CN210051719U - 原油硫化氢自动在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种原油硫化氢自动在线检测装置，包括原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置、硫化氢循环检测装置、温度传感器、气压传感器以及控制装置；其中，原油定量采样装置包括齿轮泵、定量采样管和第一流量开关；原油稀释进样装置包括轻油油箱和第一伺服柱塞泵；循环搅拌装置包括反应罐、第二伺服柱塞泵和第二流量开关；硫化氢循环检测装置包括过滤器、电化学传感器和隔膜泵；电化学传感器、隔膜泵、齿轮泵、直通阀、齿轮泵、三通阀、流量开关、伺服柱塞泵、温度传感器和气压传感器均与控制装置电连接。本实用新型能够在开采及运输过程中快速准确地检测出原油中硫化氢的含量，无需配置化学试剂，对应用环境要求不高，检测效率和准确度高。
Description
技术领域
本实用新型具体是一种原油硫化氢自动在线检测装置，属于原油检测技术领域。
背景技术
硫化氢常温下为无色、有臭鸡蛋气味的气体，人体吸入硫化氢可引起急性中毒和慢性损害。原油中含有硫化氢，在储运和加工过程中，硫化氢会产生湿硫化氢腐蚀效应，对设备造成严重腐蚀。从硫化氢高毒性对人员的伤害和强腐蚀性对设备的破坏考虑，对含硫原油的硫化氢含量监测和脱硫非常必要。
GB/26983-2011采用色谱法测定原油中硫化氢的含量，该标准适用于测定硫化氢含量在2.0mg/kg～200mg/kg范围内的稳定原油。该方法通过无硫溶剂稀释，也适用于测定硫化氢含量较高的原油。该方法测定的结果相对准确，但对仪器要求较高，在采油现场及管输过程中难以应用，无法实现在线检测。
公开号为CN201335822Y的实用新型公开了一种测定原油中可逸出硫化氢含量的装置，该装置的基本原理是将原油中的可逸出硫化氢用惰性气体吹扫出，吹扫出的硫化氢用过量的醋酸锌吸收，用碘量法测定硫化氢的量，最后折算成原油中的含量，单位为mg/kg。该装置借鉴了天然气中硫化氢含量的测定方法，克服了现有离子色谱法测定原油中可逸出硫化氢含量的不足，但装置管线相对复杂，需要配置多种化学试剂，单个样品测定时间在1小时左右，时间较长，实验操作者工作强度较大，不适合在原油开采及运输的过程中使用。
综上所述，上述两种方式虽然也能够得出原油中硫化氢的含量，但是只适用于原油取样后在实验室进行原油中硫化氢含量的检测，而无法实现在开采及运输过程中进行检测，因此，亟需提供一种能够在开采及运输过程中对原油中硫化氢含量检测装置。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种原油硫化氢自动在线检测装置，能够使原油样本中的硫化氢充分挥发出来，在开采及运输过程中快速准确地检测出原油中硫化氢的含量，从而对脱硫起到指导和评价的作用，本装置管路简单，易于操作，无需配置化学试剂，对应用环境要求不高，尤其适用于室外操作，操作者工作强度小，检测时间短，检测效率和准确度高。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种原油硫化氢自动在线检测装置，包括原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置、硫化氢循环检测装置、温度传感器和气压传感器，所述原油定量采样装置输入端连接高压原油管线，输出端连接原油稀释进样装置和循环搅拌装置，所述循环搅拌装置连接硫化氢循环检测装置，还包括用于控制原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置和硫化氢循环检测装置工作或暂停的控制装置；
所述原油定量采样装置包括齿轮泵、定量采样管和第一流量开关，所述齿轮泵输入端连接高压原油管线，输出端连接第一三通阀的B端口，第一三通阀的A端口连接定量采样管的第一端；所述定量采样管的第二端连接第二三通阀的A端口，E端口通过第一流量开关连接高压原油管线；
所述原油稀释进样装置包括轻油油箱和第一伺服柱塞泵；所述第一伺服柱塞输入端连接轻油油箱，第一伺服柱塞泵输出端连接第二三通阀的D端口；
所述循环搅拌装置包括反应罐、第二伺服柱塞泵和第二流量开关；所述反应罐的进流口通过第一直通阀连接第一三通阀的C端口，所述反应罐的出流口通过第二流量开关连接第二伺服柱塞泵输入端，第二伺服柱塞泵输出端通过第一直通阀连接反应罐的进流口；
所述硫化氢循环检测装置包括过滤器、电化学传感器和隔膜泵，所述过滤器输入端通过出气管伸入到反应罐中，输出端通过电化学传感器连接隔膜泵输入端，隔膜泵输出端通过进气管伸入到反应罐中；
所述电化学传感器、隔膜泵、齿轮泵、第一直通阀、齿轮泵、第一三通阀、第二三通阀、第二流量开关、第二伺服柱塞泵、第一伺服柱塞泵、第一流量开关、温度传感器和气压传感器均与控制装置电连接。
进一步，反应罐中设有隔离网，所述隔离网下部为液体空间，上部为气体空间，所述反应罐的进流口和出流口位于液体空间，所述出气管和进气管位于气体空间；所述温度传感器和气压传感器均安装在反应罐上，所述温度传感器为24为PT100温度传感器，PLC的测温模块可以连接PT100温度传感器测量温度，所述气压传感器型号为华控HSTL-DQY01。
优选地，反应罐内的进气管的长度比出气管的长，进气管进气口靠近隔离网，出气管的出气口靠近反应罐顶部；所述反应罐的进流口的高度高于出流口。
进一步，隔膜泵输出端连接第三三通阀的F端口，第三三通阀的G端口连接一吸收罐， H端口连接进气管，进气管通过第二直通阀连接一干燥器，所述第三三通阀、第二直通阀和干燥器与控制装置电连接。
进一步，轻油油箱安装有与控制装置相连的液位开关和报警器。
进一步，还包括防爆壳体，以及与控制装置相连的触摸屏，所述控制装置为PLC控制器，型号为三菱FX系列PLC，所述触摸屏和PLC控制器安装在防爆壳体内；电化学传感器以及隔膜泵、齿轮泵、第一伺服柱塞泵、第二伺服柱塞泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第二直通阀和第一直通阀均是隔爆的。
进一步，所述反应罐是内部经钝化处理的反应罐，所述进气管、出气管以及反应罐与高压原油管线、轻油油箱之间的管路是经钝化处理的管路。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)本实用新型为全自动在线检测，管线简单，检测结果准确，速度快，用时短，大大提高了检测效率。
2)本实用新型在线取样时采用齿轮泵做动力，从高压原油管线采样，采样后的原油再流回高压原油管线，保证了原油的循环性，节省了原油。
3)本实用新型在原油循环管路上设置流量开关，便于检测原油是否在循环；进样和采样用带双三通阀的定量管进行定量，保证了定量的一致性；轻油进样装置中轻油的进量由第一伺服柱塞泵定量，定量准确，保证了高重复性。
4)本实用新型反应罐分为上下两个腔体，上部为气体空间，下部为液体空间，气液分离，有效地防止了液体对气路的污染，另外，反应罐的气体进气管端口接近液面，出气管端口在反应罐最顶部，保证了隔膜泵在循环时上部的气体得到充分的混合；通过伺服柱塞泵对液体进行循环搅拌，而反应罐下部的液体空间是上进下出，保证了搅拌时液体得到充分搅拌，从而将原油样本中的硫化氢充分地挥发出来；在反应罐下方设置流量开关，有效地检测了反应罐中的液体是否排空。
5)本实用新型反应罐内部及管线进行钝化处理，有效地防止了罐体对硫化氢的吸附，提高了检测结果的准确性。
6)本实用新型采用隔膜泵进行气体搅拌，既保证了系统的安全性，又保证了样品的均匀性。
7)本实用新型采用电化学传感器对搅拌的气体中的硫化氢含量进行测量，无需配置化学试剂，简化了检测流程，且本实用新型电化学传感器测量的是上部气相空间的气体的平均浓度，保证了测量的准确性，另外，在电化学传感器前端加装过滤器，有效地防止了油雾进入电化学传感器，进一步提高了测量的准确性。
8)本实用新型检测结束后再由第二伺服柱塞泵将采样液体打回原管道进行排液，整个检测过程中无废液产生，无液体接触，干净卫生环保；由隔膜泵将残气送入吸收罐中，避免了残气对空气的污染，进气管接干燥器，保证了空气的干燥性。
9)本实用新型结构简单，易于制造，且制造成本低，尤其适用于原油开采及运输的过程中使用。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图所示，本实用新型包括原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置、硫化氢循环检测装置、温度传感器和气压传感器，所述原油定量采样装置输入端连接高压原油管线，输出端连接原油稀释进样装置和循环搅拌装置，所述循环搅拌装置连接硫化氢循环检测装置，还包括用于控制原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置和硫化氢循环检测装置工作或暂停的控制装置；
所述原油定量采样装置包括齿轮泵、定量采样管和第一流量开关，所述齿轮泵输入端连接高压原油管线，输出端连接第一三通阀的B端口，第一三通阀的A端口连接定量采样管的第一端；所述定量采样管的第二端连接第二三通阀的A端口，E端口通过第一流量开关连接高压原油管线；
所述原油稀释进样装置包括轻油油箱和第一伺服柱塞泵；所述第一伺服柱塞输入端连接轻油油箱，第一伺服柱塞泵输出端连接第二三通阀的D端口；
所述循环搅拌装置包括反应罐、第二伺服柱塞泵和第二流量开关；所述反应罐的进流口通过第一直通阀连接第一三通阀的C端口，所述反应罐的出流口通过第二流量开关连接第二伺服柱塞泵输入端，第二伺服柱塞泵输出端通过第一直通阀连接反应罐的进流口；
所述硫化氢循环检测装置包括过滤器、电化学传感器和隔膜泵，所述过滤器输入端通过出气管伸入到反应罐中，输出端通过电化学传感器连接隔膜泵输入端，隔膜泵输出端通过进气管伸入到反应罐中；
所述电化学传感器、隔膜泵、齿轮泵、第一直通阀、齿轮泵、第一三通阀、第二三通阀、第二流量开关、第二伺服柱塞泵、第一伺服柱塞泵、第一流量开关、温度传感器和气压传感器均与控制装置电连接。
进一步，反应罐中设有隔离网，所述隔离网下部为液体空间，上部为气体空间，所述反应罐的进流口和出流口位于液体空间，所述出气管和进气管位于气体空间；所述温度传感器和气压传感器均安装在反应罐上，所述温度传感器为24为PT100温度传感器，PLC的测温模块可以连接PT100温度传感器测量温度，所述气压传感器型号为华控HSTL-DQY01。
优选地，反应罐内的进气管的长度比出气管的长，进气管进气口靠近隔离网，出气管的出气口靠近反应罐顶部；所述反应罐的进流口的高度高于出流口。
进一步，隔膜泵输出端连接第三三通阀的F端口，第三三通阀的G端口连接一吸收罐， H端口连接进气管，进气管通过第二直通阀连接一干燥器，所述第三三通阀、第二直通阀和干燥器与控制装置电连接。
进一步，轻油油箱安装有与控制装置相连的液位开关和报警器。
进一步，还包括防爆壳体，以及与控制装置相连的触摸屏，所述控制装置为PLC控制器，型号为三菱FX系列PLC，所述触摸屏和PLC控制器安装在防爆壳体内；电化学传感器以及隔膜泵、齿轮泵、第一伺服柱塞泵、第二伺服柱塞泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第二直通阀和第一直通阀均是隔爆的。
进一步，所述反应罐是内部经钝化处理的反应罐，所述进气管、出气管以及反应罐与高压原油管线、轻油油箱之间的管路是经钝化处理的管路。
工作时，通过触摸屏控制PLC控制器工作，PLC控制器控制第一三通阀14切换到B-A端口，第二三通阀20切换到A-E端口，开启齿轮泵13，与齿轮泵13相连的高压原油管线12中的原油依次流经齿轮泵13、定量采样管19、第一流量开关21，最终回流到与第一流量开关21输出端相连的高压原油管线12中，当流经第一流量开关21的原油触发第一流量开关21时，将信号传送至PLC控制器，PLC控制器控制齿轮泵13关闭，从而使得定量采样管19中定量地采集到原油。
完成原油采集后，将第一三通阀14切换到A-C端口，第二三通阀20切换到D-A端口，开启第一直通阀10和第一伺服柱塞泵18，第一伺服柱塞泵18抽取轻油油箱17中的轻油，轻油依次流经第一伺服柱塞泵18、定量采样管19、第一直通阀10，最终从反应罐8下部的进流口22流入反应罐8中，所述轻油流经定量采样管19时混合之前定量采样管19中采集到的原油共同流入反应罐8中，抽取的轻油量达到设定量后，第一伺服柱塞泵18停止工作；
原油和轻油的混合液体到达反应罐8中后，开启第二伺服柱塞泵15，在第二伺服柱塞泵15的作用下，流入反应罐8中的轻油和原油混合流体从反应罐8的出流口23流出，然后依次流经第二流量开关11、第二伺服柱塞泵15、第一直通阀10，最终从反应罐8的进流口22再次流入反应罐8，以此循环，实现了循环搅拌轻油和原油混合流体的目的，使得轻油和原油充分混合，从而使原油样本中的硫化氢充分挥发出来，挥发出的硫化氢气体进入反应罐8的气体空间；当第二伺服柱塞泵15工作2min-5min后，PLC控制器控制其停止，搅拌结束；
再将第三三通阀4切换到F-H端口，打开隔膜泵3，在所隔膜泵3的作用下，反应罐8的气体空间中的硫化氢气体从反应罐8的出气管24流出，然后依次流经过滤器1、电化学传感器2、隔膜泵3，最后从反应罐8的进气管25回流至反应罐8的气体空间中，以此循环，在循环过程中，电化学传感器2将采集到的气体中硫化氢的含量传送至PLC控制器，同时温度传感器和气压传感器采集到的反应罐8周围的环境温度以及所在地的大气压力传送至PLC控制器，PLC控制器根据预先存储的原油中硫化氢含量与其气相硫化氢含量的函数关系式，计算得出原油中硫化氢含量的具体数值，并在触摸屏上显示出来，待电化学传感器2显示的数值稳定后，触摸屏上显示的含量即为原油中的硫化氢含量；
所述原油中硫化氢含量与其气相硫化氢含量的函数关系式为：
C液＝C气*(1-(Tt-20)*TK)*(1-(Tt-20)*TE)*M空*V空*P空
/(HH2S*V液*ρ原油*R*(Tt+273))
其中，C气是气相中硫化氢含量，Tt是反应罐8周围的环境温度，TK是电化学传感器2温度换算系数，TE是油的析出系数随温度变化而变化校正系数为0.012，M空是空气的摩尔质量，V空是反应罐8的计量体积，P空是反应罐8所在地的大气压力，HH2S是原油中硫化氢的析出率为0.6，V液是定量管内液体体积，R是比例常数为8.314帕·米3/摩尔·K。
检测完毕后，开启第一直通阀10，第三三通阀4切换到F-G端口，在隔膜泵3的作用下，反应罐8的气体空间中的硫化氢气体从反应罐8的出气管24流出，然后依次流经过滤器1、电化学传感器2、隔膜泵3、第三三通阀4，最后从吸收罐5释放；
最后，关闭第一直通阀10，第一三通阀14切换到A-C端口，第二三通阀20切换到A-E端口，启动第二伺服柱塞泵15，在第二伺服柱塞泵15的作用下，原油与轻油的混合流体从反应罐8的出流口23流出，然后依次流经第二流量开关11、第二伺服柱塞泵15、定量采样管19、第一流量开关21，最后流入高压原油管线12。
Claims (9)
1.一种原油硫化氢自动在线检测装置，包括原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置、硫化氢循环检测装置、温度传感器和气压传感器，所述原油定量采样装置输入端连接高压原油管线(12)，输出端连接原油稀释进样装置和循环搅拌装置，所述循环搅拌装置连接硫化氢循环检测装置，还包括用于控制原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置和硫化氢循环检测装置工作或暂停的控制装置；其特征在于，
所述原油定量采样装置包括齿轮泵(13)、定量采样管(19)和第一流量开关(21)，所述齿轮泵(13)输入端连接高压原油管线(12)，输出端连接第一三通阀(14)的B端口，第一三通阀(14)的A端口连接定量采样管(19)的第一端；所述定量采样管(19)的第二端连接第二三通阀(20)的A端口，E端口通过第一流量开关(21)连接高压原油管线(12)；
所述原油稀释进样装置包括轻油油箱(17)和第一伺服柱塞泵(18)；所述第一伺服柱塞泵(18)输入端连接轻油油箱(17)，输出端连接第二三通阀(20)的D端口；
所述循环搅拌装置包括反应罐(8)、第二伺服柱塞泵(15)和第二流量开关(11)；所述反应罐(8)的进流口(22)通过第一直通阀(10)连接第一三通阀(14)的C端口，所述反应罐(8)的出流口(23)通过第二流量开关(11)连接第二伺服柱塞泵(15)输入端，第二伺服柱塞泵(15)输出端通过第一直通阀(10)连接反应罐(8)的进流口(22)；
所述硫化氢循环检测装置包括过滤器(1)、电化学传感器(2)和隔膜泵(3)，所述过滤器(1)输入端通过出气管(24)伸入到反应罐(8)中，输出端通过电化学传感器(2)连接隔膜泵(3)输入端，隔膜泵(3)输出端通过进气管(25)伸入到反应罐(8)中；
所述电化学传感器(2)、隔膜泵(3)、第一直通阀(10)、齿轮泵(13)、第一三通阀(14)、第二三通阀(20)、第二流量开关(11)、第二伺服柱塞泵(15)、第一伺服柱塞泵(18)、第一流量开关(21)、温度传感器和气压传感器均与控制装置电连接。
2.根据权利要求1所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述反应罐(8)中设有隔离网(9)，所述隔离网(9)下部为液体空间，上部为气体空间，所述反应罐(8)的进流口(22)和出流口(23)位于液体空间，所述出气管(24)和进气管(25)位于气体空间；所述温度传感器和气压传感器均安装在反应罐(8)上。
3.根据权利要求2所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述反应罐(8)内的进气管(25)的长度比出气管(24)的长，进气管(25)进气口靠近隔离网(9)，出气管(24)的出气口靠近反应罐(8)顶部；所述反应罐(8)的进流口(22)的高度高于出流口(23)。
4.根据权利要求3所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述隔膜泵(3)输出端连接第三三通阀(4)的F端口，第三三通阀(4)的G端口连接一吸收罐(5)，H端口连接进气管(25)。
5.根据权利要求4所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述进气管(25)通过第二直通阀(6)连接一干燥器(7)，所述第三三通阀(4)、第二直通阀(6)和干燥器(7)与控制装置电连接。
6.根据权利要求5所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述轻油油箱(17)安装有与控制装置相连的液位开关(16)和报警器。
7.根据权利要求6所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，还包括防爆壳体，以及与控制装置相连的触摸屏，所述控制装置为PLC控制器，所述触摸屏和PLC控制器安装在防爆壳体内。
8.根据权利要求1或6所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述电化学传感器(2)以及隔膜泵(3)、齿轮泵(13)、第一伺服柱塞泵(18)、第二伺服柱塞泵(15)、第一三通阀(14)、第二三通阀(20)、第三三通阀(4)、第二直通阀(6)和第一直通阀(10)均是隔爆的。
9.根据权利要求8所述的一种原油硫化氢自动在线检测装置，其特征在于，所述反应罐(8)是内部经钝化处理的反应罐(8)；所述进气管(25)、出气管(24)以及反应罐(8)与高压原油管线(12)、轻油油箱(17)之间的管路是经钝化处理的管路。
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| CN109765275A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的方法、装置 |
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| CN109765275B (zh) * | 2019-01-17 | 2024-01-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的方法、装置 |
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Address after: 100000 22 Chaoyangmen North Street, Chaoyang District, Beijing. Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee after: State pipe network group east crude oil storage and Transportation Co.,Ltd. Patentee after: XUZHOU JINQIAO PETROCHEMICAL PIPELINE TRANSPORTATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100000 22 Chaoyangmen North Street, Chaoyang District, Beijing. Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee before: CHINA SINOPEC PIPELINE STORAGE AND TRANSPORTATION Co.,Ltd. Patentee before: XUZHOU JINQIAO PETROCHEMICAL PIPELINE TRANSPORTATION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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