CN109765339A - 一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，包括硫化氢监测装置和手持终端，硫化氢监测装置采用内置电池供电，前端连接采样气泵，以主动抽气的方式吸入混合气体，经前端过滤、H₂S传感器和GPS位置传感器，将硫化氢浓度变化信息以及位置信息传输给单片机以及手持终端；手持终端能够无线远程、实时监控各监测点的硫化氢浓度变化以及位置坐标，根据不同监测点的监测数据和毒理学分类数据，采用数据分析软件能够获取并输出原油的毒性分类结果，并利用预警模块予以提示。本发明能够保障环境和人员的安全，适合野外使用，防护等级IP66，且具有良好的稳定性和可靠性。

Description

一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置

技术领域

本发明涉及一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，用于硫化氢检测并根据检测结果对原油危险性进行分类。

背景技术

在我国，不同油田的原油中各种硫化物的含量不同，进口原油各产区的硫化物含量也各不相同。硫及其硫化物的存在对原油的加工、存储带来了极大的危害，增加了生产经营的成本；同时硫及其硫化物也会导致原油的危险特性发生改变。按照联合国《关于危险货物运输的建议书·规章范本》(UNR TDG)中“含硫原油”明确界定为“浓度足以造成从原油中散发出的气体可造成吸入危险的含硫化氢的石油原油”，也就是说确定是否是含硫原油是以硫化氢的浓度为依据的。国际石油工业环境保护协会(IPIECA)为推动对石油物质的分类和标签，充分利用现有的有效数据，最大限度地降低动物试验的需求，开发并发布了《石油物质运用GHS标准的指南》，该指南得到了联合国GHS专家小组委员会的认可和推广。该指南使用标注分子法对健康危害进行分类，通过物质识别、关键组分的分类、共性健康危害等步骤，可快速简便地完成石油物质健康危害的分类，其中也是以硫化氢作为健康危害分类的依据之一。根据原油中硫化氢含量的不同，可将原油归为3类易燃液体、主要危险为3类易燃液体次要危险为6.1类毒性物质、主要危险为6.1类毒性物质次要危险为3类易燃液体、6.1类毒性物质、9类对环境有害的物质等等。由于硫化氢含量的不同，原油对人身的健康危害分类又有许多不同，而目前我国现有检测标准都只是对原油中硫或总硫进行检测，不能实际反映原油中硫化氢的浓度，其所得数据也就不能直接用于原油危险特性分类。

目前国内没有对原油危险特性方面的文献公开，但有一些相关检测方法的公开。

(1)现有原油中硫含量检测方法：原油硫含量测定标准主要有GB/T387-1990《深色石油产品硫含量测定法-管式炉法》，GB/T17040-2009《石油产品硫含量测定法(能量色散X射线荧光光谱法)》。GB/T387标准的共同特点是，操作比较麻烦，测试精度低，仅适用于硫含量大于0.1％(m/m)的深色石油产品。GB/T17040《石油产品硫含量测定法(能量色散X射线荧光光谱法)》等效采用ASTMD4294标准方法，该标准方法的最大特点是，快捷、准确、测试精度高，测试精度可达50ppm以上。其它检验标准如ASTM D4294-2010用X-荧光测定仪测定石油产品中硫含量的方法，ASTM D5453-2009紫外线荧光测量法测定轻质烃、火花点燃式发动机燃料、柴油机油和发动机油中总硫量的试验方法，IP 30/2007石油产品硫醇性定性试验方法(博士试验)，GB/T 1792-1988馏分燃料中硫醇性硫测定法(电位滴定法)，ASTMD1552-2000原油产品中硫含量测定(高温法)；GB/T17606-98原油中硫含量的测定能量色散X射线荧光光谱法；IS014596：1998原油产品硫含量测定法(波长色散X-射线荧光光谱法)；ASTMD129-2000原油产品硫含量测定法(氧弹法)。这些标准无一例外的检测硫元素，所得为硫含量或总硫含量。

中国石油大学(北京)理学院张莎莎等运用太赫兹时域光谱技术对不同硫含量的原油进行了实验测量，经过计算得到了样品的吸收谱和折射率谱，通过对这些光谱进行分析，结果表明太赫兹时域光谱不仅能够有效的检测出原油中的硫含量，还能实现对原油中物质的溶解程度进行定性的预测。

中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院申请的发明专利CN 00123574.5公开了一种原油中元素硫的示波极谱测定方法，采用示波极谱法具有线性范围宽、检测限低、原油种类覆盖面广的特点，得到也是样品中元素硫含量。

(2)原油中硫化氢检测研究：北京航空航天大学的曾小岚将原油中的硫化氢(H₂S)经氮气吹脱，碱性双氧水吸收转化为S0₄ ^2-，离子色谱法测定S0₄ ^2-含量，从而间接得到H₂S的含量。浙江大学、大连大公环境检测有限公司采用碘量法或修正方法测定原油中可逸出硫化氢气体。中华人民共和国辽宁出入境检验检疫局公开了专利“光电双信号同时检测原油中硫化氢和硫醇的方法及检测器”，这些方法或专利理论上均可实现硫化氢含量的测定，但没有考虑到现场取样等问题，不能真实的反映原油储存、运输过程中的危险特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现在线检测原油中可逸出硫化氢的装置，并能够对硫化氢的危险特性分类。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，包括硫化氢监测装置和手持终端，所述的硫化氢监测装置采用内置电池供电，硫化氢监测装置的前端连接采样气泵，采样气泵通过泵管吸嘴以主动抽气的方式定时定量地吸入监测点的混合气体，混合气体先经前端过滤，再经H₂S传感器和GPS位置传感器，从而将监测点的硫化氢浓度变化信息以及位置信息传输给单片机，最后通过无线传输模块传输给手持终端进行自动记录；所述的硫化氢监测装置还设有预警模块，预警模块通过I/O接口与单片机连接，用于提示H₂S浓度超标、电量、运行以及故障情况；

所述的手持终端能够无线远程、实时监控各监测点的硫化氢浓度变化以及位置坐标，手持终端内置有原油毒理学分类数据，根据不同监测点的监测数据和毒理学分类数据，采用数据分析软件能够获取并输出原油的毒性分类结果，并利用预警模块予以提示。

所述的预警模块包括超标报警蜂鸣、超标报警指示灯、电量指示灯、运行指示灯以及故障指示灯；超标报警蜂鸣以及超标报警指示灯用于提示H₂S浓度超标，电量指示灯用于提示电量供应，运行指示灯用于提示通信异常，故障指示灯用于提示H₂S传感器故障和GPS位置传感器故障。

所述的手持终端能够无线远程地增加、删除、启用、禁用硫化氢监测装置。

本发明应用在船舶或储存罐内布网监测H₂S气体的浓度变化，利用无线远程传输技术将监测装置检测到的H₂S气体浓度实时传输到手持终端(工作站)，操作人员再通过数据分析软件获取、分析各个监测装置的状态，当H₂S气体浓度超标时或者达到某一阈值时立即预警提示，从而保障环境和人员的安全。本发明的硫化氢含量检测是“抽样式”检测，不要求完全“吸收”硫化氢；H₂S传感器易于更换，能够适当减弱油雾环境和高湿度环境对传感器的影响，适合野外使用，防护等级IP66，且具有良好的稳定性和可靠性，可接受设置的多个监测装置的数据。

附图说明

图1是本发明所述的原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，包括硫化氢监测装置和手持终端，硫化氢监测装置包括内置电池、采样气泵、H₂S传感器、GPS位置传感器、单片机以及预警模块；内置电池用于提供电源，采样气泵通过泵管吸嘴以主动抽气的方式定时定量地吸入监测点的混合气体，混合气体先经前端过滤，再经H₂S传感器和GPS位置传感器，从而将监测点的硫化氢浓度变化信息以及位置信息传输给单片机，最后通过无线传输模块传输给手持终端进行自动记录。手持终端能够无线远程、实时监控各监测点的硫化氢浓度变化以及位置坐标，手持终端内置有原油毒理学分类数据，根据不同监测点的监测数据和毒理学分类数据，能够直接输出石油原油的毒性分类结果，并提示I类、II类和III类毒性并予以报警。预警模块通过I/O接口与单片机连接，包括超标报警蜂鸣、超标报警指示灯、电量指示灯、运行指示灯以及故障指示灯；超标报警蜂鸣以及超标报警指示灯用于提示H₂S浓度超标，电量指示灯用于提示电量供应，运行指示灯用于提示通信异常，故障指示灯用于提示H₂S传感器故障和GPS位置传感器故障。所述的手持终端还能够无线远程地增加、删除、启用、禁用硫化氢监测装置。

本发明所述的手持终端还具有如下功能和特点：

1.采用触控屏幕操作，配备实体导航按键；

2.手持终端存储空间32G，能够满足一年数据存储量需求；

3.开机登陆密码安全设置；

4.采用LORA远程传输记录，传输距离最高可达1000米；

5.适合野外使用，防护等级IP66，要求防水，待机时间不低于8小时。

本发明所述的硫化氢监测装置还具有如下功能和特点：

1.监测设备外壳采用全金属，自身防雨、防雷、防爆。

2.H₂S浓度检测传感器检测灵敏度1ppm，检测范围0-10000ppm；

3.适合野外使用，防护等级IP66；

4.采用内置电池供电，待机时间不低于8小时；

5.采用主动抽气方式，泵管长度不小于1.5米；

6.H₂S浓度传感器易于更换，可适当减弱油雾环境对传感器的影响；

7.可适应温度60摄氏度及以下、传感器在相对湿度95％内无凝结。

本发明的手持终端含有数据管理系统，手持终端通过无线传输技术接收硫化氢监测装置的数据，在线对数据进行分析归类，达到规定阈值时，系统会报警并给出硫化氢毒性分类，从而为原油危险特性分类提供技术基础。所述的数据管理系统的主要功能如下：

1.常用功能

登录数据管理系统后，主页能够显示历史硫化氢浓度数据曲线。每个监测点的历史曲线有四条，分别呈现出一个时间范围点的峰值，低值，平均值，以及标准差。

常用功能提供频繁使用功能的便捷入口，主要包含四个功能入口：浓度曲线、数据导入、历史曲线、精确查询。

2.实施监控

2.1浓度曲线

以分钟为单位实时查看硫化氢的浓度曲线，折线实时更新可呈现最近一个小时的折线图。

2.2电量曲线

以小时为单位实时查看电量曲线，折线图实时更新二十四小时内的电量数据。

3.数据统计

3.1历史曲线

用户可自定义时间区间，历史硫化氢浓度曲线。

3.2超标统计

统计所有历史超标记录，并给出对应终端号、监测点号、超标时间信息，还能提供各个监测点超标次数排行统计图表。

3.3精确查询

精确查询功能提供最小以分钟为单位的浓度精确查询支持，并可生成查询结果折线图。

3.4数据维护

4.设备管理

4.1终端管理

实现对于系统内所有终端的管理，包括设置禁用终端、删除终端，设置负责人。

4.2监测点管理

实现监测点的管理，支持设置监测点地址，为某一监测点设置特定浓度预警阙值，禁用监测点，删除监测点。亦可查看监测点当前浓度以及电量。

4.3数据导入和导出

手持终端数据导出、导入到PC系统便于后期分析统计。系统自动检测是否有终端通过USB连接，自动导入数据。

4.4固件升级

手持终端连接后，进入此模块，系统将自动检测是否存在更新版本的固件，若存在则会询问用户是否需要升级固件。

5.历史预警

能够实现历史浓度预警、低电量预警、寿命到期预警、故障预警，并将记录分别保存在列表内。

6.系统设置

6.1管理员密码设置

6.2硫化氢浓度预警阙值设置

7.全局实时预警弹出

能够全局、实时地监测预警，在浓度超标时，实时弹出浓度超标预警提示窗口；电量不足时，弹出电量不足或者更换电池的预警提示窗口；传感器寿命接近终期时，实时更换传感器预警提示窗口；出现故障时，弹出故障预警提示窗口或者检查通信提示窗口。

Claims (3)

1.一种原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，其特征在于，包括硫化氢监测装置和手持终端，所述的硫化氢监测装置采用内置电池供电，硫化氢监测装置的前端连接采样气泵，采样气泵通过泵管吸嘴以主动抽气的方式定时定量地吸入监测点的混合气体，混合气体先经前端过滤，再经H₂S传感器和GPS位置传感器，从而将监测点的硫化氢浓度变化信息以及位置信息传输给单片机，最后通过无线传输模块传输给手持终端进行自动记录；所述的硫化氢监测装置还设有预警模块，预警模块通过I/O接口与单片机连接，用于提示H₂S浓度超标、电量、运行以及故障情况；

所述的手持终端能够无线远程、实时监控各监测点的硫化氢浓度变化以及位置坐标，手持终端内置有原油毒理学分类数据，根据不同监测点的监测数据和毒理学分类数据，采用数据分析软件能够获取并输出原油的毒性分类结果，并利用预警模块予以提示。

2.根据权利要求1所述的原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，其特征在于，所述的预警模块包括超标报警蜂鸣、超标报警指示灯、电量指示灯、运行指示灯以及故障指示灯；超标报警蜂鸣以及超标报警指示灯用于提示H₂S浓度超标，电量指示灯用于提示电量供应，运行指示灯用于提示通信异常，故障指示灯用于提示H₂S传感器故障和GPS位置传感器故障。

3.根据权利要求1所述的原油中可逸出硫化氢检测及危险特性分类检测装置，其特征在于，所述的手持终端能够无线远程地增加、删除、启用、禁用硫化氢监测装置。