Устройство для определения октанового числа Советский патент 1980 года по МПК G01N25/52 

(54) УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА

Изобретение относится к области исследования воспламеняемости топли и может использоваться на нефтеперерабатывающих заводах, станциях смешения и исследовательских лабора ториях для определения октанового числа углеводородных топлив. Известно устройство для определения октанового числа, основанное на использовании эффекта холоднопламенного окисления углеводородов в воздушной среде, которое состоит из вертикально расположенного цилин рического реактора, системы подачи топлива, системы подачи воздуха в реактор и системы подачи газ.а-носителя pj . Зона расположения холодно пламенной реакции по длине реактора определяется с помощью подвижной термопары. Стенки реактора имеют температур обеспечивающую протекание холоднопламенной реакции окисления. Измене нием величины давления в реакторе зона возникновения холодного пламени может перемещаться по длине реактора.. Величина давления в реактор при котором зона холодного пламени локализируется в определенной точке по длине реактора, используется для расчета октанового числа. 9to устройство обладает низкой точностью, поскольку процесс возникновения холодного пламени, по сути своей, не обладает достаточной стабильностью, так как чувствителен к групповому составу углеводородных топлив, и также невысокой воспроизводимостью результатов из-за того, что вертикальное расположение реактора способствует проявлению влияния гравитационных эффектов из-за различной плотности исследуемых топлив на результаты. Из известных устройств для определения октанового числа наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, состоящее из термостатированного реактора, соединенного с атмосферой и с краном-дозатором, выполненным в виде золотника с калиброванным отверстием, расположенным между двумя неподвижными пластинами, отверстия которых соединенЕЛ, соответственно, с линией подачи воздуха, линией отвода топлива, линией подачи топлива, подключенной к резервуару для топ767634

3 лива, связанному с системой подачи газа-носителя 2 . Источником измерительного сигнала служит дифференциальная термопара, один спай кото-рой рас голожен в центре -сферической полости реактора, а второй - в стенке реактора- Для определения октанового числа используют как длительность индукционного периода, так и интенсивность (тепловой эффект) реакции. Метод измерения относительный поэтому для калибровки устройства используется эталонное топливо с известным октановым числом. Недостатком прототипа является недостаточная точность получаемых результатов из-за того, что во время работы устройства происходит изменение рабочих условий (температура стенок реактора, температура термостата, давление газа в системе газа-носителя, расход воздуха и т.д.)по отношению к условиям, при которых производилась калибровка устройства, что вызывает появление дополнительно -ошибки неизвестного знака и величины в результатах.измерений. Целью изобретения является Повышение точности работы путем исключения влияния ошибки, возникающей при изменении рабочих условий. -Эта цель достигается тем, что, в известное устройство введен-дополнительный резервуар для эталонного топлива, соединенный с системой подачи газа-носителя и с,дополнитель ным отверстием, выполненным в одной из неподвижных пластин крана-дозатора, в другой неподвижной пластине которого выполнено соосное отверстие соединенное с линией отвода эталонного топлива, причем калиброванное отверстие золотника при его перемещениях соединяет в зависимости от направления продольного перемещения каждую пару, соосных отверстий в . еподвижных пластинах. На чертеже представлена общая 1зхема устройства для определения октанового числа. Устройство содержит реактор 1 со сферической полостью 2 и термостати рованными стенками 3. Полость 2 ре а ктора соединена трубопроводом 4 че рез пламегаситель 5 с атмосферой. Кроме того, полость 2 реактора труб кой б соединена 6 краном-дозатором, выпрл.ненным в виде золотника 7 с ка либр6:ванным отверстием 8, расположе ным между двумя неподвижньа и пласти нами 9 и 10. В неподвижной пла1Стине 10 выполнено отверстие 11, соединен ное с линией подачи воздуха, состоя щей из воздухоподогревателя 12 и йс 6чника постоянного расхода1 возду ха 13, и отверстие 14, соединенное с линией 15 отвода топлива. В неподвижной пластине 9 выполнены от4верстие 16, соединенное трубопрово дом 17 с резервуаром 18, предназначенным для исследуемого топлива, и, отверстие 19, соединенное с трубкой 6. В неподвижных пластинах 9 и 10 вь полнены дополнительные соосные отверстия 20 и 21. Отверстие 20 соединено трубопроводом 22 с резервуаром для эталонного топлива 23, а отверстие 21 соединено с линией 24 отвода эталонного топлива. Топливные резервуары 18 и 23 соединены трубопроводами 25 и 26 с системой 27 подачи газа-носителя, обеспечивающей постоянное давление. В золотнике 7 выполнены отверстия 28 и 29, расположенные по обе стороны от калиброванного отверстия 8. В полости 2 реактЬра расположен один спай 30 дифференциальной температуры 31, другой спай 32 которой установлен в станке, полости реактора 1, заключенного вместе с краном-дозатором и воздухоподогревателем в полость термостата 33. Термопара 31 подключена к регистрирующему прибору 34. Элементы управления и регулирования, обеспе- . ливающие заданную скорость переме;щёния исследуемого и эталонного топлива по линиям 17, 15 и 22, 24, а также момент подачи эталонного топли а в канал (отверстие) 20 на чертеже не показаны. . Предлагаемое устройство для определения октанового числа работает следующим образом. Для выведения устройства на режим готовности производится заполнение резервуаров 18 и 23 соответственно исследуемым и эталонным топливом, заполнение линий подачи топлива 17, 22 И линий отвода топлива 15, 24 исследуемым и эталонным топливом за счет давления, развиваемого в резервуарах 18 и 23 газом-носителем, поступающим из системы 27. Одновременно производится разогрев термостата 33 до температур порядка 7о-С, а реактора 1 до температуры . При этом через полость 2 постоянно продувается подогретый до температуры термостата 33 воздух от источника 13. Для проведения измерений октанового числа исследуемого топлива золотник 7 переводится в крайнее левое положение, так что калиброванное отверстие 8 стало соосным отверстиям 14 и.16, при этом калиброванное отверстие 8 заполняется исследуемым топливом. При этом за счет элементов управления (Не показанных на чертеже) каналы 21, 29 и 20 продуваются воздухом, так что канал 29 при перемещении в положение соосно с каналами 11 и 19 заполнен воздухом. Затем золотник 7 вместе с находящейся в калиброванном .отверстии 8 порцией топ:лива переводится в среднее положение

так, что отверстие 8 располагается сроено с отверстиями 11 и 19. Под действием поступающего из воздухоподогревателя 12 воздуха порция топлива по трубке 6 поступает в полость 2 реактора, при этом исследуемое топливо переходит из жидкой фазы в паровую за счет повышенной температуры следовательно в полости 2 реактора образуется, топливно-врздушная смесь. Условия в полости реактора 1 обеспечивают протекание реакции медленного окисления в топливно-воздушной смеси которая сопровождается повышением температуры газов в полости 2, фиксируемой термопарой 31 и прибором 34 Продукты реакции удаляются через трубопровод 4 и пламегаситель 5 в атмосферу. Реакция медленного окисления носит двухстадийный характер: индукционный период и собственно окисление. На первой стадии температура топливно-воздушной смеси остается неизменной, а на второй - повышается на величину порядка . Для корреляции эффектов реакции с октановьгм числом может быть использована как длительность индукционного периода, так и температурный скачок в полости реактора.,

Для проведения калибровки предложенного устройства необходимо провески золотник 7 крана-дозатора в крайнее правое положение так,чтобы калиброванное отверстие,8 расположилось соосно отверстиям 20 и 21, при этом калиброванное отверстие 8 заполнится эталонным топливом с известным рктановым числом. Затем золотник 7 переводится в среднее положение, при котором калиброванное отверстие 8 расположится coocrio отверсти}|М 11 и 19.

Воздушным потоком эталонное топливо подается в полость 2 реактора, где и происходит реакция окисления. Собственно калибровка устройства заключается в корреляции величины теплового эффекта реакции, либо длительности индукционного периода . реакции с известным октановымчис-. лом..

Как было показано вьпие, проведение калибровки в предложенном устройстве пр трудоемкости практически ничем не Ьтьличается от проведения основного рпыта, т.е.занимает время

порядка 5 мин, что позволяет снизить временные затраты на проведение калибровки устройства в процессе измерений в 6-8 раз по сравнению с прототипом. Кроме того, отказ от дос полнйтельных операций по очистке, дренажу и продувке топливной системы позволяет значительно сократить непроизводительные расходы исследуемого и эталонного топлив, связанные с тем, что во время выполнения этих операций идет процесс активного испарения трплива, температура крторого при прохождений через зону термостата 33 поднимается до 70с, -

15

Формула изобретени:я

Устройство для определения октанового числа, содержащее те остатированный реактор, соединенный с атмосферой и краном-дозаторрм, выполненным в виде золотника с калиброванным отверстием, расположенным между двумя неподвижными пластинами, в которых выполнены две группы роосных отверстий, соединенных соответственно с линией подачи воздуха и ввода врздуха в реактрр, линией подачи топлива и линией отвода топлива, причем линия подачи топлива подключена к

резервуару для трплива, связанному с системой подачи газа-носи еля, о тл и ч а ю щ е ее я тем, что, с . целью повьийе1Е1йяточ:нРстй работы, оно снабжено дополнительным резервуаром

для эталонного топлива, соединенным с системой подачи гаэа-норителя и с дополнительным отверстием, выполненным в Рдной из неподвижных пластин крана- дозатора, в другой неподвижной пластине которого выполнено соРсное отверстие , к которому подключена линия отвода эталонного топлива, а калиброванное отверстие золотника при.его продольных перемещениях соединяет в зависимости; от направления продольного перемещения, каждую пару соосных Ьтверстий в неподвижных пластинак.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3531255, кл. G 01 N 25/52, 1970.

75

ч V / /

2S,

г