СПОСОБ НАСЫЩЕНИЯ ГАЗА ПАРАМИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК G01F13/00 G05D11/03 

Изобретение относится к области дозирования паров жидкости в поток газа-носителя и может быть использовано в химической промышленности, газовой отрасли для одоризации природного газа, производстве полупроводников и других отраслях.

Известен способ насыщения газа парами жидкости и устройство для его осуществления согласно а.с. СССР №581378, МПК G 01 F 13/00, опубл. 25.11.77, бюл. №43. Способ заключается в переносе паров жидкости газом-носителем. Количество паров жидкости регулируют изменением величины диффузного сопротивления. Указанный способ не позволяет дозировать пары жидкости в условиях непрерывного расхода газа-носителя, например, при одоризации природного газа.

Известен способ насыщения газа парами жидкости согласно а.с. СССР №357479, МПК G 01 F 11/28, опубл.31.10.72, бюл. №33. Этот способ наиболее близок к предлагаемому по совокупности существенных признаков. В известном способе пары жидкости переносятся газом-носителем, проходящим через испаритель. Количество паров жидкости регулируют изменением площади поверхности испарения и подбирают расход газа-носителя из условия полного захвата им паров жидкости из испарителя.

Предложенный способ достаточно сложен в реализации, так как для регулирования необходимой концентрации требуется одновременное изменение площади испарения и количества газа-носителя.

Известен диффузионный дозатор по а.с. СССР №581379, МПК G 01 F 13/00, опубл. 25.11.77, бюл. №43. Дозатор содержит термостатируемую испарительную камеру с дозируемым веществом и смесительную камеру, соединенные диффузным сопротивлением с запорным термостатированным клапаном. В известном дозаторе регулирование концентрации парогазовой смеси осуществляется регулированием температуры жидкости. При увеличении расхода газа-носителя путем нагрева жидкости изменяется скорость ее испарения и концентрация поддерживается постоянной, а при снижении расхода газа-носителя требуется ждать, пока жидкость остынет до требуемой температуры. Таким образом при изменении расхода газа-носителя не удается достаточно точно поддерживать требуемую концентрацию парогазовой смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является упомянутое выше устройство для насыщения газа парами жидкости по а.с. СССР №581378. Известное устройство содержит термостатируемую камеру насыщения, частично заполненную жидкостью, устройство ввода жидкости, устройство подачи газа-носителя, устройство вывода парогазовой смеси, включающее патрубок вывода и смесительную камеру, устройство управления концентрацией парогазовой смеси, состоящее из диффузной трубки, снабженной клапаном-регулятором, выполненным в виде конуса с вершиной, обращенной в направлении диффузного потока.

Недостатком этого устройства является вероятность полного перекрытия потока паров жидкости, что недопустимо, например, во взрывопожароопасных производствах при дозировании ингибиторов или инициаторов различных химических процессов, а также возможная конденсация паров жидкости на поверхности клапана при различной температуре паров жидкости и газа-носителя при закрытом клапане. При открытии клапана капли диффузанта будут испаряться, что приведет к увеличенному и нестабильному расходу дозируемого вещества в начальный период дозирования. Кроме того, процесс дозирования носит дискретно-непрерывный характер, т.е. подача паров жидкости прекращается с окончанием жидкости в сосуде-питателе, входящего в состав устройства ввода жидкости, для пополнения запасов которой необходимо процесс прекращать.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности регулирования концентрации парогазовой смеси, упрощение процесса насыщения газа парами жидкости, обеспечение непрерывности дозирования.

Поставленные задачи решены комплексно с помощью технологических приемов и конструкции устройства.

В способе насыщения газа парами жидкости, основанном на переносе паров жидкости газом-носителем, проходящим через камеру насыщения, регулируют количество паров жидкости изменением соотношения пути их молекулярной и турбулентной диффузии в соответствии с расходом газа-носителя из условия полного или частичного захвата им паров жидкости в камере насыщения.

В устройстве для насыщения газа парами жидкости, включающем термостатируемую камеру насыщения, устройство ввода жидкости, устройства подачи газа-носителя и вывода парогазовой смеси, устройство управления концентрацией парогазовой смеси, устройство подачи газа-носителя содержит патрубок ввода газа-носителя, Г-образную перегородку, одна сторона которой размещена перпендикулярно потоку газа-носителя, а торец второй стороны наглухо соединен с корпусом камеры насыщения над патрубком ввода газа-носителя, устройство управления концентрацией парогазовой смеси состоит из заслонки, установленной в камере насыщения над поверхностью жидкости с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали посредством герметизированного штока вдоль Г-образной перегородки в направляющих пазах камеры насыщения, расположенных на диаметрально противоположных сторонах окружности камеры насыщения и блока управления, соединенного со штоком и датчиком расхода на линии подачи газа-носителя.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит камеру насыщения 1, частично заполненную дозируемой жидкостью 2 и окруженную термоизоляцией 3, устройство ввода жидкости 4, устройство вывода парогазовой смеси 5, устройство подачи газа-носителя, содержащее патрубок ввода газа-носителя 6 и Г-образную перегородку 7, одна сторона которой 8 размещена перпендикулярно потоку газа-носителя, а торец второй стороны наглухо соединен с корпусом камеры насыщения над патрубком ввода газа-носителя, устройство управления концентрацией парогазовой смеси выполнено в виде заслонки 9, которая посредством штока 10, герметизированного с помощью сальника или сильфона 11, блока управления 12 с датчиком расхода 14 на линии подачи газа-носителя может перемещаться возвратно-поступательно вдоль стороны 8 перегородки 7 в направляющих пазах 13 камеры насыщения.

Устройство дополнительно оснащено регулятором температуры 15 с соответствующим датчиком температуры 16 и управляемыми этим регулятором нагревателями 17, а также регулятором уровня 18 с соответствующим датчиком уровня 19 и управляемого последним регулятором регулирующего клапана 20, установленного на линии ввода жидкости в камеру насыщения. Для слива жидкости из камеры насыщения предусмотрен спускной вентиль 21.

Процесс насыщения газа парами жидкости осуществляют следующим образом. С помощью регулирующего клапана 20 камера насыщения 1 частично заполняется жидкостью 2. Контроль за уровнем производится с помощью датчика 19, стабилизация уровня осуществляется регулятором 18, автоматически управляющим клапаном 20. Посредством автоматического контура стабилизации температуры 15, 16, 17 устанавливается и поддерживается требуемая температура жидкости. При подаче газа-носителя в камеру насыщения 1 через патрубок ввода газа-носителя 6 его поток Г-образной перегородкой 7 и заслонкой 9 отклоняется вниз к поверхности жидкости, проходит под заслонкой, где одновременно захватывает находящиеся над поверхностью зеркала жидкости ее пары и далее парогазовая смесь отводится через устройство вывода парогазовой смеси 5. Дозирование паров жидкости происходит за счет диффузии ее паров вследствии разности концентраций паров жидкости вблизи зеркала жидкости и вдали от нее. Управление концентрацией парогазовой смеси осуществляется перемещением заслонки 9 путем изменения соотношения пути молекулярной и турбулентной диффузии паров. При увеличении расхода газа-носителя по сигналу от блока управления 12 заслонка опускается вниз, в область более высокой концентрации паров жидкости, тем самым уменьшая длину пути молекулярной диффузии и увеличивая длину пути турбулентной диффузии, повышая, таким образом, скорость диффузии и увеличивая, в конечном счете, концентрацию паров жидкости в парогазовой смеси. При уменьшении расхода газа-носителя заслонка поднимается вверх, в область более низкой концентрации паров жидкости, тем самым увеличивая длину пути молекулярной диффузии и уменьшая длину пути турбулентной диффузии, понижая, таким образом, скорость диффузии и уменьшая, в конечном счете, концентрацию паров жидкости в парогазовой смеси.

Возможность осуществления процесса насыщения газа парами жидкости по предлагаемому способу в устройстве предлагаемой конструкции позволит эффективно управлять концентрацией парогазовой смеси непрерывно во времени, позволит исключить периоды нестабильного дозирования за счет предотвращения конденсации паров жидкости и позволит расширить область применения до взрыво-пожароопасных производств, где недопустимо прекращение дозирования паров жидкости. В частности предлагаемый способ и устройство планируется использовать при дозировании ингибитора в производстве полимеров.

Изобретение относится к области дозирования паров жидкости в поток газа-носителя и может быть использовано в химической промышленности, газовой отрасли для одоризации природного газа, производстве полупроводников и других отраслях. Изобретение направлено на повышение эффективности регулирования концентрации парогазовой смеси, упрощение процесса насыщения газа парами жидкости, обеспечение непрерывности дозирования. Способ насыщения газа парами жидкости основан на переносе паров жидкости газом-носителем, проходящим через камеру насыщения, причем количество паров жидкости регулируют изменением соотношения пути их молекулярной и турбулентной диффузии в соответствии с расходом газа-носителя из условия полного или частичного захвата им паров жидкости в камере насыщения. Устройство содержит термостатируемую камеру насыщения, частично заполненную жидкостью, устройство ввода жидкости, устройство подачи газа-носителя, содержащее патрубок ввода газа-носителя, Г-образную перегородку, одна сторона которой размещена перпендикулярно потоку газа-носителя, а торец второй стороны наглухо соединен с корпусом камеры насыщения над патрубком ввода газа-носителя, устройство управления концентрацией парогазовой смеси, состоящее из заслонки, установленной в камере насыщения с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали посредством герметизированного штока вдоль Г-образной перегородки в направляющих пазах камеры насыщения, расположенных на диаметрально противоположных сторонах окружности камеры и блока управления, соединенного со штоком и датчиком расхода на линии подачи газа-носителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ насыщения газа парами жидкости, основанный на переносе паров жидкости газом-носителем, проходящим через камеру насыщения, отличающийся тем, что регулируют количество паров жидкости изменением соотношения пути их молекулярной и турбулентной диффузии в соответствии с расходом газа-носителя из условия полного или частичного захвата им паров жидкости в камере насыщения.2. Устройство для насыщения газа парами жидкости, включающее термостатируемую камеру насыщения, частично заполненную жидкостью, устройство ввода жидкости, устройства подачи газа-носителя и вывода парогазовой смеси, устройство управления концентрацией парогазовой смеси, отличающееся тем, что устройство подачи газа-носителя содержит патрубок ввода газа-носителя, Г-образную перегородку, одна сторона которой размещена перпендикулярно потоку газа-носителя, а торец второй стороны наглухо соединен с корпусом камеры насыщения над патрубком ввода газа-носителя, устройство управления концентрацией парогазовой смеси состоит из заслонки, установленной в камере насыщения с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали посредством герметизированного штока вдоль Г-образной перегородки в направляющих пазах камеры насыщения, расположенных на диаметрально противоположных сторонах окружности камеры и блока управления, соединенного со штоком и датчиком расхода на линии подачи газа-носителя.