Способ получения влажного газа Советский патент 1992 года по МПК G01N25/60 

V

Ё

Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: способ заключается в том, что пористый адсорбент обезвоживают путем нагрева его до температуры обезвоживания, дозируют в адсорбент воду после охлаждения его в герметизированном сосуде до температуры окружающей средь. При этом количество воды определяют по зависимости получаемой влажности парогазовой смеси от степени увлажнения адсорбента, переводят воду в парообразное состояние путем нагрева герметизированного сосуда с увлажненным адсорбентом до температуры, превышающей температуру кйпен ия воды при получающемся внутри сосудаi давлении. После этого сосуд медленно охлаждают.:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гигрометрии, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для градуировки и поверки гигрометров.

Известен способ получения влажного газа, заключающийся в пропускании его над поверхностью льда. За счет диффузионного массбобмена с поверхностью льда по-, ток газа насыщается / .

Для уменьшения влажности парбгазо вой смеси температуру льда понижают в соответствии с термодинамической зависимостью парциальной упругости водяного пара от температуры.

Недостатком указанного способа приготовления ПГС является то, что лед требуется охлаждать до очень низких температур (до минус 50 - 70°С) с помощью термокриостатов, представляющих собой сравнительно сложные и громоздкие жидкостные системы.

Известен способ увлажнения газов путем пропускания их через пористый адсорбент, насыщенный влагой. В этом способе насыщенный влагой адсорбент применен с целью получения ПГС с относительной влажностью при низких температурах и используется как насадка.

Гранулы адсорбента образуют многочисленные ледяные (т.к. поверхность гранул насыщена влагой) каналы, по которым проходит увлажняемый газ.

Применение пористого адсорбента, насыщенного влагой, в указанном способе не устраняет применения термокриостатов, т.к. при одинаковых температурах парциальные давления паров воды над насыщенным влагой адсорбентом и чистой водой равны.

Целью изобретения являемся повышение стабильности характеристик получаемого влажного газа.

х|

Ј

00 Ч)

го

Указанная цель достигается тем, что пористый адсорбент обезвоживают, помещают в герметизируемый сосуд, в последний вводят дозированное количество воды, после герметизации сосуд с адсорбентом сначала нагревают до температуры, превышающей температуру кипения воды в этом сосуде, а затем охлаждают со скоростью, исключающей выпадение конденсата, и через сжйГадсорбента пропускают газ.

1тоТй в бтличие от известных способов,-которые обеспечивают получение малых влажностей ПГС только при отрицательных температурах, предлагаемый способ позволяет получать те же малые влажности ПГС при положительных температурах, что существенно упрощает процедуру получения ПГС.

Степень увлажнения пористого адсорбента увлажнителя обуславливает со- ответствующее равновесное парциальное давление водяных паров над адсорбентом - от изменения дозы воды для увлажнения адсорбента изменяется равновесное парциальное давление паров воды над ним.

Перевод продозированной воды в парообразное состояние в загерметизированном сосуде обеспечивает равномерное увлажнение гранул адсорбента по всему его объему.

Кроме того, при переводе воды в пар в сосуде значительно повышается давление, что обуславливает большую степень заполнения пор адсорбента водой. При этом увеличивается удельное влагосодер- жание адсорбента, что обеспечивает более длительную стабильность получаемой влажности ПГС. Наиболее оптимальной температурой, при которой производится перевод воды в парообразное состояние, является температура 160 - 210°С,

Медленное охлаждение сосуда предотвращает конденсацию влаги на его стенках, тем самым обеспечивается большее ее сохранение в порах адсорбента и, как следст- вие, быстрое установление заданной влажности ПГС при реализации способа.

После подготовки увлажнителя указанным способом полученное равновесное давление паров воды над адсорбентом бла- годаря высокой степени заполнения пор водой остается практически неизменным в течение довольно длительного времени в одних и тех же условиях (общее давление газа в увлажнителе и его температура). При- чем упругость водяных паров остается постоянной (что очень важно для практических целей) даже при значительных изменениях расхода газа через увлажнитель. Это обеспечивается наличием воды в порах адсорбента с чрезвычайно развитой удельной поверхностью.

По этой же причине влажность ПГС после увлажнителя практически не зависит от влажности входящего в увлажнитель газа. Проходя через увлажнитель, влага газа приходит в равновесное состояние с упругостью паров воды над адсорбентом - избыток влаги сорбируется поверхностью адсорбента, недостаток - восполняется с его поверхности.

Кроме того, в предложенном способе получения влажного газа соблюдается обратная пропорциональная зависимость получаемой влажности от давления газа в увлажнителе, т.е. сохраняется (работает) метод двух давлений. Это позволяет оперативно изменять задаваемую влажность простым изменением давления газа в увлажнителе (без изменения температуры термостата).

Дозируя воду в количестве 5 - 11 % от масс адсорбента для его увлажнения, изменяя температуру увлажнителя от 15 до 80°С и избыточное давление газа в нем от 0,5 до 10 кгс/см2, удается получить ПГС с объемной долей влаги на выходе из увлажнителя в диапазоне от 1 до 2000 .

Объемная доля влаги получаемой ПГС (В, ) рассчитывается по формуле

В

Ро PHt К

Рн Ра

(1)

где Ро- нормальное атмосферное давление;

PHt - табличное значение влажности насыщения над водой для температуры увлажнителя, мин ;

К - коэффициент, характеризующий степень увлажнения пористого адсорбента увлажнителя. Коэффициент определяют экспериментально при аттестации генератора

К

где В - измеренная высокоточным гигрометром влажность ПГС.

В н.2 о - влажность, ра ссчитанная по методу двух давлений для водяного нэсы- тителя для условий его работы при тех же давлении газа и температур, при которых создается влажность В увлажнителем, млн ;

Рн - избыточное давление газа в увлажнителе;

Ра - атмосферное давление.

Выбор давления газа и температурь увлажнителя производят в соответствии с требуемой объемной долей влаги ПГС с учетом формулы (1) и графика зависимости коэффициента К от температуры.

Способ реализуется с помощью типового оборудования заводских химический лабораторий. Например, обезвоживание пористого адсорбента производят в сушильном электрическом шкафу типа СНОЛ 3,5; 3,5; 3,5/3 м (исп. МО1) ТУ 16 531.097-67.

Задатчиком температуры задают температуру в шкафу 360 - 390°С, помещают в него чашку с пористым адсорбентом и включают нагрев. Через 0.5 ч после достижения заданной температуры, шкафа вынимают чашку и ссыпают горячий адсорбент в герметизируемый сосуд. После охлаждения адсорбента в сосуд дозируют воду с помощью микробюретки типа 7-2-10 по ГОСТ 20292- 74. Количество дозируемой воды определяют по графику в зависимости от требуемой влажности ПГС.

Сосуд герметизируют и помещают в Сушильный шкаф. Повышают температуру в

нем до 160 - 210°С. По достижении заданной температуры шкаф отключают от сети и оставляют в закрытом состоянии.

После понижения его температуры до температуры окружающей среды сосуд вынимают из шкафа, подключают в газовую систему генератора и пропускают через него увлажняемый поток газа.

Формула изобретения Способ получения влажного газа, включающий пропускание газа через слой адсорбента, который перед пропусканием газа обезвоживают и помещают в герметизированный сосуд, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности характеристик получаемого влажного газа, посла помещения обезвоженного сорбента в сосуд, в последний подают дозированное количество водь, после герметизации сосуд с адсорбентом нагревают до температуры, превышающей температуру кипения воды в этом сосуде, затем сосуд охлаждают со скоростью, исключающей выпадение конденсата на стенках сосуда, и затем пропускают газ через слой адсорбента.