流体相平衡性质是工业过程设计、运行、控制和优化不可或缺的基础物性，它决定着工艺过程模拟计算的正确性和精度。流体相平衡性质可以通过热力学模型获得，如经验关联、活度系数、状态方程等。随着量子化学和计算机技术的进步，相平衡性质也可通过先验性模型进行预测，如COSMO-RS、COSMO-SAC等。虽然模型方法可以获得流体相平衡性质，但必须基于实验数据，否则就无法知晓模型方法是否正确，且模型方法中特征参数均需由实验数据回归获得，因此通过实验方法测量不同条件下相平衡数据至关重要。
对流体相平衡性质的测量，根据不同实验方法或获得的数据类型，可将其分为静态法、循环法或等温、等压平衡法等。流体相平衡发展至今，文献中已经公开了海量的实验数据，包括减压、常压和高压数据，常压数据居多，减压数据较少。在实际过程中，由于处理物系的特殊性，如温敏性、高沸点等物质分离，常需减压条件下的相平衡数据，而对于实验系统内部压力低于环境压力的减压系统，必须考虑压力的恒定和控制、样品在线采集、外界扰动等问题，这些问题直接影响相平衡数据测量的准确性。基于不同测量原理，文献已有报道不同减压相平衡实验装置。该技术基于Ellis蒸馏瓶的测量原理，对平衡室、冷凝管、取样口结构进行改进，同时增加减压稳压系统、在线取样系统和自动控制系统，实现减压条件下汽液相平衡数据的测量、在线取样和自动控制，保证在获得可靠实验数据的同时实验过程连续、高效、安全运行。
实验装置研制
对于一套完整的相平衡数据，需要测定的实验量包括压力、温度及汽相和液相组成。据此，基于常压Ellis蒸馏瓶的测温原理，改进后的汽液平衡器结构和总体流程如图所示。装置结构总体包括平衡室、冷凝管、在线取样件、测温和测压件、稳压系统和压力控制系统等。该装置可在线加样和在线取样，实现连续化的数据测定。
结构研制
针对减压条件下流体流动、易暴沸和难密封等特点，同时兼顾实现在线取样和连续测量，提出以下结构改进方法。①新装置平衡室设计为平底结构以方便磁力搅拌，解决减压条件下流体被加热时易爆沸难题；②增加中间冷凝器H1减少右侧主冷凝器H2的热负荷，确保实验介质汽相被完全冷却；③于蒸馏瓶平衡室中上部增加在线进样结构F，通过F的球型磨口和外部进样瓶相连接；④于汽液两相积液区增加在线取样结构L，在线取样结构通过球型磨口和主装置连接，方便安装和拆卸；⑤于主冷凝器H2中增加引气管，避免实验时汽相介质逃逸至减压系统。
在线取样系统
在线取样对实验连续操作和工业过程连续运行至关重要，在线取样系统需要满足在变压或变温条件下操作。本文在线取样为变压过程，即在线取样器内压力需根据操作进程进行调节，详细结构如图所示。
在线取样装置通过球型磨口和主体装置连接(1-1’)。取样时，缓慢打开主体装置上的调节阀2，打开前，需将取样装置中的压力调节至体系压力。因此，取样前，首先连接好1-1’，后再将接口3与稳压系统相连，缓慢打开调节阀4，此时调节阀5关闭。待系统压力恒定后，缓慢打开阀2，使样品流入接样瓶8，若需要，接样品8中可预先添加溶剂。当样品量足够后，关闭阀2和4，结束取样，此时取样器处于减压状态。缓慢打开阀5，使取样器中压力恢复至大气压，取下接样瓶8对样品进行分析。在取样过程中，样品极少损失，能够反应平衡条件下液相或汽相的真实组成，但该方法对高压过程取样不适用，因为在高压向低压变化过程中样品可能发生闪蒸，形成二次平衡。
稳压和控制系统
压力测量系统包括2支压力传感器(P1、P2)、2台压力数显表、1块精密压力表和1个数模转换块。压力传感器分别测量实验系统和稳压体系内压力，测压信号经数模转换模块转变为数值信号，后经压力数显表485接口与压力控制系统相连。
稳压系统包括稳压罐、真空组件、增压组件和放空组件。实验系统出口(Q)经电磁阀和稳压罐连接，稳压罐内压力通过真空组件和增压组件进行稳定控制。真空组件包括真空泵、电磁阀和压力调节阀；增压组件包括压力源(氮气)、减压阀、压力调节阀和电磁阀。当稳压罐内压力大于设定值，则打开阀V2抽气；反之通过V3补压。放空组件用于实验结束时恢复系统至大气压。抽气和补气的流量由阀R1和R2控制。
压力控制系统包括控制器、24V直流电源、继电器、无线网络控制模块和控制终端。通过无线网络控制系统，设定实验系统和稳压罐压力控制目标值，控制器根据传感器经数模转换后的信号与控制目标值进行比较，实现整个系统的压力平衡。装置压力波动范围为±0.05~0.1kPa。
该装置适用温度和压力分别为：-20~200℃,0~200kPa
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