CN1068426A - 一种在线石油产品闪点分析仪 - Google Patents

Abstract

一种在线石油产品闪点分析仪，它是用于在线连 续测定石油产品闪点的自动分析的场合。其特征在 于它由传感器、油气发生分离器、油样/空气加热器、 液位恒定管和在铂催化剂存在下的温差检测器所组 成。检测的核心部件无需用高压打火式，无需对进 样、空气量和环境条件的严格保正，从而成本低，维护 量少，检测的稳定性高、重复性好、测量准确，并且便 于与其他调节仪表或计算机构成各种形式的质量闭 环控制系统。

Description

本发明涉及一种在线石油产品闪点分析仪。它是用于在线连续测定石油产品闪点的场合。

一般的在线闪点分析仪，国内外有高压点火模拟式、催化反应测温式和反应电阻桥式诸种。这些分析仪所采用的检测方法均各不相同，如前一种是模拟或半模拟人工分析仪的标准方法，在油气中利用高压电极打火，当到达闪点温度时，可引爆分析杯中的油气所得到的闪点特征信号来检测的。第二种是利用涂覆在一只热电偶端部的铂黑作催化剂，热电偶测量铂黑催化剂参与油气反应时的温度与给定温度比较，当其输出控制油品的温度和给定温度相等时，油品的温度即为闪点值。后一种是利用铂丝作为电阻桥臂，同时作为催化剂参与样品油气的热化学反应，油气的浓度则反映在电阻桥路的输出大小上，从而达到检测油品闪点的目的。但是这些闪点分析仪分别存在着以下的不足：一是前一种当高压电极打火时，电极本身易电蚀结焦，从而引起火花能量的变化，这就导致测量数据的不准和运行的不可靠，并且油气闪爆的信号难以准确捕捉，往往造成误检及数据不稳定。而且维护量又大。二是第二种由于仅用反应时的绝对温升为特征，对于反应条件中的温度变化、油气量和空气量等内部条件的变化无法抑制和克服，因而造成适应性差，测量数据不可靠。三是后一种由于参与反应的桥臂极易积炭“中毒”，使用中要经常标定，这样数据极易漂移，同时维护量也大。

本发明的目的在于提供一种能够抑制和克服因油样、空气温度和环境温度等内外条件变化而引起的测量误差，并且适应性强、运行稳定、可靠性好、分析准确性高以及维护量小的催化反应温差式的在线石油产品闪点分析仪。

本发明的任务是通过如下方式完成的，其原理是利用一个反应温差式传感器内的铂金催化剂在特定条件下，能使接触它的油气发生放热反应，从而使铂金体温度升高，该温度升高的值与未发生反应时的油气温度值之差就与油气浓度相关。因此可通过调节被测油样的温度来改变油气浓度，使放热反应在一定的烈度下持续稳定地进行。此时传感器所测得的温差信号与样品的闪点相对应，故利用这种对应关系来实现本发明的检测目的。其具体结构是它由传感器、油气发生分离器、油样/空气加热器和液位恒定管所组成。传感器壳体呈圆柱体或方柱体，它是由不锈钢或其他耐高温和耐腐蚀的金属制成。该壳体内靠其中心处有通孔，通孔的顶部有一段的直径大于通孔，作为密封室之用。由两个同极性相串接的热电偶所组成的检测器从该密封室插入到通孔的上部，并通过其通孔顶平面上设置的支撑螺母、压紧螺母以及密封室底部的垫片来悬置。检测器中的一个热电偶的端部由一层铂金或铂铼催化剂或高铂小球催化剂或铂及其他合金的化合物所包裹，另一个热电偶则没有包裹。通孔的下部也有一段的直径大于通孔，以便为装置预热芯之用，该预热芯是个300瓦的电铬铁芯子。

预热芯下部的中心有孔。通孔的上部有一侧孔与液位恒定管相连通。传感器壳体的顶平面上钻有两个盲孔，其中一个较深，以放置加热器之用;另一个较浅，以放置恒温用的测温元件，控制电路根据测温元件的信号改变加热电流来控制传感器所需的恒定温度。传感器是被悬置在一只全部充填保温材料的保温壳体内。油气发生分离器是个管状体，其中部偏上有一段类同橄榄形，上部从保温壳体下平面穿入后，直通入装在传感器通孔下部的预热芯内。下部与空气喷嘴座相连接。空气喷嘴座的中心有盲孔，该盲孔内焊装有呈弹簧形的耐高温金属制的毛细管，并且在油气发生分离器的管状体中，向上直通至其呈橄榄形内腔的下部。此毛细管的下端则与空气喷嘴座下部的来自油样/空气加热器的空气加热螺套上部引出的空气管线相连通。空气喷嘴座盲孔上部侧面与来自液位恒定管的油管相连通。油气发生分离器上呈橄榄形的中部，有管线与闪点测温组件的外套相连通，该外套内有内套，以放置闪点测温元件用。油样/空气加热器是一个筒状的封闭壳体。该壳体内装有也呈筒状的空气加热螺套，它的下部侧面有孔穿过壳体与来自外界的压缩空气管相通;它的上部侧面有孔穿过壳体与来自油气发生分离器底部的空气喷嘴座侧孔的管子连通。空气加热螺套内又装有呈筒状的油样加热螺套，该螺套的底部有孔穿过壳体底部与来自外界的油样管线相通，它的上部则与来自油气发生分离器上的呈橄榄形的中部汽相腔的管线相连通。液位恒定管也是一个呈筒状封闭壳体。其壳体中心装有下端通出壳体底部的溢流管，该溢流管的上部开有数个溢流孔。壳体的顶面与来自传感器通孔上部引出的废气管线相连通。壳体上部的侧面有孔与排气管相连通。壳体下部的侧面有孔与油气发生分离器下部的空气喷嘴座盲孔相通的管子相连接。根据以上结构，当定量的油样和定量的压缩空气分别引入油样/空气加热器的油样加热螺套和空气加热螺套经受控加热以后，前者由闪点测量组件外套的底部进入，再从其上部通过管子进入油气发生分离器上呈橄榄形中部的腔内。后者则进入油气发生分离器底部的空气喷嘴座中，再从装在空气喷嘴座中心的金属毛细管引至油气发生分离器上的橄榄形下部的腔内喷出。这样在油气发生分离器上的呈橄榄形的内腔中，由于此压缩空气和来自闪点测温组件上部外套的受热油样，就在此腔内发生油气。该腔的下部直至油样发生分离器的底部，全为液相，其中部以上就产生气相，该气相部份的油气，通过油气发生分离器的上部不断地进入传感器通孔下部的预热芯内，再从预热芯向上进入传感器通孔的上部。因此该油气经过预热芯预热后，则与装在传感器通孔上部的检测器接触，由于检测器内的其中一个热电偶端部包裹着一层铂金，在该铂金作为催化剂的作用下，使与其接触的油气产生热化学反应，放出热量，从而使铂金体温度升高;而检测器内的另一个热电偶的端部未包裹铂金，故与其接触的油气不产生热化学反应，只能测得反应条件温度，从而检测器内的两个热电偶就产生了温差信号，该温差信号的大小取决于油气的浓度，而该浓度的大小则随油样的温度而变。因此只要通过控制电路来调节油样/空气加热器中的油样温度，就可保证温差信号不变，从而将其温差始终给予定值。此时的油样温度，就是油样的闪点值，它是由进入油气发生分离器前的闪点测温组件中的内套内放置的闪点测温元件所测得的。在传感器通孔上部的油气，经检测器作热化学反应后变成的废气，则通过连接管进入液位恒定管，再从液位恒定管的上侧面的引管中排至大气。进入油气发生分离器中部呈橄榄状的内腔中的油样，其液体部份不断地往下充满油气发生分离器的底部。为了使其液面的高度保持恒定，因而该液体油样则从其底部的空气喷嘴座内的金属毛细管外面的环状空间，通过其下部的连接管进入液位恒定管。当液位恒定管内的液面高度高于油气发生分离器内的液面高度时，则在液位恒定管内的液体油样通过装在其内的溢流管中排出。此外传感器内的恒温是由装在传感器内的两个盲孔中的测温元件和加热器通过控制电路的控制而获得的。

本发明的优点是：一是检测的核心部件的作用极为可靠，无需用高压打火方式，无需对进样、进空气量及环境条件进行严格保证，从而成本低，维护量少。二是稳定性高，连续无故障运行时间长，其数据漂移量不大于准确度指标，比已有技术超过2-3倍。三是重覆性好，比已有技术高出一倍以上。四是响应时间快，比已有技术缩短1-2倍。五是不作任何条件变动，便可达到1000℃测量范围内的准确性数值，比已有技术宽1-2倍。六是不但可作在线监测而且还可适应与其他调节仪表或计算机构成各种形式的质量闭环控制系统。

以下结合附图对本发明作进一步说明。

附图1是本发明的纵向剖视和局部剖视以及各部件的连结图：

其中：

1-反应温差检测器    2-压紧螺母

3-支撑螺母    4-密封箍

5-密封垫圈    6-测温元件

7-废气排出管    8-外包铂金热电偶

9-热电偶    10-预热芯

11-传感器壳体    12-保温材料

13-保温外壳    14-对扣耳钣

15-堵钣    16-加热器

17-进油气管    18-检测器引线

19-测温元件引线    20-加热器引线

21-进油管    22-空气连接管

23-进空气管    24-空气加热螺套

25-油样加热螺套    26-加热芯

27-油样/空气加热器    28-闪点测温元件

29-测温件的套    30-测温组件

31-油样连通喷管    32-管压帽

33-管接头    34-密封垫

35-连通管    36-密封垫

37-空气喷嘴座    38-毛细管

39-油气发生分离器    40-排废气管

41-压帽    42-管接头

43-溢流管    44-液位恒定管

参照附图1，传感器壳体〔11〕的通孔上部悬装有反应温差检测器〔1〕，该〔1〕内装有一只外部包裹铂金的热电偶〔8〕和一只未包铂金的热电偶〔9〕，此〔8〕和〔9〕的负极相接后有两根检测器引线〔18〕引出。检测器〔1〕被压紧螺母〔2〕和密封箍〔4〕压紧密封后，并固定在支撑螺母〔3〕上。该〔3〕则与传感器壳体〔11〕的通孔上部的密封室底部的密封垫圈〔5〕压紧密封。在传感器壳体〔11〕的通孔下部，还装有螺管式的预热芯〔10〕。该〔10〕的底部有堵钣〔15〕，该〔15〕系焊于〔11〕的通孔底部。在传感器壳体〔11〕的两个盲孔内，分别装有加热器〔16〕和测温元件〔6〕，该〔16〕和〔6〕的电气引线分别是〔20〕和〔19〕。传感器壳体〔11〕是被两半的保温外壳〔13〕上的对称的对扣耳钣〔14〕用螺栓夹紧成一体，并全部固置于保温外壳〔13〕内，且在保温外壳〔13〕和传感器壳体〔11〕之间全用保温材料〔12〕充填之。油气发生分离器〔39〕的上部即进油气管〔17〕，从保温外壳〔13〕的底部穿入，并通过其保温材料层〔12〕后，再通入传感器壳体〔11〕的通孔底部的预热芯〔10〕内。油气发生分离器〔39〕的底部与空气喷嘴座〔37〕用螺纹连接之，且其间有密封垫〔36〕密封。在空气喷嘴〔37〕的中心通孔中焊接有弹簧形的毛细管〔38〕。空气喷嘴座〔37〕的侧面与管接头〔33〕连接，且与该〔37〕的中心通孔相通，该〔33〕和〔37〕之间的连接中也有密封垫〔34〕予以密封。油样/空气加热器〔27〕内焊装有油样加热螺套〔25〕和空气加热螺套〔24〕，〔25〕是装在〔24〕内。该〔25〕内又装有加热芯〔26〕。油样/空气加热器〔27〕的下部侧焊装有进空气管〔23〕并与其空气加热螺套〔24〕相通。油样/空气加热器〔27〕的底部焊装有进油管〔21〕并与其油样加热螺套〔25〕相通。油样/空气加热器〔27〕的上部侧装有空气连接管〔22〕，该〔22〕的上端与空气加热螺套〔24〕相通，下端则与油气发生分离器〔39〕下部的空气喷嘴座〔37〕内的毛细管〔38〕相通。油样/空气加热器〔27〕的上部侧，还有与其油样加热螺套〔25〕相通的油管与测温组件〔30〕相连通，该〔30〕内焊装有测温件内套〔29〕，该〔29〕和〔30〕之间有环状的油样通道。测温件内套〔29〕内装有闪点测温元件〔28〕。测温组件〔30〕上部的环状通道上有油样连通喷管〔31〕与油气发生分离器〔39〕上的呈橄榄形的内腔中部连通之。液位恒定管〔44〕内焊装有溢流管〔43〕，且〔44〕和〔43〕之间有环形通道。溢流管〔43〕的下部则和〔44〕的外套焊成一体的内螺纹座连接之。该内螺纹座的底部与排油管接通。液位恒定管〔44〕的顶部装有与传感器壳体〔11〕的通孔上部相连通的废气排出管〔7〕。液位恒定管〔44〕上部侧焊接有管接头〔42〕并与之相通。该〔42〕通过压帽〔41〕接通排废气管〔40〕。

Claims (2)

1、一种在线石油产品闪点分析仪，它包括传感器、油气发生分离器、油样/空气加热器和液位恒定管所组成，本发明的特征在于：

a、悬装于传感器壳体的通孔上部的检测器，它是由两个同极性相串接的热电偶所组成，其中一个热电偶的测量端部由一层铂金或铂铼催化剂或高铂小球催化剂或铂及其他合金的化合物所包裹，另一个热电偶的测量端部则没有包裹，

b、油气发生分离器呈管状体，但其中部偏上有一段类呈橄榄形，上端与传感器壳体的通孔下部所装的预热芯连通，下部与空气喷嘴座相连通，空气喷嘴座中心的盲孔内，装有呈弹簧形的毛细管，该毛细管在油气发生分离器的管状体内向上通入其呈橄榄形内腔的下部。

2、根据权利要求1所述的在线石油产品闪点分析仪，其特征在于悬置闪点测温元件的外套即测温组件的位置，放置在油样/空气加热器和油气发生分离器之间的油样连通管道上。