實驗室用混合輕烴穩定進料裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗室用混合輕烴穩定進料裝置，屬于石油液化氣混合物進料控制領域。
【背景技術】
[0002]由煉廠氣、油田伴生氣凝析而來的液化石油氣(LPG)，含C2_C5輕烴餾分，是寶貴的化工原料，深加工附加值很高，經分離后的輕烴有不同用途，如用于輕烴裂解制乙烯、碳四醚化制MTBE以及水合制叔丁醇等。在工業生產裝置和實驗室試驗裝置中，溫度、壓力、流量和液位四大參數的測控是必不可少的，其中流量的測控要達到預期的精度和可靠性，普遍被認為是最困難的，而且，流量的控制與測量是至關重要的，因為涉及到投入與產出進行物料衡算及目的產物收率計算。
[0003]工業化生產裝置中進料量大，流量相對較容易控制，可供選擇的測控方式較多；但在實驗室試驗裝置中，物料進料量都很小，流量值絕對量小幅波動會帶來相對量大幅震蕩，精度較難控制。在實驗室里普遍使用的進料控制設備有微量栗、浮子流量計、質量流量計和孔板流量計等；質量流量計適合于單一組分或固定組成的多組分物料，浮子流量計其耐壓性差，微量栗雖然能夠帶壓進料但常遇密封閥關閉不嚴或物料氣化，其流量經常出現波動，孔板流量計精度更低；這些進料設備都是以體積流量為單位控制的，進行物料衡算時必須將其通過密度折算為質量流量。
[0004]混合輕烴在常溫常壓下為氣液混合物，隨環境變化狀態不穩定其組分也常發生變化，輕烴模擬裂解制乙烯試驗裝置進料量較小，根據試驗條件不同其進料量通常精確控制在500-2000g/h某一數值，輕烴平穩勻速進料難以保證，實驗室沒有合適的流量計可供選擇。
[0005]在實際科研試驗裝置中，經常需向反應器內連續不斷加入輕烴原料，現有的技術通常是將輕烴加壓全部液化后采用柱塞栗進料，實際流量需要人工經常去實時監測，即用秒表標定原料流經計量管一定體積所用的時間，用體積流量與密度來折算出進料的質量流量。輕烴流量通過調節柱塞栗的柱塞行程來控制，因密度變化及人為因素等會產生一定的計量誤差，實際流量受系統壓力和溫度的變化而波動，這對于要求精確計算產物收率的模擬裂解實驗影響很大。石油液化氣、常頂石腦油及拔頭油等輕烴加壓后，如使用電子天平代替計量管稱重檢測進料量，其稱量準確性受到壓力容器附著管線牽引力的影響，實際進料量也存在不確定的誤差，且還存在試驗裝置中輕烴進料手動控制不便、精度低和穩定性差的問題。
【實用新型內容】
[0006]根據以上現有技術中的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種便于控制、精度高、穩定性好的實驗室用混合輕烴穩定進料裝置。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]所述的實驗室用混合輕烴穩定進料裝置，包括原料罐和電子天平，電子天平上水平放置有計量罐，原料罐頂部通過氮氣平衡管和放空管與計量罐頂部相連，原料罐底部的出料口通過進料管與計量罐底部一側的進料口相連，計量罐底部另一側的出料口通過出料管與變頻栗底部的進料口相連；
[0009]原料罐和計量罐頂部中心處均通過壓力表接管連接壓力表。
[0010]所述的計量罐為由上下封頭固結而成的且具有壓力的密封罐體，罐體側面設有液面計管，罐體底部焊接有圓環形支座。計量罐的容積取決于試驗裝置進料量。
[0011]所述的原料罐為由上下封頭固結而成的且具有壓力的密封罐體，其容積大于計量罐的容積，原料罐罐體側面設有液面計管，罐體下部一側設有混合輕烴進料口，罐體底部焊接有喇叭形支座。原料罐頂部引入氮氣，其分壓高于輕烴氣化壓力，保證混合輕烴為液化狀態，通過原料罐和計量罐頂部相連的管線平衡氮氣引入到計量罐中，使之在實驗過程中保持壓力平衡。原料罐與計量罐不一定要有液位差，原料罐中的混合輕烴通過兩罐體底部相連的管線和通過氮氣壓差由球閥控制定期補加到計量罐中；反之，試驗結束后，輕烴返回到原料觸中。
[0012]所述的原料罐與計量罐的頂部均分別連接一段氮氣平衡管、放空管和壓力表接管，氮氣平衡管、放空管、進料管和出料管均為不銹鋼管，不銹鋼管線上均設有相應球閥，不銹鋼管的管體端部均連接一段尼龍管，尼龍管的另一端通過卡套接頭固定在實驗架上，實驗架安裝在計量罐上方。尼龍管形成的軟連接有效的減小了罐體與各個不銹鋼短管管體之間聯接產生的應力，消除了電子天平在連續減量、稱量時造成的數據傳輸誤差。
[0013]所述的原料罐與計量罐頂部和底部連接的管路之間均為并聯連接。
[0014]所述的電子天平底部安裝具有功能數據遠傳的通訊串行口，通訊方式為連續不穩定傳輸。電子天平的量程與計量罐的毛重相匹配，變頻栗的流量范圍與進料量大小相匹配。
[0015]所述的變頻栗為承壓隔膜栗或柱塞栗，上部輸入變頻信號，中部連接輕烴輸送管路。
[0016]工作原理及過程:
[0017]以電子天平作為傳感器，以變頻栗作為執行器，借助于控制軟件實現了被控對象-輕烴物料的閉環控制與精確進料。
[0018]混合輕烴通過混合輕烴進料口進入原料罐，原料罐中的輕烴通過球閥控制，氮氣壓料通過氮氣平衡管輸送到計量罐中，輕烴經過電子天平連續不穩定輸出測量后，進入變頻栗底部的入口，經加壓后進入反應器；平衡氮氣來自氮氣鋼瓶，經減壓通過三通從原料罐和計量罐的頂部引入使其保持壓力平衡，其分壓高于混合輕烴平均氣化壓力，保證混合輕烴在計量過程中為液化狀態；原料罐中的輕烴不是通過液位差流入到計量罐中，而是通過放空管管路上的放空閥門來減小計量罐中的壓力，由氮氣平衡管將氮氣壓料輸送到計量罐中。
[0019]電子天平減量計量的誤差通過實驗室另一臺同型號天平來驗證，同樣的物料在兩臺天平上加、減稱量，其數值顯示完全一致，說明計量罐經過巧妙處理完全消除了其附屬管線的應力影響，不存在計量誤差。
[0020]工作時，具體包括如下步驟:
[0021]原料準備:混合輕烴通過混合輕烴進料口進入原料罐，依次打開連接原料罐、計量罐的氮氣平衡管上的球閥，向原料罐和計量罐中通入平衡氮氣，然后關閉計量罐氮氣平衡管上的球閥，打開計量罐上方連接的放空管上的球閥，反復置換計量罐中原有氣體，置換完畢后，關閉氮氣平衡管和放空管上的球閥，打開原料罐和計量罐底部的進出料球閥，放空少許計量罐中的氮氣，通過壓差將原料罐中的混合輕烴流入到計量罐中，待計量罐中液位達到三分之二以上時，關閉兩罐底部的進出料球閥，最后關閉計量罐頂部的放空管上的球閥，打開氮氣平衡管上的球閥。
[0022]進料:開啟電子天平和變頻栗的電源，打開計量罐出料管上的球閥，運行模擬裂解控制程序，進料量通過電子天平減量連續不穩定輸出信號到計算機，通過計算機程序運算連續輸出變頻信號到變頻栗，調節變頻栗的沖程頻率，實現進料量的自動控制與調節。
[0023]原料補加:當試驗進行一段時間需要補加物料時，進料程序從自動切換為手動定值控制，關閉氮氣平衡管上的球閥、打開計量罐上進料管上的球閥，其后，放空計量罐中一些氮氣，原料會自動流入到計量罐中，隨后球閥復位、控制程序從手動切換為自動，如此實現進料平穩與加料無擾動作業。
[0024]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0025](1)通過設計與原料罐并聯的儲罐作為輕烴的計量罐，加載一定壓力的氮氣使得輕烴一直處于液相狀態，從而避免氣液兩相流的出現，實現了輕烴的穩定進料，確保試驗裝置運行平穩，提高了試驗結果的穩定性和重復性，解決了試驗過程中無法穩定進料的問題。
[0026](2)各管路之間均采用尼龍管形成軟連接，其軟連接部分有效的消除了電子天平連續減量稱量時造成的數據傳輸誤差；電子天平減量計量的誤差通過實驗室另一臺同型號的電子天平來進行驗證，從而保證計量罐經過巧妙處理之后完全消除了其附屬管線的應力影響，不存在計量誤差，進一步提高了試驗結果的準確性、重復性以及精確性。
[0027](2)以電子天平作為傳感器，以變頻栗作為執行器，實現了被控對象-輕烴物料的閉環控制與精確計量，流量穩定、顯示直觀，確保試驗裝置運行平穩，徹底解決了試驗過程中手動控制不便和精度不夠的問題，裝置設計合理，操作方便，安全性能高。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0029]圖中:1、原料罐；2、計量罐；3、電子天平；4、變頻栗；5、圓環形支座；6、氮氣平衡管；7、放空管；8、壓力表接管；9、喇叭形支座；10、進料管；11、出料管；12、壓力表；13、液面計管；14、實驗架；15、卡套接頭；16、混合輕烴進料口。
【具體實施方式】