреваемым патрубком; пылеуловитель; теплообменник с регулируемой температурой Т ; испарительный сосуд, помещенный в камеру с регулируемой температурой нагреваемые патрубки, осуществл ющие соединение : тройной клапан - пылеуловитель - теплообменник - испарительный сосуд - анализатор , клапан после испарительного сосуда, регулирующий давление в последнем; автоматические

средства дл  регулировки температур Т-( и Т, и давлени  в испс ритель-ном сосуде, а именно, в указанных точках; средства дл  обеспе5 циркул ции теплоносител  в

теплообменнике; средства нагрева дл  регулировки температуры в камере , заключающей испарительный сосуд; средства дл  контрол  уровн  жидкости, полученной из продуктов конденсации в испарительном сосуде и дл  удалени  из испарительного сосуда жидких продуктов конденсации и твердых частиц.

Устройство имеет клапан, называемый измельчителем, способный разбивать во врем  срабатывани  корку кокса, осажденнук) вследствие отложени  пылинок твердого углерода . Этот тройной клапан посто нно пропускает газообразные продукты во вторичный контур, а открывание клапана вводит в действие третий канал, т.е. позвол ет отвести часть пода ваемого вещества к пылеуловителю и к устройству отбора. В последнем имеетс  пароструйный -эжектор, размещенный так, чтобы облегчить циркул цию потоков в трубе, создава  искусственно разрежение перед точкой инжекции пара в контур. Пароструйный эжектор рассчитан так, чтобы критерии Рейноль)са были одинаковыми в обеих трубах. Пылеуловитель образован металлическим ситом с мелкой сеткой. При анализе парофазных крекингов функцией пылеуловител   вл етс  удаление частиц углерода при прохождении потоков через металлическое сито.

Камера, в которую помещен испарительный сосуд, содержит бачок, наполненный жидкостью, окружающей испарительный сосуд; изолированные резисторы, погруженные в указанную, жидкость и по которым идет электрический ток регулируемой величины; средства перемешивани , позвол ющие сделать равномерной температуру жидкости в бачке и средства дл  измерени  температуры этой жидкости Жидкостью, заключенной в бачке,  вл етс  силиконовое масло, а в Качестве перемешивающих средств исползуютс  мешалки, погружающиес  в него. Силиконовое масло чаще используетс , чем вода, так как его температура кипени  выше, что позвол ет производить регулировку температуры дл  более высоких величин и без чрезмерного испарени . Испарительный сосуд содержит емкость, дно которой наклонено относитель.но горизонтали , причем сама  низка  часть дна испарительного сосуда соединена с выпускным патрубком периодического слива, снабженным клапаном; вертикальный патрубок, проход щий в испарительный сосуд через дно последнего, открытый на верхнем конце и снабжен--ный пневматическим клапаном с автоматическим управлением, предусмотренным в части патрубка за прет делами камеры; устройство дл  .измерени  перепада давлени  между двум  точками в испарительном сосуде, ле- i жащими на вертикали; вертикальную стенку, раздел ющую внутренний объем испарительного сосуда на две части, сообщающиес  у основани  и металлический фильтр вблизи вершины испарительного сосуда перед патрубком дл  отвода газовой фазы.

Управление соединенного с выпускным патрубком клапана может быть

0 ручным, поскольку этот выпуск используетс  редко. Измерение перепада давлени  позвол ет регилуровать уровень воды, воздейству  на клапан автоматического отбора. По5 ток поступает в испарительный сосуд в части, где имеетс  детектор уровн  дл  конденсации здесь легких углеводородов .

Отбор фракции смеси дл  прове0 дени  количественного анализа, осуществл етс  непрерывно, ограничива  число газообразных .компонентов теми, молекул рный вес которых меньше данного молекул рного веса. Этот верхний предел молекул рного веса газооб5 разных компонентов фиксируетс  стабильностью температуры перед испарительньм сосудом, а продукты с большим молекул рным весом конденсиру-. ютс  в испарительном сосуде.

0

В основном трубопроводе циркулирует двухфазна  смесь, анализ которой производ т. Параллельно с тру-бопроводом 1 проходит цепь 2 отбора смеси снабженна  впускным кла5 паном 3 и выпускным клапаном 4, эжектором 5, соединенным с паропроводом , где давление выше давлени  в цепи 2, и клапаном 6, называемым измельчителем, с ручным уп0 равлением, соединенным с фильтром 7 нагреваемым патрубком 8, при этом вы-, ход фильтра 7 соединен со входом теплообменника 9 нагреваемым патрубком 10. Теплообменник 9 имеет патрубок 11, по которому циркулиру5 ет хладагент с контролируемой температурой . Выход Теплообменника соединен нагреваемым патрубком 12 со змеевиком, который вначале проходит вне испарительного сосуда, а затем 0 ;вовнутрь последнего. Испарительный сосуд 13 заключен в камере 14, внутФИ которой имеетс  ванна с силико ,новым маслом. Внутренний объем испарительного сосуда делитс  на две

5 части металлической стенкой 15, Подача потока по патрубку 12 производитс  в левой части испарительного сосуда, где предусмотрен детектор уровн  16. Испарительный сосуд

0 снабжен металлическим фильтром 17., Резисторы 18 и 19, питаемые через регул тор температуры 20, поддерживают посто нную температуру в ванне с силиконовым маслом, кото5 ра  измер етс  с помощью терпюпары 21. Перемешивание ванны с силиконовым маслом производитс  мешалкой 22. Патрубок 23, снабженный клапаном 24, служит дл  вывода периодически образующихс  очень т желых конденсатов и твердых частиц ,. осаждающихс  на дне испарительного сосуда. Жидкие компонентьз (углеводороды и вода) и твердые частицы 25 стекают вдоль наклонной -стенки 26, образующей дно испарительного сосуда 13 относительно патрубка 23. С-образна  труба 16 имеет два ответвлени , которые вход т в испарительный сосуд , она заключает устройство 27 дл  измерени  перепада давлени  . ме-жду двум  точками; на основе эторо измерени  осуществл етс  управление посредством регул тора открыванием пневматического клапа . на 28,- предусмотренного на патрубке 29 контрол  уровн  жидкости в испарительном сосуде. Наход щиес  в испарительном сосуде газы вывод тс  к измерительн.ому прибору по нагреваемому-патрубку 30, в котором имеетс  проходной клапан 31, открывание которого управл етс  регул тором 32 (автоматом) давлени при этом давление измер етс  датчиком 33.

В рабочих услови х уровень жидкости в испарительном сосуде фиксируетс  в посто нной точке, лежащей между обеими точками-реперами датчика перепада давлени . Уровень воды поддерживаетс  на верхнем конце трубы. Внутренн   поверхность испарительного сосуда выполнена из нержавеющей стали, поскольку она контактирует непосредственно с углеводородами . Объем между обеими стенками (испарительного сосуда и заключающей его камеры) заполнен силиконовым маслом, в которое погруженб несколько нагревающихс  резисторов 18 и 19, которые позвол ют регулировать температуру масл в ванне с помощью известного регул .Ьра (не показан на чертеже) , св занного с датчиком температуры ванны 21 (градуированна  термопара ил термометр).

При анализе паро- фазные крекингвые истечени  выход т из теплообменика при температуре, близкой 75°С проход ща  в обменнике жидкость  вл етс  водой при . Температура с силиконовым маслом 95°С. Таким образом температура повышает

в испарительном сосуде, но этого недостаточно дл  повторного испарени  воды. Температуру ванны поддерживают такой, чтобы выбрать конечную точку газовой фазы, т.е. предельный молекул рный вес дл  компонентов , которые должны анализироватьс  в измерительном приборе. Эта точка определ етс  в зависимости от последующих нагрузок, т.е. веществ , концентрацию которых желают измерить в масс-спектрометре. Газова  фаза направл етс  к массспектрометру по патрубку 30, нагреваемому водным паром под давлением 8 бар (175°С). Таким образом, при

5 этой температуре нет конденсатов, которые поступали бы на масс-спектрометр , что губительно дл  его действи . Учитыва  зти услови  температуры , давлени  и подачи, устанавливаемые точно в.испарительном сосуде, можно экспериментально определить матрицу переноса, позвол ющую при умножении на векторсостав паровой фазы, компоненты которой были измерены путем анализа, определить вектор-состав перед испарителем .

Claims (2)

1.Тхоржевский В.П. Автоматический анализ химического состава газов . М. , 1969, с. 195.

2.Там же, с. 197 (прототип).

V-.