[發明專利]電容式分離器裝置

有效

• 申請號: 201080037079.5
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN102483343A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 孔蘇埃洛·戈韋爾納·塞爾瑪;喬斯·普列托·柏蘭高;戴維·亞涅斯·維拉利
• 申請（專利權）人: 西班牙高等科研理事會
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉;王瑋

技術領域

本發明涉及一種適用于小容量系統的氣體、碳氫化合物和水三相電容式分離器。

本發明目的是提供一種基于電容式感應器的裝置，是為了對從微型試驗室或實驗室規模的加工廠和反應堆的化學反應產品中獲得的氣體、碳氫化合物和水進行持續分離而設計的。

背景技術

當前，已存在能夠對碳氫化合物和水進行分離的工業系統。在遠洋貨輪的油罐中，在陸地上的倉儲期間，在管道中運輸過程中或作為化學反應的結果，這兩種物質的產生已經十分常見，對其檢測已成為人們幾十年來的研究對象。通過電子機械裝置對它們進行分離的必要性也更不尋常。但盡管如此，這已成為促使人們使用不同系統和在多種物理原則支持下的分離方法的一道難題。所有的做法都總是和它們的非互融性、流動性和利用萬有引力和離心力原則確定的密度差異性相關聯。在一些情況下，為了確定每種成分的液面高度，人們要測量它們的電容和電容率的數值，等等。

測量儀器的體積、精確度和工作狀態下的壓力范圍都會設定一些在微型試驗室或實驗室規模的加工廠里使用這些系統時的關鍵性限制條件，在這些地方會檢測到系統大量死區容積(dead?volume)，使得系統必須在高壓下運作。

在公開號為ES2249139的西班牙發明專利中公開了一種對液相和氣相兩相進行分離的電容式感應裝置。該裝置的缺點是只有一個獨立的探針，而且從一種氣相物質中分離出一種液相物質時，液面高度測量精確度也僅僅能夠達到100微米。

聚焦當前如前所述的總容量只有幾立方厘米的系統應用所能達到技術形勢，可以肯定的是，鑒于微型試驗室的設備或反應堆在持續分離方面要求的設備體積規格，市場上不存在任何一種可以滿意地解決這一難題的氣態、碳氫化合物和水的分離系統。

發明內容

本發明涉及的裝置是以三相物質的不同電容和非互融性為基礎的。借助這些差異，可以確定每種成分的體積，然后精確地鑒別它們并進行分離。另外，本發明涉及的分離器系統，可以得到穩定的氣體流出量，降低系統的死區容積，并在高壓下(可達400bar)工作，這些在很大程度上保證了上述設備的正常運行。

為此開發出了一種分離器裝置，包括存儲器，所述存儲器是金屬、合金或是任何導體材料制成，總容積為3至20立方厘米，至少裝備有一個入口和三個出口，在存儲器中設有兩個與裝置其它部分保持電絕緣的探針，使得存儲器在400bar的壓力以下保持密閉。這些探針的封口使用絕緣材料制成的墊圈。

這些探針中，一個探針負責測量碳氫化合物的高度，而另一個探針負責測量水面高度。這些探針與存儲器的內壁一起構成兩個電容器，存儲器內部的液體作為電介質。

正如前面所描述的那樣，分離器裝置的運作是以要分離成分的電容為基礎的。為了測量所述電容，存儲器內有兩個RC振蕩電路，用來測量由探針和存儲器內壁構成的電容器的電容變化。為此，第一個RC振蕩電路測量由碳氫化合物高度測量探針與存儲器構成的電容器的電容變化，并會生成與所測電容成比例的頻率信號。而第二個RC振蕩電路，與前者類似，測量由水面高度測量探針與存儲器內壁構成的電容器的電容變化，并會產生與所測電容成比例的頻率信號。

與ES2249139發明專利中描述的感應裝置不同的是，本發明涉及的裝置能夠使得從液態物質中分離出氣態物質成為可能，同時也能分離彼此具有非互融性的液態物質，如水與碳氫化合物。因此，該裝置擁有兩個探針，碳氫化合物探針長度大于水位探針，發出的信號范圍也更廣，因為碳氫化合物的電容要小于水的電容。

該裝置其它幾個區別特征基于一個事實，那就是發明涉及的裝置中，待分離液體的注入是通過位于兩種待分離液相物質靜止狀態下所達到的液面高度以下的一個開口完成的，這有助于可凝結成分的凝結。水位探針則通過存儲器一側裝入，是因為在發明涉及的裝置內的固體殘留物與分離出的水一起從存儲器底部排出時，該探針的信號不會因固體殘留物不斷積累而受到影響。水位探針的這種安裝布局，避免了凝結后的液體滴在探針上而影響它發出的信號。

同時，該裝置還有兩個參考RC振蕩電路同時并聯在與上述RC振蕩電路相同的溫度下工作。因此，有一個參考RC振蕩電路，并聯在與碳氫化合物高度探針的振蕩電路相同的溫度下工作，能夠補償因測量碳氫化合物高度的RC振蕩電路溫度變化造成的誤差。還有一個與前者類似的參考RC振蕩電路，并聯在與水位探針振蕩電路相同的溫度下工作，能夠補償因測量水位的RC振蕩電路的溫度變化造成的誤差。