[發明專利]用于多沸點混合液取樣和氣化的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710184305.6
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107917822A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 李進
• 申請（專利權）人: 李進
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10;G01N1/22
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 梁斌

技術領域

本發明屬于液體采樣和氣化領域，具體地，涉及用于多沸點混合液取樣和氣化的裝置及方法。

背景技術

多沸點混合液廣泛存在于自然界及工業生產中。在開發和利用這類混合液時，經常要求對其提取具有代表性的樣本氣體，以便對其進行分析。如果取樣不準，分析結果就無參考意義。因而工業生產、分析、檢測業務過程中，應盡量避免采樣不準的情況發生。但實際生產過程中，因為多沸點混合液中，存在多種成分，混合液中的在汽化過程中，易出現分餾現象，從而易導致所取的樣品與實際成分偏差過大。如液化天然氣，含有不同成分的甲烷、乙烷、丙烷、氮氣等多種不同沸點的成分。在同等工況下，通常低沸點的氮氣先吸收熱汽化，再次是沸點較高的甲烷吸熱汽化，次之乙烷，再次丙烷……

經分餾的氣態及氣液混合物分子，含有多種不同狀態的分子。由分子運動學可知，在同等工況下，不同分子運行的速度存在很大的差異，通常輕分子運行速度快，重分子運行速度慢，氣體分子運行速度遠遠高于液體分子。不同分子的不同運動特性，容易導致采樣出現偏差。

為了解決諸如液化天然氣這類多沸點成分的混合液因分餾而造成的不良影響，人類設計出了多種類型的取樣裝置。在液化天然氣取樣領域，以法國歐伯塔皮尤勒亞許公司的皮埃爾·比埃爾厄亥發明的一種液化天然氣取樣和汽化裝置(詳見專利號：CN201180067294-對液化天然氣采樣和汽化的裝置)最具代表性。該發明中描述了該裝置的原理和實現方式：采用特殊的汽化裝置，使液化天然氣在80至90bar的超臨界狀態下汽化。從該發明中所描述的原理以及該公司生產的實際產品特征來看，采用這種結構的汽化裝置，無法始終使汽化器內的壓力始終保持在80至90bar的范圍內，因而實際上無法從根本上解決分餾原因而造成的采樣偏差問題，原因如下：

1、該發明的主要汽化部件(見圖3)中明確描述了，汽化器的主要結構，汽化室兩端有兩個節流孔，通過兩孔之間的配合來保證汽化室內的壓力為80至90bar，使液化天然氣在超臨界狀態，即溫度低于-130℃，壓力高于80Bar的情況下完全汽化。從該公司的實際產品和該發明所述的總體結構(見圖2)和汽化室(見圖3)看來，該汽化室實質是一個單向閥，低溫液態天然氣流經單向閥后，如果遇到汽化室腔內的壓力低于液體進入單向閥前的壓力，單向閥即打開，液體在壓差的作用下流入汽化腔。液態天然氣在汽化腔吸熱而使腔內的壓力升高。當腔內的壓力升高至滿足單向閥關閉的狀態，通常情況下為汽化腔內的壓力略高于液態天然氣進入單向閥的壓力，單向閥即關閉，阻止液體繼續流入。從上述過程來看，除非單向閥關閉壓力高于80BAR，汽化室內的物質吸收了足夠的汽化熱，第二節流孔足夠小至接近關閉狀態，待完全氣化后，氣體才排除汽化室外，才能使該發明的壓力要保持在80至90bar的狀態。否則在技術上是非常難實現的。一般的單向閥，在非常低的壓差范圍內即關閉單向閥，關閉單向閥即可阻止汽化室內的壓力繼續升高，要在正常工作的情況下，汽化腔內的壓力升高至80bar以上是很難的。

2、該發明中，汽化室至于真空環境中，外界熱量很難到達汽化室外壁。從整個結構看來，只有及其微量的熱能傳遞到汽化室外壁，這種熱量遠遠小于液化天然氣完全氣化所需要的汽化熱，不足以使過冷液體完全變成氣體狀態，這也就是說，在正常工作的情況下，汽化室內的物質需要較長時間才能吸到足夠的汽化熱。僅通過汽化室吸收足量的汽化熱使汽化室內的完全氣化的效率是很低的。