Способ определения температуры фазовых превращений твердых углеводородов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01N25/02 

Изобретение относится к физико-химическим методам термодиэлектрического анализа твердых углеводородов, в частности определения температуры фазовых превращений, и может быть использовано в различных областях химической промышленности, особенно нефтеперебатывающей.

Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности определения.

На фиг.1 приведена схема устройства;

морфным превращениям и плавлению соответствуют различные по амплитуде изменения разности потенциалов ДчЭС.

На фиг.2 представлены временные диаграммы изменения температуры и разности потенциалов ДЭС Б области фазового превращения-, на фиг.З - временные диаграммы электрических процессов при температуре фазового превращения.

Устройство для осуществления предла- на фиг.2 - диаграммы зависимости раз- о гаемого способа состоит из нагревательно- ности потенциалов двойного электрического го блока 1, электрометрического измерите- слоя (ДЭС) и температуры исследуемого ве- ля 2, самописцев 3 и 4 для регистра..ии щества во времени; на фиг.З - времен- разности потенциалов ДЭС и температуры ные диаграммы электрических процессов, со- исследуемого вещества соответственно, тер- провождающих фазовое превращение веще- мостата 5, злек.тродов 6 и 7 для измерения ства; на фиг.4 - диаграммы фазового пре- 5 электрического сигнала ДЭС, один из кото- вращения парафина Н-С22Н46.рых {наружный 6) заземлен и содержит Способ осуществляется следующим обра- исследуемое в цество, а другой 7 соединен с зом. регистратором ДЭС 2 и содержит во внут- Исследуемое вещество, содержащее при- ренней части распределитель хладагента, месь поверхностно-активного вещества термопары 8, запаянной в кварцевый ка- (ПАВ) на уровне 0,01 вес.% (в основном пилляр, помещенный в исследуемое вещест- кислородсодержащие соединения, образую- во 9.

щиеся при окислении твердых углеводородовНагревательный блок 1, выполненный в

на воздухе), нагревают до температуры на виде адиабатического калориметра с термо- 40-50 К выше температуры его плавления, статом 5, обеспечивает возможность про- затем осуществляют направленную (ра- 25 граммируемого повышения температуры с заданной скоростью. Электроды 6 и 7 выполнены из дюралюминия в виде коаксиально расположенных стаканов с полусферическим дном, что обеспечивает направленную - радиальную кристаллизацию одного из них -

зации образуется ДЭС при адсорбции ди- 30 7. Заземленный электрод 6 крепится к напольных молекул ПАВ на межфазной гра- гревательному блоку резьбовым соедине- нице, разность потенциалов которого увели- нием, измерительный электрод 7 устанавли- чивается за счет накопления поляризован- вается в центрирующем отверстии крышки ных дипольных молекул ПАВ в твердой фазе калориметра.

исследуемого вещества. Изменение возник-Плавление, кристаллизацию, охлаждение

шего потенциала при плавном повыщении 5 и нагрев исследуемого вещества, проводят в температуры исследуемого вещества может калориметре путем программирования соот- служить индикатором его фазового превра- ветствующего температурного режима. При щения. Нагрев вещества выще температу- затвердевании расплава межфазная граница ры его плавления и последующая направ- твердое вещество - расплав перемещает- ленная кристаллизация со скоростью охлаж- до благодаря температурному градиенту от дения 10К/МИН обеспечивают разрушение электрода 7 к электроду 6 в радиальном ассоциатов ПАВ, предотвращают их пов- направлении. При этом., поля многочислен- торное образование, этим достигается увели- ных ДЭС дипольных молекул ПАВ склады- чение чувствительности определения. При ра- ваются и создают разность потенциалов, боте с особо чистыми веществами чув-Соотвествующую электрическому полю

ствительность данного способа повышают до- 45 ДЭС разность потенциалов измеряют вольт- бавлением в вещество примеси ПАВ на уров- метром типа ВК2-16, соединенным с элек- не 0,01 вес.%, например миристиновой кис- тродом 7 компенсированным кабелем. Изме- лоты.нение разности потенциалов ДЭС и темпераТемпературный градиент внутри распла- туры исследуемого вещества во времени рева создают путем охлаждения одного из гистрируют с помощью самописцев. Таким электродов, измеряюпшх разность потенциа- 50 образом определяют температуру плавле- лоБ ДЭС. Далее, производят равномерный ния, кристализации и полиморфных превра- нагрев системы в области исследуемого фа- щений исследуемого нефтепродукта, зового превращения со скоростью не болееПример. Определение температуры поли0,05К/мин. При этом одновременно регист- морфных превращений для нефтяного пара- рируют изменение температуры и разности фина марки Вз и индивидуального парадиальную) кристаллизацию расплава за время не более 4-5 мин путем создания в расплаве температурного градиента и охлаждают систему до комнатной температуры. В результате этого во фронте кристаллипотенциалов ДЭС во времени. Температуру фазового превращения определяют в момент скачка разности потенциалов ДЭС. ПолифИНа С22Н46Пробу массой 25г помещают во внутреннюю часть заземленного электрода, каломорфных превращений для нефтяного пара- фина марки Вз и индивидуального парафИНа С22Н46Пробу массой 25г помещают во внутреннюю часть заземленного электрода, калориметр закрывают крышкой, устанавливая в нем измерительный электрод и термопару. Устанавливают температурный режим термостата на 50К выше температуры плавления парафина. По установлении требуемой температуры через измерительный зглек- трод пропускают пары жидкого азота со скоростью, обеспечиваюш,ей кристаллизацию парафина в течение 4-5 мин. По окончании кристаллизации термостатирование отклюФормула изобретения

. Способ определения температуры фазовых превращений твердых углеводородов, включаюш,ий равномерный нагрев исследуемого веш.ества, содержащего примесь поверхностно-активного вещества (ПАВ), в области температуры фазового превращения, измерение температуры вещества и разности потенциалов двойного электрического слоя

чают и охлаждают систему до комнатной ю (ДЭС), полученного при направленной кри- температуры. После этого повторно вклю- сталлизации исследуемого вещества, и опре- чают термостат в режиме программирован- деление искомой величины по резкому изме- ного увеличения температуры со скоростью нению хода температурной зависимости раз- не более 0,05 К/мин. В процессе равномер- ности потенциалов ДЭС, отличающийся тем, ного нагрева вещества регистрируют потен- что, с целью повышения чувствительности и циал ДЭС и термоЭДС термопары. Темпе- 5 достоверности определения, исследуемое ве- ратуру фазового превращения определяют по щество предварительно нагревают на 40- резкому скачку потенциала ДЭС, фиксирующему начало структурного изменения кристаллической решетки парафина.

Полиморфным превращениям соответст- Q вуют первые (порядка 0,3-0,8В) скачки разности потенциалов. Последующий скачок с максимальной амплитудой (порядка 2-5В) соответствует плавлению. Температура конца плавления соответствует снижению разности

50 К выше температуры его плавления, осуществляют направленную кристаллизацию расплава со скоростью охлаждения 10 К/мин до его затвердевания, охлаждают систему до температуры, ниже температуры исследуемого фазового превращения, нагревают со скоростью 0,05 К/мин.

2. Устройство для определения темпера- 25 туры фазовых превращений твердых углеводородов, состоящее из нагревательного блока, внутри которого размещены электроды и датчик температуры, и регистраторов, отличающееся тем, что электроды выполнены

потенциалов до минимума.

На фиг.4 приведены диаграммы фазовых превращений парафина Н-СггН б. Точка А соответствует полиморфному превращению, точки в vt с - началу и заверше2. Устройство для определения темпера- 25 туры фазовых превращений твердых углеводородов, состоящее из нагревательного блока, внутри которого размещены электроды и датчик температуры, и регистраторов, отличающееся тем, что электроды выполнены

в виде коаксиально расположенных стаканию плавления. После обработки кривых для нов с полусферическим дном, причем внеш- парафина Н-С22Н46 получены значения тем- ний из них, предназначенный для разме- пературы полиморфного превращения 39,8°С щения образца, заземлен, а во внутреннем, и плавления 44,5°С, а для парафина Вз- подключенном к регистратору, размещен 36,0°С и 55°С соответственно.распределитель хладагента.

Формула изобретения

(ДЭС), полученного при направленной кри- сталлизации исследуемого вещества, и опре- деление искомой величины по резкому изме- нению хода температурной зависимости раз- ности потенциалов ДЭС, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности определения, исследуемое ве- щество предварительно нагревают на 40-

50 К выше температуры его плавления, осуществляют направленную кристаллизацию расплава со скоростью охлаждения 10 К/мин до его затвердевания, охлаждают систему до температуры, ниже температуры исследуемого фазового превращения, нагревают со скоростью 0,05 К/мин.

2. Устройство для определения темпера- туры фазовых превращений твердых углеводородов, состоящее из нагревательного блока, внутри которого размещены электроды и датчик температуры, и регистраторов, отличающееся тем, что электроды выполнены

фиг.7

i iW

lie

rCcJ

Фаг.д

-Изобретение позволяет повысить чувствительность и достоверность определения температуры фазовых превращений за счет того, что исследуемое вещество в ячейке, состоящей из двух полусферических емкостей, являющихся электродами, измеряющими величину двойного электрического слоя, нагревают на 40-50 К вьипе температуры плавления, охлаждают со скоростью 10 до затвердевания, нагревают со скоростью 0,05 К/мин, с регистрацией температуры и изменения ДЭС. 2 с.п. ф., 4 ил. ю 05 о со ю

фиг, h

Составитель Т. Титова

Техред И. ВересКорректор В. Синнцкая

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4