CN104330503A - 研究非流动态油气挥发规律的实验装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置,它包括水浴加热装置和位于水浴加热装置内的油气挥发箱，箱体顶部设有若干气孔，气孔设有盖子，箱体顶部靠近边缘位置设有采样口、温度计和压力表，箱体内部设有至少一个搅拌浆，箱体顶部设有进样口，箱体底部设有出样口；水浴加热装置包括敞口的容器，容器底部设有加热棒，加热棒上方设有固定于容器内壁两侧的支撑杆，容器内侧部设有温度传感器。通过油气挥发箱和水浴加热装置，可以模拟不同油品在不同环境及不同温度条件下的挥发情况，从而探究归纳出油气挥发规律，为我国石化行业油品的安全储存提供基础参考数据，进一步为油气挥发可能诱发的安全环境风险事故预防措施和控制措施提供技术依据。

Description

研究非流动态油气挥发规律的实验装置及其应用

技术领域

本发明涉及研究油气的实验装置领域，具体的说是一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置及其应用方法。

背景技术

随着石油工业的发展，石油及其产品的储运量逐年增加，促进社会经济发展的同时，油品储存或运输过程中产生的溢油、漏油现象时有发生，不仅会造成环境空气的污染，并且可能诱发更为严重的火灾、爆炸等安全环境风险事故。因此，研究各种油品在不同空间条件下的油气挥发规律，可以为油气挥发可能导致的各种事故进行预防和控制提供技术依据和参考，对于我国石化工业油品的安全储存和运输具有重要的现实意义。

在目前关于油气挥发技术的研究内容中，普遍关注的是油气挥发回收利用的方法与装置，比如说油品装卸车、装卸船过程中的油气回收利用措施研究等。而针对油气挥发规律方面的研究，有少量文献报道了利用烧杯等，建议玻璃器皿为容器，将油品置于其中，敞口状态下通过天平测得质量损失，简单估算与分析不同时间范围的油气挥发量的情况。由于缺少相关的实验设备及其配套的研究方法，以及研究思路的局限等，使油气挥发过程中更多的影响因素未被考虑，例如油品处于密闭空间、半密闭空间、挥发油气的物质组成等等。

发明内容

根据上述不足之处，本发明的目的是提供一种合理有效的实验室油气挥发模拟装置，并建立分析油气挥发的研究方法，不仅可以明确油气挥发后的规律，更为重要的是可以为我国石化行业油品的安全储存提供基础参考数据，进一步为油气挥发可能诱发的安全环境风险事故预防措施和控制措施提供技术依据。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置，它包括水浴加热装置和位于水浴加热装置内的油气挥发箱，所述的油气挥发箱包括箱体，箱体顶部设有若干气孔，所述的气孔设有盖子，箱体顶部靠近边缘位置设有采样口、温度计和压力表，所述的箱体内部设有至少一个搅拌浆，所述的搅拌浆通过连接件与箱体顶部相连，所述的箱体顶部设有进样口，所述的箱体底部设有出样口；所述的水浴加热装置包括敞口的容器，容器底部设有加热棒，所述的加热棒上方设有固定于容器内壁两侧的支撑杆，所述的容器内侧部设有温度传感器，所述的温度传感器与控制系统相连。

通过本实验装置中的油气挥发箱可以模拟储存油品的容器或管道，水浴加热装置提供油气挥发箱一定温度，可以模拟油气挥发的温度，通过油气挥发箱顶部气孔的开启、关闭和开启的个数可以模拟敞开空间、密闭空间和不同敞开程度的挥发空间的状态，同时通过采样口采样进行检测分析，即可得出不同油品在不同环境中的挥发规律。本实验装置模拟状态全面，模拟准确度高，同时使用方便，通过油气挥发后的规律，可以为我国石化行业油品的安全储存提供基础参考数据，进一步为油气挥发可能诱发的安全环境风险事故预防措施和控制措施提供技术依据。

优选的是：所述的气孔与盖子通过螺纹连接，可以根据需要控制气孔的关闭或开启状态，气孔与盖子螺纹连接不仅开启或关闭时操作方便，而且密封性好，减少误差。

优选的是：所述的采样口为两个，当一个采样口损坏或出现异样时，可以由另个采样口采样，从而不影响实验的进行。

优选的是：所述的采样口通过双连球与采样袋相连，保证采样所得的气体避免被污染，而影响数据。

优选的是：所述的温度计为两个，与采样口一样，当其中一个温度计损坏时，可以通过另一个温度计来记录挥发温度，同时，可以验证挥发温度的准确性。

本发明还提供一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置的应用方法，包括如下步骤：

(1)将油气挥发箱置于水浴加热装置内的支撑杆上，并往水浴加热装置中加入水，打开加热棒；

(2)通过进样口往油气挥发箱内加入需要分析的油品，使油品液面低于水面；

(3)通过控制气孔的开启状态来模拟需要测定的油品的挥发状态；

(4)定时通过采样口采集油气挥发箱内的气体并通过气相色谱仪进行分析，并记录此时的挥发温度；

(5)实验结束，关闭电源，倒出油气挥发箱内的油品，并清洁油气挥发箱及干燥，备用。

优选的是：所述定时通过采样口采集油气挥发箱内的气体并通过气相色谱仪进行分析时，先等待油气挥发箱内的待测油品的温度稳定后开始计时。由于需要通过水浴加热装置加热后再给油气挥发箱内的油品加热，因此会产生一定的延迟，因此需要待油气挥发箱内的油气温度稳定后进行实验，较为准确。

通过模拟实验，可以得出油气挥发的规律，从而指导我国石化行业油品的安全储存，进一步为油气挥发可能诱发的安全环境风险事故预防措施和控制措施提供技术依据。

本发明和现有技术相比具有显著的特点与进步：

(1)制作了一套可测定不同密闭程度、不同温度条件下的小型非流动态油气挥发实验装置，对研究一定空间下油气挥发分布、转化、迁移情况构建了科学、合理的实验平台。

(2)本套装置可模拟不同条件下的油品泄漏情景，可调节的影响条件较多，如温度、含水率、湍流程度等，更接近于实际泄漏情况。

(3)非流动态油气挥发实验装置的制备过程简单，功能性强，操作方便，适用范围广，可根据需要采集不同油品种类、不同挥发条件下的气相样品。

(4)采集的样品通过气相色谱分析，可定量、定性分析挥发油气组成和各组分浓度，为进一步的油气挥发规律研究提供基础数据。

(5)填补了我国石化工业油气储存过程中的油气挥发规律基础性研究的空白。

总的来说，通过油气挥发箱和水浴加热装置，可以模拟不同油品在不同环境及不同温度条件下的挥发情况，可以得出油气挥发规律，可以为我国石化行业油品的安全储存提供基础参考数据，进一步为油气挥发可能诱发的安全环境风险事故预防措施和控制措施提供技术依据。同时，本装置结构简单，使用方便，模拟准确度高，具有实际应用意义。

附图说明

图1是本发明的油气挥发箱的结构示意图。

图2是本发明的水浴加热装置的结构示意图。

图3是本发明的使用状态图。

图4是本发明实施例1的油气挥发规律图。

图5是本发明实施例2的油气挥发规律图。

图6是本发明实施例3的油气挥发规律图。

图7是本发明实施例4的油气挥发规律图。

图8是本发明实施例5的油气挥发规律图。

图中，1-压力表；2-采样口；3-温度计；4-气孔；5-盖子；6-箱体；7-进样口；8-搅拌浆；9-出样口；10-容器；11-加热棒；12-支撑杆；13-温度传感器；14-双连球；15-采样袋。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1-3所示的一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置可知，它包括水浴加热装置和位于水浴加热装置内的油气挥发箱，油气挥发箱包括箱体6，箱体6顶部设有若干气孔4，气孔4设有盖子5，气孔4与盖子5通过螺纹连接。箱体6顶部靠近边缘位置设有采样口2、温度计3和压力表1，其中，采样口2和温度计3为两个，采样口2通过双连球14与采样袋15相连。箱体6内部设有至少一个搅拌浆8，搅拌浆8通过连接件与箱体6顶部相连，箱体6顶部设有进样口7，箱体6底部设有出样口9；水浴加热装置包括敞口的容器10，容器10底部设有加热棒11，加热棒11上方设有固定于容器10内壁两侧的支撑杆12，容器10内侧部设有温度传感器13，温度传感器13与控制系统相连。

将油气挥发箱置于水浴加热装置内的支撑杆12上，并往水浴加热装置中加入水，打开加热棒11。选取中东某地区原油为样品，取600ml从进样口注入挥发箱中，控制水浴控温25℃，挥发箱顶部一半螺纹孔处于开放状态，形成半密闭、半敞开的空间体系，待油气挥发箱内的温度达到25℃时，开始计时，分别经过30分钟、60分钟、120分钟、240分钟和480分钟后，由采样口采集箱体中气相样品，并利用气相色谱对取得样品进行分析，分析结果数据图见图4。分析结果表明，挥发出来的油气组分主要是乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷及少量的碳六以上烷烃，其中丙烷和正丁烷的含量之和占挥发油气气体的50％以上，是挥发油气中最主要的组分，并且上述组分随着挥发时间的增长，含量下降。另一方面，在前期30分钟内，有机物质的挥发较为迅速，后期挥发较为缓慢。

实施例2

研究非流动态油气挥发规律的实验装置与实施例1相同，具体操作步骤也同实施例1，与实施例1不同的是，将实施例1待分析油品的挥发温度设定为35℃，得出的分析结果数据图见图5。分析结果表明，油品挥发的有机气体，主要的组分是乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷及碳六以上，其中丙烷和正丁烷是影响有机气体组成最主要的组分，与25℃条件下比较，温度对挥发速率有明显影响，各组分浓度比相同时间分别减少3倍到10倍不等，随着温度升高，挥发量越大，挥发速率越快。

实施例3

研究非流动态油气挥发规律的实验装置与实施例1相同，具体操作步骤也同实施例1，与实施例1不同的是，待分析的样品以实施例1中的原油加入水，使油水比为60％，得出的分析结果数据图见图6。分析结果表明，油品挥发的有机气体，主要的组分是乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷及碳六以上，其中丙烷和正丁烷是影响有机气体组成最主要的组分，当在油品中加入一定比例的水后，各组分浓度呈下降趋势，下降幅度较小，这证明水对油气挥发有抑制作用。

实施例4

研究非流动态油气挥发规律的实验装置与实施例1相同，具体操作步骤也同实施例1，与实施例1不同的是，设定空间条件为完全敞开，即将油气挥发箱顶部的气孔全部打开，调整温度为35℃，进行采样分析，得出的分析结果数据图见图7。分析结果表明，在完全敞开状态下，各组分在短时间内下降幅度较大，随后趋于稳定，主要因为挥发过程受基本蒸发控制，即挥发组分的蒸汽压与该组分在周围空气中的蒸汽分压之差为挥发的主要驱动力，敞开状态下挥发组分易于扩散到周围环境中，所以挥发过程能在较短时间内进行完全且较为彻底。

实施例5

研究非流动态油气挥发规律的实验装置与实施例1相同，具体操作步骤也同实施例1，与实施例1不同的是，设定空间条件为完全封闭，即将油气挥发箱顶部的气孔全部关闭，调整温度为35℃，进行采样分析，得出的分析结果数据图见图8。分析结果表明，在完全密闭条件下，短时间内挥发组分的浓度呈上升趋势，主要原因是密闭空间下各组分不易于向周围环境扩散，并随着挥发过程的进行各组分浓度逐渐增高；随着时间的增长，各组分浓度呈下降趋势，但明显高于相同时间下半密闭和敞开状态的浓度，下降主要受采样和容器密闭性的影响。

Claims (7)

1.一种研究非流动态油气挥发规律的实验装置，其特征在于：它包括水浴加热装置和位于水浴加热装置内的油气挥发箱，所述的油气挥发箱包括箱体(6)，箱体(6)顶部设有若干气孔(4)，所述的气孔(4)设有盖子(5)，箱体(6)顶部靠近边缘位置设有采样口(2)、温度计(3)和压力表(1)，所述的箱体(6)内部设有至少一个搅拌浆(8)，所述的搅拌浆(8)通过连接件与箱体(6)顶部相连，所述的箱体(6)顶部设有进样口(7)，所述的箱体(6)底部设有出样口(9)；所述的水浴加热装置包括敞口的容器(10)，容器(10)底部设有加热棒(11)，所述的加热棒(11)上方设有固定于容器(10)内壁两侧的支撑杆(12)，所述的容器(10)内侧部设有温度传感器(13)，所述的温度传感器(13)与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置，其特征在于：所述的气孔(4)与盖子(5)通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置，其特征在于：所述的采样口(2)为两个。

4.根据权利要求1或3所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置，其特征在于：所述的采样口(2)通过双连球(14)与采样袋(15)相连。

5.根据权利要求1所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置，其特征在于：所述的温度计(3)为两个。

6.根据权利要求1所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将油气挥发箱置于水浴加热装置内的支撑杆(12)上，并往水浴加热装置中加入水，打开加热棒(11)；

(2)通过进样口(7)往油气挥发箱内加入需要分析的油品，使油品液面低于水面；

(3)通过控制气孔(4)的开启状态来模拟需要测定的油品的挥发状态；

(4)定时通过采样口(2)采集油气挥发箱内的气体并通过气相色谱仪进行分析，并记录此时的挥发温度；

(5)实验结束，关闭电源，倒出油气挥发箱内的油品，并清洁油气挥发箱及干燥，备用。

7.根据权利要求6所述的研究非流动态油气挥发规律的实验装置的应用方法，其特征在于：所述定时通过采样口采集油气挥发箱内的气体并通过气相色谱仪进行分析时，先等待油气挥发箱内的待测油品的温度稳定后开始计时。