СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N1/18 

Изобретение относится к технике оценки качества нефтепродуктов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других областях промышленности для измерения фракционного состава углеводородных топлив.

Известен способ определения фракционного состава, заключающийся в том, что разгонкой 100 см³ в стандартных условиях определяют в углеводородном топливе содержание фракций, выкипающих в определенных температурных пределах (выражение в об.) [1]
Однако этот способ имеет низкие фракционные возможности, сложен и длителен при проведении анализа, имеет большую погрешность измерений.

Известен и другой способ определения фракционного состава углеводородных топлив, при котором помещают пробу топлива в реакционный сосуд, нагревают ее до температуры кипения и по значению измеряемого объема при температуре кипения определяют фракционный состав топлива, а также известно устройство для его осуществления, содержащее реакционный сосуд для испытуемой жидкости, нагревательный элемент, датчик температуры и средство для определения фракционного состава [2] При работе известного устройства в колбу наливают 100 см³ испытуемого углеводородного топлива. Начинают нагрев топлива. Температура паров измеряют термопарой, которая связана с блоком управления по температуре. Блок управления по температуре воздействует на привод барабана. Фотоследящая система, установленная на мерном цилиндре, с помощью блока регулирования поддерживает заданную скорость перегонки, воздействуя на нагреватель, и одновременно перемещается по вертикали с соответствии с выходом фракции, отмечая на диаграмме выход (об.) Прибор ЛАФС выдает результат в виде кривой в системе координат температура выход (об.).

Известный способ и устройство имеют низкие фракционные возможности, сложен и длителен процесс проведения анализа.

Техническим результатом изобретения является расширение его функциональных возможностей, сокращение времени и обеспечение возможности проведения анализа в полевых условиях.

Для достижения технического результата в способе определения фракционного состава углеводородных топлив, при котором помещают пробу топлива в реакционный сосуд, нагревают ее до температуры кипения и по значению измеряемого объема при температуре кипения определяют фракционный состав топлив, согласно изобретения, после помещения пробы в реакционный сосуд измеряют интенсивность света с помощью волоконно-оптического датчика с внешней амплитудой модуляцией, при этом одновременно измеряют первоначальный уровень жидкости H₀, выдерживают пробу при определенной температуре, а после нагрева пробы топлива до температуры кипения вновь измеряют интенсивность света и по величине изменения интенсивности света в волоконно-оптическом датчике определяют фракционный состав топлива, причем при выдерживании пробы при определенной температуре дополнительно измеряют уровень жидкости H₁ и по разнице уровней жидкости H₀-H₁ определяют давление насыщенных паров топлива.

Для достижения технического результата в устройстве для определения фракционного состава углеводородных топлив, содержащем реакционный сосуд для испытуемой жидкости, нагревательный элемент, датчик температуры и средство для определения фракционного состава, согласно изобретения, реакционный сосуд выполнен в виде полого цилиндра нижнее основание которого выполнено сферическим с нанесенным на его внутреннюю поверхность зеркальным слоем, и в его верхней части выполнен отводной патрубок с запорным элементом и смонтирована крышка, а средство для определения фракционного состава выполнено в виде трех волоконно-оптических световодов и смонтированных в крышке оптического коммутатора, связанного с источником света и системой обработки сигналов, причем один из световодов смонтирован у боковой поверхности цилиндра и выполнен с разветвлением, концы которого соединены с оптическим коммутатором, а два других световода установлены в средней части цилиндра на расстоянии, соответствующим 2,5 диаметра сферического днища и связаны с оптическим коммутатором.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство для определения фракционного состава углеводородных топлив состоит из реакционного сосуда 1 в виде полой цилиндрической емкости со сферическим днищем 2, внешняя поверхность которого покрыта отражающим зеркальным слоем (например серебром или алюминием). В боковой стенке реакционного сосуда 1 выполнен отвод в виде полой трубки 3 с запорным элементом, а сам реакционный сосуд 1 установлен в цилиндрический нагреватель 4. Верхняя часть реакционного сосуда 1 герметично закрыта крышкой 5, в сквозные отверстия которой герметично установлены три волоконно-оптических световода 6, 7, 8. Световод 6, выполняющий роль датчика температуры, расположен у края крышки 5 и закреплен одним концом со сжатой капиллярной оболочкой внутри цилиндрической полой емкости 9 с жидкостью, имеющей характерную зависимость показателя преломления от температуры (например, минеральное масло). Второй конец световода 6 снабжен волоконным разветвлением, соединенным с оптическим коммутатором 10. Световоды 7 и 8 герметично установлены в середине крышки 5 на расстоянии, соответствующем 2,5 диаметра сферического зеркала от днища и на определенном (в зависимости от конструктивных размеров реакционного сосуда и характеристик световодов 7 и 8) расстоянии друг от друга, а их концы соединены с оптическим коммутатором 10 (например, шторочного типа), внутри которого установлены источник 11 и приемник 12 света, электрически соединенные с блоком питания 13 и схемой обработки сигнала в виде дифференциального усилителя 14, аналого-цифрового преобразователя 15 и индикатора 16.

Способ определения фракционного состава углеводородных топлив осуществляют на предполагаемом устройстве следующим образом.

Помещают пробу топлива (например, 30 мл) в реакционный сосуд 1, снимают показания световодом 3 (выполняющего роль оптоволоконного термометра), с одновременной регистрацией первоначального уровня H₀ жидкости с помощью оптической схемы, которую образуют передающий (излучающий) торец световода 7, испытуемая жидкость, сферическое зеркало 2 и приемлемый торец световода 8.

Принцип работы оптической схемы заключается в том, что световой пучок выходящий из источника света 11 попадает на передающий световод 7, выходы из торца которого преломляется на поверхности жидкости, падает на сферическое зеркало 2, отражается от него, вторично преломляется на поверхности жидкости при выходе из нее и фокусируется на торце приемного световода 8. Далее световой пучок попадает на приемник света 12, и полученный сигнал попадает в схему обработки сигнала, состоящую из дифференциального усилителя 14 и аналого-цифрового преобразования 15, а затем выводится на индикатор 16, показания которого пропорциональны изменению уровня (а соответственно и объема) анализируемого топлива.

Доводят с помощью колбонагревателя 4 топливо до температуры ниже температуры кипения, измеряют уровень жидкости H₁ и по разнице уровней жидкости H₀-H₁ определяют давление насыщенных паров углеводородного топлива, при этом отвод 3 с запорным элементом закрыт.

Измерение температуры в процессе осуществления способа проводится датчиком температуры по изменению интенсивности светового потока, функционально связанного с показателем преломления сердцевины световода 6 в зависимости от температуры жидкости, находящейся в цилиндрической полой емкости 9. Затем доводят топливо до температуры кипения, открывают запорный элемент, и по величине изменения интенсивности света в волоконно-оптическом в зависимости от уровня жидкости датчике при определенных температурах определяют фракционный состав.

Способ и устройство для его осуществления позволяют расширить функциональные возможности, сократить длительность проведения анализа и позволяет провести анализ в полевых условиях.

Использование: для оценки качества нефтепродуктов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других областях промышленности для измерения фракционного состава углеводородных топлив. Сущность изобретения: устройство содержит реакционный сосуд (РС) для испытуемой жидкости, нагревательный элемент, датчик температуры и средство для определения фрикционного состава в виде трех волоконно-оптических световодов (C) и смонтированных в крышке PC оптического коммутатора, связанного с источником света и системой обработки сигналов. Один из C смонтирован у боковой поверхности PC и выполнен с разветвлением, концы которого соединены с оптическим коммутатором. Два других с установлены в средней части PC на расстоянии, соответствующем 2,5 диаметра сферического днища PC и связаны с оптическим коммутатором. РС выполнен в виде полого цилиндра, нижнее основание которого выполнено сферическим с нанесенным на его внутреннюю поверхность зеркальным слоем и в его верхней части выполнен отводной патрубок с запорным элементом и смонтированы крыша. Пробу топлива помещают в PC, измеряют интенсивность света с помощью волоконно-оптического датчика с внешней амплитудной модуляцией и измеряют первоначальный уровень жидкости H₀. Нагревают пробу до температуры кипения и выдерживают ее. Затем измеряют интенсивность света и по величине изменения интенсивности света в волоконно-оптическом датчике определяют фракционный состав топлива. При выдерживании пробы при определенной температуре дополнительно измеряют уровень жидкости H₁ и по разнице уровней жидкости H₀ - H₁ определяют давление насыщенных паров топлива. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения фракционного состава углеводородных топлив, при котором помещают пробу топлива в реакционный сосуд, нагревают ее до температуры кипения и по значению измеряемого объема при температуре кипения определяют фракционный состав топлива, отличающийся тем, что после помещения пробы в реакционный сосуд измеряют интенсивность света с помощью волоконно-оптического датчика с внешней амплитудной модуляцией, при этом одновременно измеряют первоначальный уровень жидкости Н₀, выдерживают пробу при определенной температуре, а после нагрева пробы топлива до температуры кипения вновь измеряют интенсивность света и по величине изменения интенсивности света в волоконно-оптическом датчике определяют фракционный состав топлива, причем при выдерживании пробы при определенной температуре дополнительно измеряют уровень жидкости Н₁ и по разнице уровней жидкости Н₀ Н₁ определяют давление насыщенных паров топлива. 2. Устройство для определения фракционного состава углеводородных топлив, содержащее реакционный сосуд для испытуемой жидкости, нагревательный элемент, датчик температуры и средство для определения фракционного состава, отличающееся тем, что реакционный сосуд выполнен в виде полого цилиндра, нижнее основание которого выполнено сферическим с нанесенным на его внутреннюю поверхность зеркальным слоем, и в его верхней части выполнен отводной патрубок с запорным элементом и смонтирована крышка, а средство для определения фракционного состава выполнено в виде трех волоконно-оптических световодов, смонтированных в крышке, и оптического коммутатора, связанного с источником света и системой обработки сигналов, причем один из световодов смонтирован у боковой поверхности цилиндра и выполнен с разветвлением, концы которого соединены с оптическим коммутатором, а два других световода установлены в средней части цилиндра на расстоянии, соответствующем 2,5 диаметра сферического днища и связаны с оптическим коммутатором.