Устройство для определения концентрации нефти и нефтепродуктов в воде Советский патент 1987 года по МПК G01N21/31 

113

Изобретение относится к анализу жидких средств, а более конкретно к устройствам, обеспечивающим измерение концентрации нефти и нефтепродуктов в сливаемых водах.

Целью изобретения является повышение точности измерений концентраций нефти.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения концентрации неф- .ти и нефтепродуктов Б воде; на фиг.2 схема устройства для подготовки пробы к анализу; на фиг. 3 - блок-схема электронного блока.

Устройство для измерения концентрации нефти в воде (фиг.1) содержит установленный на входе прибора фильт 1 механической очистки , Которьм со единяется трубопроводом через электромагнитный клапан 2 с дозатором 3 водонефтяной смеси. Выход дозатора 3 водонефтяной смеси и выход дозатора 4 растворителя соединяются с устройством 5 для подготовки пробЕ 1 к анализу, которое в свою очередь трубопроводом соединяется с ИК-фото- метром 6, имеющим две к-юветы рабо

35

40

чую 7 и эталонную 8, и электромагнит-30 37 управления дополнительными клапа- ньгм клапаном 2. Между эталонной кюветой 8 и Дозатором 4 установлен клапан 9 переключения направления потока, а другой клапан 10 переключения потока установлен между рабочей кюветой 7 и регенератором 11. Электрические выводы ИК-фотометра 6, соответствующие сигналам рабочей кюветы 7 и эталонной 8, имеют связь с блоком 12 измерения, который электрически связан с электронным блоком 13. Клапаны 9 и 10 переключения направления потока также имеют электрическую связь.

Устройство для подготовки пробы к анализу (фиг.2) состоит из резервуара-корпуса 14, закрывающегося снизу дном 15, вьтолненным в виде конусообразной емкости с выходным патрубком 16. В центре резервуара-корпуса 14 имеется вертикальная неподвижная труба 17, с закрепленными снаружи на ней перфорированными дисками 18 для перемегпивания. Сама трубка 17 имеет входной канал 19 для подачи в устройство водонефтяной смеси и входной канал 20 для подачи растворитё- .ля. Внутри трубки 17 с зазором проходит вал 21 двигателя 22, располо,45

50

55

нами.

Устройство работает следующим образом.

Водонефтяная Смесь подается на вход устройства и проходит через фильтр 1 механической очистки, с по- , мощью которого осу1чествляется отделение механических примесей. Очищенная от механических примесей проба далее проходит через электромагнит- ньм клапан 2, а избыток идет на слив. С помощью электромагнитного клапана 2 осуществляется переключение устройства из режима промывки в режим измерения и обратно. Дозатором 3 осу- щствляется дозировка водонефтяной смеси, поступающей по каналу 19 в устройство 5, туда же по каналу 20 из генератора 11 дозатором 4 засасывается растворитель. Вся эта смесь по трубке 17 подается внутрь резервуара-корпуса 14, внутри которого вращается диск 23 со стаканом 25 и емкостью 29, и приводится во вращение за ребер 24, имеющихся на поверхности диска 23. Перфорированные, диски 18, закрепленные на неподвижной трубке 17, активизируют процесс перемешивания и экстракции во0

959

0

2

жеиного снарутки резервуара-корпуса 14. На конце вала 21 закреплен диск 23 с ребрами 24, сверху закрывающийся стаканом 25 с отверстием 26. В пазах диска 23 и стакана 25 герметизированы два цилиндрических фильтрующих элемента 27 и 28 соответственно. Стакан 25 с помощью винтов прикреплен к диску 23, этими же винтами с нижней стороны диска 23 крепится емкость 29 для сбора растворителя, выходной патруб-ок 30 которой через отверстие с сальниковым уплотнением в дне 15 выводится наружу. В диске 23 имеются отверстия 31,связывающие объем, заключенньй между цилиндрическим фильтрующим элементом 28 и стаканом 25, с емкостью 29. Кроме того, имеготся отверстия 32 в цилиндрическом фильтрующем элементе 28 и стенке стакана 25, связывающие объем, заключенн,гй между цилиндрическими фильтрующими элементами с резервуа- 5 ром-корпусом 4, При этом электронный блок дополнительно содержит задат- чик 33 уровня, устройство 34 измерения времени, устройство 35 обработки, устройство 36 индикации, устройство

5

5

0

0 37 управления дополнительными клапа-

5

0

5

нами.

Устройство работает следующим образом.

Водонефтяная Смесь подается на вход устройства и проходит через фильтр 1 механической очистки, с по- , мощью которого осу1чествляется отделение механических примесей. Очищенная от механических примесей проба далее проходит через электромагнит- ньм клапан 2, а избыток идет на слив. С помощью электромагнитного клапана 2 осуществляется переключение устройства из режима промывки в режим измерения и обратно. Дозатором 3 осу- щствляется дозировка водонефтяной смеси, поступающей по каналу 19 в устройство 5, туда же по каналу 20 из генератора 11 дозатором 4 засасывается растворитель. Вся эта смесь по трубке 17 подается внутрь резервуара-корпуса 14, внутри которого вращается диск 23 со стаканом 25 и емкостью 29, и приводится во вращение за ребер 24, имеющихся на поверхности диска 23. Перфорированные, диски 18, закрепленные на неподвижной трубке 17, активизируют процесс перемешивания и экстракции воонефтяной смеси и растворителя, в результате которого нефть переходит в растворитель. Нефть с растворитеем под действием центробежной силы свободно проходит через цилиндрические фильтрующие элементы 27 и 28 и попадает через отверстие 31 в емкость 29. Для отделения растворителя с нефтью от воды используются ЦИЛИНДРИ- 1Q

ческие фильтрующие элементы, выполненные из пористого фторопласта. Так как вода не проходит через фторопластовый фильтр, она накапливается во внутреннем объеме стакана 25 и изли- 5 вается через отверстие 26 в верхней его части и попадает в емкость 15. Если незначительная часть воды все е прошла через цилиндрический фильтр

27,то она задерживается вторым ци- 20 линдричесКИМ фильтрующим элементом

28,со временем накапливается в полости между цилиндрическими фильтрующими элементами и изливается через отверстие 32 в емкость 15. Вода из 25 емкости 15 через выходной патрубок

16 идет на слив, а растворитель с нефтью из емкости 29 через патру- « бок 30 направляется в рабочую кювету 7 ИК-фотометра б, В устройстве 5 30 для подготовки пробы к анализу, происходит перемешивание водонефтяной смеси и растворителя, экстракция нефти растворителем и отделение нефти с растворителем от воды, после чего вода идет на слив, а растворитель с нефтью на анализ .Растворитель с нефтью, пройдя через рабочую кювету 7 ИК-фотометра, направляется в регенератор 11,.где с помощью активиро- 40 ванного угля растворитель очищается от нефти. Очищенный растворитель из генератора 11 дозатором 4 засасьгаает- ся в эталонную кювету 8. Аналоговые

сигналы, полученные от рабочей и эта- 45 устройства 5 постоянно поступает в лонной кювет ИК-фотометра сравнива- рабочую кювету ИК-фотометра и при

ются в блоке 13 измерения и по их разности определяется истинная концентрация нефти в воде, результат высвечивается на индикаторе цифрового вольтметра.

Диапазон измерения концентрации нефти -от О до 100 . Предел допустимого значения основной абсолютной погрешности прибора 110 млн на участке шкалы до 50 млн и основной относительной .i20% от истинного значения на остальном участке. Ясно,что при такой значительной величине погрешности невозможно определять с большой точностью концентрации меньш 10 млн . Для того, чтобы устройство с большой точностью работало в диапазоне от 0,01 до 10 млн , а именно такие концентрации очень часто необходимо определять на практике, нужно сначала повысить концентрацию нефти в растворителе примерно до 20 мл Для этого необходимо, чтобы незначительные концентрации нефти, содержащиеся в пробе, перешли в один и тот же небольшой объем растворителя, циркулирующего по замкнутому циклу, не попадая в регенератор.

В устройстве это осуществляется следующим образом. От электронного блока вьщается команда на переключение клапана 9 и 10. В нормальном состоянии клапан 9 открыт, а клапан 10 пропу скает раствор от рабочей кюветы в регенератор 11, выход клапана 10, соединяющей его с дозатором 4, закрыт. При переключении этих клапанов, клапан 9 перекрывает трубопровод, идущий от эталонной кюветы к дозатору А, а клапан 10 перекрьгаа- ет вьпсод, идущий к регенератору и от- крьшает выход, подсоединенньш к дозатору 4. Дозатором 4 осуществляется перекачка определенного количества растворителя по замкнутому циклу. Растворитель, выйдя из устройства 5 и пройдя рабочую кювету 7 через клапан 10, дозатором 4 снова возвращается в устройство 5. Одновременно в устройство 5 постоянно дозатором 3 подается водонефтяная смесь, нефть переходит в растворитель, циркулирующий по замкнутому циклу. Очевидно, что с течением времени концентрация нефти в растворителе начинает повышаться, а так как растворитель из

0

5

этом осуществляется измерение концентрации нефти в растворителе, то на выходе блока измерения получается аналоговый сигнал, пропорциональный нарастанию концентрации нефти в растворителе. Этот аналоговый сигнал подается на вход электронного блока, который содержит задатчик уровня концентрации нефти, с помощью которого происходит сравнение аналогового сигнала на входе электронного блока с уровнем сигнала соответствукядего определенной концентрации на шкале задатчика. Уровень концентрации, устанавливаемый задатчиком, лежит в пределах 20-50 млн так как такие концентрации измеряются устройством с хорошей точностью.При совпадении уровня , аналогового сигнала от блока измерения с уровнем, соответствующим показанию концентрации установленному на шкале задатчика, задатчиком выдается команда на остановку устройства измере-JO вуара-корпуса, внутри которого распония времени, находящегося в электронном блоке и запускающегося при включении устройства в режим измерения малых концентраций. Очевидно, чем выше концентрация нефти в пробе, тем меньше времени понадобится для достижения уровня, установленного на задатчике. Таким образом, величина измеренного времени.обратно пропорциональна концентрации нефти в пробе. Объем пробы, проходящей за единицу времени через устройство, и объем растворителя, взаимодействующего с пробой, есть величины постоянные для каждого конкретного устройст- 25 фильтрующих элемента, на плоскости

ва и зависящие только от конструктивного выполнения его элементов. Зная их значение по величине измеренного времеьги, определяют среднее значение концентрации нефти в пробе, прошед- щей за это время через устройство. Результат измеренной средней концентрации высвечивается на цифровом индикаторе электронного блока. Кроме того, электронным блоком осуществляется управление клапанами переключения потока, которые включаются в начальный момент измерения и возвращаются в исходное состояние при остановке устройства измерения времени. После цикла измерения требуется некоторое время для очистки растворителя от нефти, устройство при этом включается в режим промьшки, а все

устройства электронного блока в этот 5 устройства измерения времени, обра- момент возвращаются в исходное состояние. После промьшки и очистки растворителя устройство готово к новому измерению.

ботки и индикации сигнала концентрации и управления дополнительными клапанами переключения направления потоков, при этом выход задатчика уров- 50 ня концентрации нефти соединен с входом устройства измерения времени и входом устройства обработки, причем выход устройства измерения времеУстройство для определения концен- ни соединен с входом устройства обра- трации нефти и нефтепродуктов в воде, ботки, выходы которого соединены с содержащее гидравлически соединен- входом устройства индикации и устройством управления дополнительными элек-, тромагнитными клапанами переключения

Формула изобретения

ные между собой фильтр для очистки от. механических примесей, электро- магнитньш клапан, дозаторы водонефтяНЗПаавления потоков.

ной смеси и растворителя, устройство для подготовки пробы к анализу, инфракрасный фотометр, содержащий эталонную и рабочую кюветы, блок измерения и регенератор, отличающее- с я тем, что, с целью повьппения точности измерений концентрации нефти, устройство для подготовки пробы к анализу состоит из двигателя и резерложен вал двигателя с закрепленным на нем диском с симметричными относительно оси вала двигателя пазами, на котором зафиксирован стакан, в стенках

которого выполнены отверстия, а в центре дна имеется отверстие, в котором в свою очередь установлена труба с перфорированными дисками и двумя входными каналами, охватьгоающая

вал двигателя и проходящая через резервуар-корпус, в симметричных пазах дна стакана и плоскости диска, обращенной внутрь стакана, установлены по крайней мере два цилиндрических

диска вне стакана закреплена емкость в виде конуса с патрубком, при этом крайний к стенке стакана фильтрующий элемент имеет по крайней мере

одно отверстие, совпадающее с отверстием в стенке стакана, а в диске имеется по крайней мере одно отверстие, соединяющее полость, образованную стенками стакана и крайним фильтрующим элементом, с емкостью в виде конуса, кроме того, рабочая и эталонная кюветы гидравлически связаны с дозатором растворителя через два дополнительно введенных электромагнитных клапана переключения направления потоков, а в измерительную электрическую часть дополнительно введен электронный блок, содержащий задатчик уровня концентрации нефти.

НЗПаавления потоков.

И. Середа

ф|/.3

I

Составитель С. Заводов Техред И.Попович

Заказ 3274/38Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Е. Рошко

Изобретение относится к области анализа жидких средств и может быть использовано в судах и стационарных приборах в процессе очистки водонеф- тяных смесей (ляльных, балластных. промывочных) для автоматического определения концентрации нефти и нефтепродуктов. Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений. Устройство состоит из корпуса 14, внутри которого помещен диск 23 со стаканом 25, внутри которого установлена трубка 17 с перфорированными дисками 18, между дном стакана и диском установлены фильтрующие цилиндрические элементы 28. Кроме того, введены дополнительный блок, содержащий задатчик уровня концентрации нефти, измеритель времени и управления дополнительными клапанами, позволяющие повысить точность измерений за счет измерения времени насыщения растворителя нефтью до концентрации, определяемой порогом срабаты- вания фотометра. 3 ил. о (Л 25 29 ts (Х) ю О) () сл QD 31 19 Фи.г