Способ определения температуры выкипания фракций моторных топлив Советский патент 1984 года по МПК G01N25/14 

Изобретение относится к контролю качества моторных топлив и может быть использовано для экспрессного определения температур выкипания фракций моторных топлив в исследовательских и заводских лабораториях, а также на технологических потоках в процессе их производства.

Известен способ автоматического определения температур выкипаний отдельных фракций моторных топлив, заключающийся в нагреве анализируемого топлива, испарении, конденсации испарившихся фракций, измерении температуры испарившихся фракций и измерении объема сконденсировавшихся испарившихся фракций 1.

Недостатком способа является длительность анализа, связанная с затратами времени на постепенный нагрев топлива от температуры начала кипения до температуры конца кипения, а также на время, необходимое для последующего охлаждения разгонной колбы. К недостаткам также следует отнести необходимость проведения объемных измерений, что отражается на сложности технического устройства, реализующего данный способ.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ автоматического определения температуры выкипания фракций моторных топлив, заключающийся в переводе анализируемого топлива в аэрозольную фазу путем распыления и измерении возникающей при этом психометрической разности температур, по величине которой судят о температуре кипения фракции.

Преимуществом способа является экспрессность анализа 2. - Недостаток известного способа состоит в зависимости результата анализа от температур газовых потоков и анализируемой жидкости, и, как следствие, недостаточной точностью результатов анализа при реализации способа в автоматических анализаторах, работающих непосредственно на технологических потоках нефтеперерабатывающих производств.

Зависимость результата анализа от температуры газовых потоков и анализируемого топлива объясняется тем, что изменяется испаряемость распыляемого топлива, что отражается на величине психрометрической разности температур.

Целью изобретения является повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения температуры выкипания фракций моторных топлкв путем перевода анализируемого топлива в аэрозольное состояние и измерения психрометрической разности температур, собирают жидкий остаток неиспаривщегося аэрозоля, доводят температуру жидкого остатка до температуры анализируемого топлива и переводят его в аэрозольное состояние, а о температуре выкипания определяемой

фракции судят по полусумме психрометрических разностей температур, возникающих при переводе анализируемого топлива и жидкого остатка в аэрозольное состояние. 5 Возможность достижения поставленной цели объясняется тем, что при распылении топлива осуществляется процесс фракционирования на частицах аэрозоля, т.е. частица аэрозоля обогащается компонентами, имею пщми низкую упругость пара. В результате, если удалить из испарительной камеры фракции, перешедшие в паровую фазу, а неиспарившуюся часть аэрозоля собрать в виде жидкого остатка, то последний обогащен компонентами, имеющими более низ5 кую упругость пара, т.е. высокую температуру кипения. В связи с тем, что в процессе распыления температура аэрозоля, а следовательно, и температура жидкого остатка понижается из-за психрометрического эффекта, то для исключения влияния темпе0 ратуры жидкого остатка на психрометрический эффект, который возникает при переводе жидкого остатка в аэрозоль, температуру жидкого остатка доводят до уровня температуры исходного анализируемого топлива.

5 В результате после стабилизации температуры жидкого остатка психрометрический эффект, возникающий при переводе в аэрозоль жидкого остатка, оказывается функционально связан только с температурой . выкипания одной из более высококипящих

0 фракций, лежащих в диапазоне 50-100%. Конкретное значение определяемой фракции устанавливается путем предварительной градуировки устройства, реализующего предлагаемый способ.

Экспериментально установлено, что путем

подбора условий распыления и конструктивных параметров испарительных камер, можно обеспечить линейную функциональную связь между психрометрической разностью температур и температурой выкипания любой фракции в интервале 50-100%. Таким образом, психрометрический эффект, возникающий при переводе анализируемого топлива в аэрозольное состояние, определяет температуру выкипания одной фракции, а психрометрический эффект,

5 возникающий при переводе в аэрозольное состояние жидкого остатка - температуру выкипания другой фракции.

При постоянных условиях анализа возникающие психрометрические разности температур являются линейными функциями

0 температур выкипания соответствующих им фракций. Более того, среднее арифметическое разностей температур является линейной функцией температуры выкипания фракций, численное значение которой равно среднему арифметическому из зна5 чений фракций, которым соответствуют измеряемые психрометрические эффекты. Это объясняется тем, что для большинства моторных топлив зависимость между температурами выкипания и объемным процентом выкипающих фракций в узком диапазоне (10-15 объемных %) носит линейный характер.

При изменении температур газовых потоков и анализируемого топлива изменяются и возникающие психрометрические эффекты. Причем, если психрометрическая разность температур, возникающая при г- реводе в аэрозоль анализируемого топлива, возрастает, что связано с увеличением испаряемости и обогащением жидкого остатка более тяжелыми фракциями, то психрометрическая разность, возникающая при переводе жидкого остатка в аэрозольное состояние - уменьшается. При этом среднее значение психрометрических разностей температур изменяется незначительно. Если же психрометрическая разность температур, возникающая при переводе в аэрозольное состояние анализируемого топлива, уменьщается за счет понижения температуры газовых потоков, то это приводит к обогащению жидкого остатка низкокипящими фракциями, и, как следствие, уве тичению психрометрической разности температур, возникающей при переводе в аэрозольное состояние жидкого остатка.

На чертеже приведена схема стенда для проверки способа определения температур выкипания фракций моторных топлив.

Стенд включает газовый эжектор 1, теплообменник 2, испарительную камеру 3, термоэлектрический термометр 4, трубки 5, каппиляр 6, .трубку 7, промежуточную емкость 8, газовый эжектор 9, испарительную емкость 10, термоэлектрический термометр 11, коммутатор 12, самописец 13 и панель 14 подготовки газа.

Анализируемое топливо с постоянной температурой поступает в газовый эжектор 1 и теплообменник 2. Посредством газового эжектора 1 топливо переводится в аэрозоль, в поток воздуха, подаваемого непосредственно в испарительную камеру 3. В результате обеспечивается эффективность распыляемого топлива и возникает псикроэлектричес кий эффект, измеряемый термоэлектрическим термометром 4. В процессе распыления происходит фракционирование, т.е. обогащение аэрозоля высококипящими компонентами. Фракции, перешедщие в паровую фазу, через трубки 5 удаляются из испарительной камеры, а неиспарившиеся частицы аэрозоля в результате укрупнения оседают на дно испарительной камеры. Оседание частиц аэрозоля в камере 3 происходит также и за счет аэродинамических сил, возникающих в процессе истечения потока воздуха через трубки 5.

Образовавшийся на дне камеры 3 жидкий остаток через капилляр 6 по трубке 7 поступает в промежуточную емкость 8. За время движения по трубке 7 остаток приоб5 ретает температуру, равную температуре анализируемого топлива. Далее остаток посредством газового эжектора 9 переводится в аэрозоль и поступает в испарительную камеру 10. Для интенсификации процесса испарения непосредственно в испарительную ка.меру 10 подается воздух. В результате испарения возникает психрометрический эффект, преобразуемый термоэлектрическим термометром 11 в электрический сигпал.

5 Последний поступает на коммутатор 12, позволяющий подключать к самописцу 13 как по отдельности каждый термоэлектрический термометр, так и соединять последовательно термоэлектрические термометры 4, 11 с последующим подключением их

0 через делитель к самописцу.

Самописец содержит три щкалы, отградуированные в температурах выкипания трех различных фракц)П1.

Численные значении фракций устанав5 ливаются в процессе градуировки анализатора, реализующего предлагаемый способ.

Экспериментально установлено, что в зависимости от конструктивных параметров испарительных камер н расходов газовых потоков можно градуировать шкалы само0 писца в те.мпературах выкипания любых фракций, лежащий от 50% и выше.

Проверка способа определяется на стенде, для которого в результате градуировки аттестованными (методом Энг.чера) бензи нами установлена возможность определения температур выкипания 50, 57,5 и 65/о фракций. Поэтому шкалы самописца отградуированы в температурах выкипания 50, 57 и 65% фракции.

Для 50% фракции щкалы диапазон составляет 80-130°С, для 57,5% фракции

диапазон шкалы составляет , для 65% фракции диапазона шкалы составляет 110-170°С.

Стабилизация расходов газовых потоков, поступающих в эжекторы 1 и 9 и в испарительные камеры 3 и 10 осуществляется устроиствами, расположенными на панели подготовки газов 14.

Предлагаемы.м способом анализа проанализированы моторные топлива АИ-93, Б191/115, с.месь Т1 и А-72, Б 95/130. Результаты экспериментальной проверки способа при постоянной температуре газовых потоков представлены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВБ1КИПАНИЯ ФРАКЦИЙ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ путем перевода анализируемого топлива в аэрозольное состояние и измерения психрометрической разности температур, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, собирают жидкий остаток неиспарившегося аэрозоля, доводят температуру жидкого остатка до температуры анализируемого топлива и переводят его в аэрозольное состояние, а о температуре выкипания анализируемой фракции судят по полусумме психрометрических разностей температур, возникающих при переводе анализируемого топлива и жидкого остатка в аэрозольное состояние. воздух. (Л П-ш Y Лнплазуеное Ю топливо

50

57,5

65

50

57,5

65

50

57,5

65

50

Температура выкипания 50/о фракции определяется путем подключения к самописцу 13 термоэлектрического термометра 4, температура выкипания 65% фракции определяется при подключении к самописцу термоэлектрического термометра 11, а температура выкипания 57,5°/о - путем последовательного соединения термоэлектрических термометров 4 и U, с последующим делением результирующего сигнала на коэффициент, равный двум, и измерения самописцем 13.

99 109 122

94 100 109

93

99 101 124

Результаты, . представленные в табл. 1, получены при расходах эжектирующего воздуха 250 л/ч, расходах воздуха в испарительные камеры 500 л/ч, расстоянии между соплом эжектора и термоэлементом 50 мм. Анализы проводятся при температуре воздуха и анализируемого топлива равным 299 К. Расход анализируемого топлива 5 мл/ мин.

Результаты анализов тех же бензинов, но при изменении температуры газовых потоков на 10°С, представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 1, предлагаемый способ позволяет получить информацию о температуре выкипания отдельных фракций. Что касается табл. 2, то из нее следует, что измеряя психрометрический эффект, возникающий при распылении жидкого остатка, можно получить информацию о температуре выкипания фракций, изменяющуюся от изменения температуры газовых потоков и анализируемой жидкости в значительно меньщей степени, чем при измерении психрометрического эффекта, возникаюТаблица 2

щего при распылении анализируемого топлива. Аналогичный эффект имеет место при измерении полусуммы психрометрических разностей температур, возникающих при распылении анализируемого топлива и жидкого остатка.

Предлагаемый спосоо по сравнению с известным позволяет получить информацию о температурах выкипания трех различных фракций, и уменьшить влияние на результат измерения изменений температуры газовых потоков и анализируемой жидкости.