CN1381719A - 柴油凝固点、冷滤点同期在线分析方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析方法及其装置,本发明之方法通过进行油样置换、致冷降温、监测凝固点、停冷恢复、监测冷滤点等各步骤的操作,解决了在同一周期内对同一油样的凝固点、冷滤点作出精确分析的难题。前述方法中用的在线分析装置是在分析腔室上下两端分别经上、下绝热管与上、下油路板、静压连接,在分析腔室左、右两面分别安装致冷器,分析腔室内安装滤网组件,在致冷器外侧安装冷却水箱,上油路板顶面安装一支测温元件,下油路板的静压取样口经导压管与差压变送器正压室连通,差压变送器负压室连通大气。本发明装置结构简单、分析原理确切,节电、省水、省油、省气,集凝固点、冷滤点分析于一体,同期在线分析一机两用,仪器成本降低一倍。
Description
技术领域
本发明属于炼油生产过程中油品质量在线分析领域，尤其涉及一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析方法及其装置。
背景技术
柴油凝固点、冷滤点是标示柴油低温特性的两个重要质量指标，在炼油生产过程中，实时监测这两个指标，可以指导操作工人及时修正操作，实现对柴油质量卡边控制，最大限度地提高柴油收率，经济效益十分显著。因此稳定可靠的柴油凝固点、冷滤点在线分析仪就变得重中之重了。
当今市场主导产品是美国GCA公司的PSG44675型冷滤点分析仪和PSG44670型通用倾点分析仪，其基本结构是：
参见图1所示，它包括测试室101、样品测量头102、过滤网组件103、测温元件104、致冷模块105、冷却水箱106、差压变送器107；
逻辑电路108、压力脉冲储蓄U型管109、正压导管110、负压导管111；
进样电磁阀112、排样电磁阀113、溢流电磁阀114、压力脉冲施加电磁阀115、压力脉冲储蓄电磁阀116、正压放空电磁阀117、负压放空电磁阀118。
其工作原理是：
(1)进油样：电磁阀112、114开启，其余电磁阀关闭。
(2)油样降温：所有电磁阀关闭，致冷模块105加电。
(3)变送器归零，压力脉冲储蓄：放空电磁阀117、118、气压脉冲储蓄电磁阀116开启，其余电磁阀关闭。
(4)测试凝固点：气压脉冲施加电磁阀115开启，储蓄在U型管中的低压空气扩散到测试室，直接作用差压变送器117的正压室，并经油样、过滤网组件103、样品测量头102传递给差压变送器117的负压室，等于施加一次压力脉冲。
每施加一次压力脉冲，检测一次变送器输出信号与给定值比较，若低于给定值，重复(3)、(4)项操作。直至变送器输出信号≥给定值时刻说明滤网已经堵塞，此时刻测温元件104的输出值就是油样冷滤点。
该公司生产的PSG-44670型通用倾点(凝固点)仪与PSG-44675型滤点仪只有一点不同，取消了过滤网组件103，给定值改小其余完全一样，不再赘述。
现有技术的特征及存在的不足：
(1)依半导体致冷器使测试室降温。(2)依施加外部气压脉冲使测试室内的油样产生微动。(3)用差压变送器周期性检测油样动态粘滞阻力降与给定值比较。(4)一个分析周期由多个检测周期组成。(5)每一个检测周期，差压变送器要重归一次零；储压U型管要重储一次气压脉冲；电磁阀要重复动作一次。(6)分析精度与重复检测周期相关联，周期长检测孔径大精度就差；重复周期短检测孔径小精度高，但电磁阀频繁动作，寿命将会大大减短。
由于上述检测油样动态粘滞阻力的方法，决定了其结构的复杂性；也决定了检测比较的周期性和两种仪器结构高度重复，使造价大大提高。由于检测比较的周期性，决定了分析周期长和分析精度低的情况。PSG-44675冷滤点分析仪，重复精度标称值：±1℃。PSG-44670倾点(凝固点)分析仪，重复精度标称值：±2.5℃。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服了现有技术的不足，提供一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析方法及其装置，它集凝固点、冷滤点分析于一体，无需施加外部气压脉冲，在同一个分析周期内连续监视降温过程中的油样静压变化，达到阈值即刻采集凝固点和冷滤点值。
本发明所要解决的技术问题是采取以下方案来实现的：
1.一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析的方法，它以如下的步骤实现：
油样置换
油样置换电磁阀一、油样置换总电磁阀开启，其余电磁阀关闭，用新油样置换冷滤点分析排油管路及分析腔室中的旧油样，旧油样经溢流口输油管流入油样回收器；
油样置换电磁阀二、油样置换总电磁阀开启，其余电磁阀关闭，用新油样置换导压管路及分析腔室中的旧油样，旧油样经溢流口输油管流入油样回收器；
致冷降温
给两个半导体致冷器加电，放空电磁阀开启，其余电磁阀关闭，让分析腔室逐渐降温；
监测凝固点
计算机连续检测差压变送器输出，进行运算与阈值比较，在大于等于阈值的时刻，采集测温元件输出，运算后显示凝固点值；
停冷恢复
给两个半导体致冷器)断电，油样置换电磁阀二、放空电磁阀开启，其余电磁阀关闭，使分析腔室逐渐升温；
监测冷滤点
由计算机连续检测差压变送器输出值，并进行运算与阈值比较，在大于等于阈值时刻，采集测温元件的输出值，运算后显示冷滤点值，完成一个分析周期。
本发明所要解决的技术问题还可以采取以下方案来实现的：
如前述的方法，所述的凝固点、冷滤点的判断依据是由以下分析式得出：
P3＝P2/P1
＝HY MY·P(T2)/HY MY
＝P(T2)………………………(4)
2.根据前述的方法中用的一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析装置，
该装置以分析腔室为中心，在其上下两端分别经上、下绝热管、与上、下油路板以静压方式固定连接；在所述的分析腔室左右两面分别安装致冷器一、致冷器二，在所述的分析腔室前面或后面经导压管与下油路板连通；分析腔室内下方安装滤网组件；
在致冷器一外侧安装冷却水箱一，在致冷器二外侧安装冷却水箱二；
上油路板顶面安装一支测温元件，且测温元件下端伸到分析腔室中部，上油路板侧面油样溢流口经输油管与油样回收器连通；
下油路板左侧或右侧油样置换口一经输油管与油样置换电磁阀一出口连通；
下油路板左侧或右侧油样置换口二经输油管与油样置换电磁阀二出口连通；
下油路板左或右侧静压取样口经导压管与差压变送器正压室连通，差压变送器负压室连通大气；
油样置换电磁阀一的入口与油样置换电磁阀二的入口与油样置换总电磁阀出口与放空电磁阀入口经输油管连通，油样置换总电磁阀入口连通油样采集口，放空电磁阀出口连通油样回收器；
差压变送器、测温元件及所有电磁阀的电信号端分别与计算机连接。
上述的方法，原理确切，其装置结构简单，可使仪器的造价降低一倍；可使用户水、电、气、油消耗节约一倍；工作效率提高一倍。重复分析精度达±0.5℃，优于PSG-44670和PSG-44675。优于国家标准《GB510、GB386》。
附图说明：
图1是习用技术的结构示意图；
图2是本发明的试验装置示意图；
图3是本发明装置的结构图；
图4是图3的C-C向剖视图。
具体实施例
参见图2，通过实验说明本发明的机理。
我们可以取一根300毫米高的试管(201)，在其底部开一个孔，经导流管(202)与一个放空阀(203)连接。在距离底部34毫米处试管内安装一片363钼的滤网(204)；在距离底部50毫米处试管壁上再开一个孔，经导压管(205)与差压变送器(206)正压室连接，差压变送器负压室与大气相通。差压变送器的信号输出端连接一块压力数显表(207)。试管内再安装一根测温元件(208)，测温元件输出端连接一块温度数显表(209)。把特定温度的柴油标准样品慢慢倒入试管，使压力数显表显示一个恒定值。准备工作就绪，把试管放入冷阱(210)内降温试验，。
开始时刻温度逐渐降低，静压值不变；后来静压值也随温度的降低开始慢慢降低而且越来越快，注意记录下凝固点对应的静压值。至此完成一个试验周期的前半周期。
取出试管开启试管底部放空阀，在常温下观察油样温度和静压值的复原过程，由于惯性，开始时刻温度和静压值都继续下降只是速度越来越慢至零；接着温度和静压值都开始回升，速度同样越来越慢至零；接着温度继续回升静压值开始下降，这时要注意记录冷滤点对应的静压值，至此一个试验周期结束。
这样的试验可以重复几十次甚至几百次，审查所做记录我们会发现与凝固点对应的一族静压值几乎是相同的；冷滤点对应的一族静压值几乎也是相同的。把凝固点静压值和冷滤点静压值分别求平均就得到了凝固点和冷滤点的分析判据，不过这样得到的判据只适用于特定油样温度的条件，实际生产过程中在线分析，油样温度是在一定范围内波动的。
依据前述的试验分析机理如下：
凝固点分析
因为油品的粘滞阻力FN是温度T的函数即FN＝F(T)；油品的体积VY也是温度T的函数即VY＝V(T)。油品的密度MY是温度T和组分分率I的双元函数即MY＝M(T，I)。
所以我们必须保证每次装入试管中的柴油液注高度是恒定的；油样温度是恒定的，从而保证差压变送器检测到的初始静压值P是恒定的。
P＝HY MY。………………(1)
HY：试管液注高度。MY：试管液注密度。
当试管被致冷渐渐降温时，试管中油样的粘滞阻力随温度降低而上升即T↓FN↑；油样的体积随温度降低而缩小即T↓VY↓。由于这两种现象发生速度不一样，FN↑变化快；VY↓变化慢，因此造成了试管中微小空隙的产生，我们把这种现象称为液注被降温过程中的腾空现象。
令试管油样被致冷前，差压变送器检测到的静压值为P1＝P；试管油样被致冷到凝固点T2时刻，差压变送器检测到的静压值为P2，正是上述腾空现象使得P2＜P1，因此得到：
P1＝HY MY………………(2)
P2＝HY MY·P(T2)…………………(3)
式中P(T2)为减压系数，我们把这种减压现象称为腾空效应。
实际生产过程中油样温度、组分分率都在一定范围内变化，因此上式中MY＝M(T，I)是不确定因子，(3)式不能直接作为凝固点判据。
令P3＝P2/P1
＝HY MY·P(T2)/HY MY
＝P(T2)…………………(4)
由(4)式可见静压值P3与凝固点T2唯一对应，P3作为凝固点判据，重复分析精度可达±0.5℃，优于国家标准《GB510》。
冷滤点分析
国家标准(GB386)规定的测试方法是：在规定的条件下冷却试样并在1961Pa(200mmH2O)压力下抽吸，使试样通过一个363钼过滤器。当试样冷却到一定温度，以1℃间隔降温，测定堵塞过滤器时刻的温度。
GB386中所讲的抽吸法是保持滤网一面为常压状态，另一面为负压200mmH2O状态，这样滤网两面的差压值为200mmH2O。本发明所述的静压分析方法是保持滤网底面为常压状态，上面利用油样液注高度产生正压200mmH2O状态，同样滤网两面的差压值为200mmH2O。
GB386中所讲的抽吸法，是在油样降温过程中寻找滤网刚刚堵塞时刻的温度。本文所讲静压法，是油样从凝固点以下的低温状态温度回升的过程中，寻找滤网刚刚疏通时刻的温度。上述凝固点分析判据式(4)同样适用于滤点分析，不再重复。依此冷滤点重复分析精度可达±0.5℃。优于国家标准《GB386》
请参见图3、图4，以纯铜或纯铝材料制作的分析腔室(301)为中心，在其上下两端分别经聚四氟乙烯材料制作的上、下绝热管(302)、(303)与铝合金或铜合金制作的上、下油路板(304)、(305)静压连接；在其左右两面分别经半导体致冷器一(306)、半导体致冷器二(307)与冷却水箱(308)、(309)静压连接；在其前(后)面经绝热材料制作的导压管(310)与下油路板连通；分析腔室内下方安装滤网组件(311)。
上油路板顶面安装一支测温元件(312)且测温元件下端伸到分析腔室中部。上油路板侧面油样溢流口经输油管(313)与油样回收器连通。
下油路板左(右)侧油样置换口之一经输油管(314)与油样置换电磁阀一(315)出口连通。下油路板左(右)侧油样置换口之二经输油管(316)与油样置换电磁阀二(317)出口连通。下油路板左(右)侧静压取样口经导压管(318)与差压变送器(319)正压室连通，差压变送器负压室连通大气。
油样置换电磁阀一(315)入口与油样置换电磁阀二(317)入口与油样置换总电磁阀(320)出口与放空电磁阀(321)入口经输油管连通。油样置换总电磁阀(320)入口连通油样采集口，放空电磁阀(321)出口连通油样回收器(322)。
差压变送器(319)、测温元件(312)、所有电磁阀(315)、(317)、(320)、(321)的电信号端分别与计算机连接，为计算机提供采集信号和受控于计算机(323)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作任何的简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围
Claims (3)
1.一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析的方法，其特征在于：
它以如下的步骤实现：
油样置换
油样置换电磁阀一(315)、油样置换总电磁阀(320)开启，其余电磁阀关闭，用新油样置换冷滤点分析排油管路及分析腔室(301)中的旧油样，旧油样经溢流口输油管(313)流入油样回收器(322)；
油样置换电磁阀二(317)、油样置换总电磁阀(320)开启，其余电磁阀关闭，用新油样置换导压管路(310)及分析腔室(301)中的旧油样，旧油样经溢流口输油管(313)流入油样回收器(322)；
致冷降温
半导体致冷器(306)、(307)加电，放空电磁阀(321)开启，其余电磁阀关闭，分析腔室(301)逐渐降温；
监测凝固点
计算机(323)连续检测差压变送器(319)输出，进行运算与阈值比较，在大于等于阈值的时刻，采集测温元件(312)输出，运算后显示凝固点值；
停冷恢复
半导体致冷器(306)、(307)断电，油样置换电磁阀二(315)、放空电磁阀(321)开启，其余电磁阀关闭，分析腔室(301)逐渐升温；
监测冷滤点的步骤
计算机(323)连续检测差压变送器(319)输出，进行运算与阈值比较，当大于等于阈值的时刻，采集测温元件(312)输出，运算后显示冷滤点值，完成一个分析周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：凝固点、冷滤点的判断依据是由以下分析式得出：
P3＝P2/P1
＝HY MY·P(T2)/HY MY
＝P(T2)
3.根据权利要求1或2所述的方法中用的一种柴油凝固点、冷滤点同期在线分析装置，其特征在于：
该装置以分析腔室(301)为中心，在其上下两端分别经上、下绝热管(302)、(303)与上、下油路板(304)、(305)静压连接；在所述的分析腔室左右两面分别安装致冷器一(306)、致冷器二(307)，在所述的分析腔室前面或后面经导压管(310)与下油路板连通；分析腔室内下方安装滤网组件(311)；
在致冷器一(306)外侧安装冷却水箱一(308)、在致冷器二(307)外侧安装冷却水箱二(309)；
上油路板顶面安装一支测温元件(312)，且测温元件下端伸到分析腔室中部，上油路板侧面油样溢流口经输油管(313)与油样回收器连通；
下油路板左或右侧油样置换口一经输油管(314)与油样置换电磁阀一(315)出口连通；
下油路板左或右侧油样置换口二经输油管(316)与油样置换电磁阀二(317)出口连通；
下油路板左或右侧静压取样口经导压管(318)与差压变送器(319)正压室连通，差压变送器负压室连通大气；
油样置换电磁阀一(315)的入口与油样置换电磁阀二(317)的入口与油样置换总电磁阀(320)出口与放空电磁阀(321)入口经输油管连通，油样置换总电磁阀(320)入口连通油样采集口，放空电磁阀(321)出口连通油样回收器(322)；
差压变送器(319)、测温元件(312)及所有电磁阀的电信号端分别与计算机(323)连接。
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