CN219391892U - 一种在线原油水含量测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在线原油水含量测定装置，所述测定装置包括：循环泵，电动球阀，取样泵，气泵，储气罐，压力变送器，聚结过滤器，冷干机，减压阀，气体流量控制器，气化室，PT1000铂电阻，库仑水分仪，排污球阀，废样瓶，主管线，旁路测量管线，进样探头。本实用新型具有的优越的技术效果在于：试剂与原油样品不直接接触，干扰物质不再参与反应，从而消除了直接进样测量可能引起的系统误差和对反应装置的污染，能够实现自动化准确测量，解决了本技术领域原油水含量计量中采用间接方法无法克服的油相、水相物化特性变化干扰测量结果的问题。

Description

一种在线原油水含量测定装置

技术领域

本实用新型涉及石油化工领域自动化检测原油水含量的方法及其使用的设备，尤其涉及一种在线原油水含量的精确测量，在石油生产加工行业有着广泛的需求。

背景技术

目前中国国内石油化工行业用原油含水率在线测量仪表大都采用射频法、微波法、密度法等间接测量方法，其面临着油品适应性差，检测范围有限等问题，使用过程一般采用单一油品标定曲线，或多组油品标定曲线结合来油标识以提高准确度，无法适应多种油品、混合油品、未知油品的生产运输情况，造成应用场合有限或者所测含水率误差偏大，其结果只能作为含水率相对变化趋势以监控过程，由此给生产计量、输运交接带来困扰。在实际生产过程中，大量用户有着多油品的真实含水率的实时检测需求，另外含水率变化范围大，要求精度高。

在上世纪，石油石化与仪器仪表行业通过原型研究和现场应用，已经对原油水含量测量方法形成较清晰的认识和界定，按照测量原理分为直接法和间接法两类方式。直接测量方法(也称绝对测定方法)包括：蒸馏法、卡尔费休法(含容量法和库仑法)、离心法和电脱法，其它测量方法例如射频法、微波吸收法、密度法、电导率、热导率、射线法等都属于间接测量方法(也称相对测量方法)。间接测量方法的结果会分别受油水两相介质的介电常数、杂质含量、密度、电导率、热导率、质量吸收系数的影响，不仅仅和水分子含量相关，所以其原理不适合多油品工况下水含量的准确测定。目前行业内很多测量现场的原油来源是多管线、多产地、多罐车的汇合原油，且相对比例不固定，所以间接测量方法是不适用的，此时对水含量的准确测定通常采用直接测量方法。

在直接测量方法中，电脱方法适用于宽量程、精度要求不高(一般脱至0.5vol％的残留水)场合。离心法简单快捷，然而有时也受含水率测量精度的限制，测量结果一般低于实际值，特别是水能高度溶解于轻烃中时，另外该方法不易形成自动化操作。蒸馏法非常精确，是目前行业中应用最广泛的方法，但也有缺点:首先，它是一种实验室方法，不能满足户外就地测量的需求；其次，对于每次测量，蒸馏法至少需要2小时以上；另外，检测结果受取样和制样过程的规范性影响很大。卡尔·费休法是迄今使用最广泛的测量水分的方法，核心原理是在醇介质中水与碘发生化学反应测定水分含量。该方法具有操作简单、准确度高的优点，适用于固体、液体、粘稠物和气体中水分的测定，尤其适用于遇热易分解样品中水分的测定。卡尔·费休法不仅可测定样品中的游离水，还可测定结合水，同时通过与管线取样器的连接有望实现无人干预的自动化封闭测量，结果准确可靠，其缺点是不适合高含水、大容量样品的测定，样品不能与试剂发生有水生成的副反应，不能消耗或者释放碘。

在现有公开的专利文献中，发明专利申请号CN200610140527.X公开了发明名称为一种原油水含量测定方法包括下列步骤：(一)、质量法称取原油中游离水的质量：(1)、用天平称油、水、桶总重，准至0.1g，记为m_l；(2)、通过对原油进行降温，降至0℃～-2℃，搅拌并倒净桶内游离水，称重，准至0.1g，记为m₂；(3)、加热油样，不超过40℃，边加热边搅拌3min，油样搅匀后，待用；(二)、离心法测乳化原油含水：(1)、预热离心机至50℃恒温；恒温水浴预热至50℃恒温；(2)、离心管中称取10g油样，准至0.1g；(3)、向离心管内加破乳剂3～4滴，在50℃的水浴中恒温5min；(4)、在离心机沉套内加入适量的50℃的缓冲水，放入离心管，再将离心沉套装入离心机内，定时25min；逐渐开动调速器旋钮，在2分钟内使转速达3000～3500r/min；(5)、读数，垂直读出离心管中水的体积V，读准至0.01mL；(6)、两次平行测定，其读数不得超过离心管的一个刻度，然后取平行测定的两个结果的算术平均值，作为试样的含水量；(7)、计算：试样的水分百分含量B按下式计算：B＝(V÷m)×100％；(三)、水的原油含水量计算等步骤。

又如，中国专利申请号CN201710550115.1公开了发明名称为一种提高原油水含量测定准确性的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A：将工业性蒸馏溶剂加入加热瓶中，并搅拌，使蒸馏溶剂和原油混合均匀；步骤B：将经过步骤A处理的原油放入原油均化系统中，通过原油均化系统对原油进行均化处理，使烧瓶中原油以外的物质均匀分布在原油中；然后将完成搅拌后的原油送入原油水含量测定仪进行蒸馏；步骤C：将原油水含量测定仪中的加热瓶、排气管和冷凝器依次连通，所述加热瓶中装有式样原油；步骤D：将冷凝管通过连接管与排气管连通，并将电磁阀安装在连接管上，通过电磁阀控制连接管的通闭；步骤E：将液位传感器安装在冷凝器的内管中；步骤F：将电磁阀和液位传感器均与控制器连接，液位传感器将冷凝器内管中的液位信息传递给控制器，压力传感器将冷凝器内管中的压力信息传递给控制器，控制器接收来自于液位传感器的信息，并根据液位信息控制电磁阀的通闭状态。

再如，中国专利申请号CN201110096880.3公开了发明名称为一种储油罐中油水含量测量方法及装置：储油罐中油水含量测量装置，包括一中空的筒体，其特征在于，在中空的筒体中有压强计，压强计的测试头位于筒体的底端开口，压强计的显示表头位于筒体的顶端开口，压强计的显示表头和测试头的连接线即引压线位于筒体内部，筒体的外壁上有尺寸刻度，筒体的顶端为手柄，压强计的显示表头位于手柄上，底端开口位于筒体的筒底面并与筒底贯通；该发明还提供了利用本装置测量储油罐中油水含量的方法，包括：第一步，将本发明的测量装置插入储油罐；第二步，从测量手杖端部压强计的显示表头读出储油罐灌底的压强P；第三步，从测量装置的标尺刻度读出储油罐中的液体高度H；第四步，根据公式：P＝ρ_水·H_水·g+ρ_油·H_油·g，H＝H_水+H_油，计算出储油罐中水的高度H_水和油的高度H_油，其中ρ_水指水的密度，ρ_油指油的密度；第五步，根据公式V_水＝S·H_水，V_油＝S·H_油，可得出储油罐中油的含量和水的含量，其中S指储油罐内腔截面积。

以上发明专利申请均不能满足用户有着多油品的真实含水率的实时检测需求，另外含水率变化范围大，以上测量装置及其测量方法存在测量原油中水分精度不能满足实际需求。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种近原位测量的在线原油水含量的测定装置。

本实用新型所述在线原油水含量测定装置，包括：循环泵，电动球阀，取样泵，气泵，储气罐，压力变送器，聚结过滤器，冷干机，减压阀，气体流量控制器，气化室，PT1000铂电阻，库仑水分仪，排污球阀，废样瓶，主管线，旁路测量管线，进样探头；其中：循环泵设置在主管线的后端，测定时，电动球阀开启，定量取样泵通过进样探头从主管线取样，进样探头插入主管线中，取样原油液体流经与主管线连通的旁路测量管线，旁路测量管线依次安装有电动球阀、取样泵、气化室、排污球阀和废样瓶；气泵、储气罐、压力变送器、聚结过滤器、冷干机、减压阀、气体流量控制器、气化室依次连通，内置监测气化室温度的PT1000铂电阻的气化室依次与库仑水分仪、电动球阀、废样瓶连通。

进一步的，气化室内壁包覆疏油疏水的惰性PTFE材质内衬层，以阻止内壁吸附样品，避免催化样品产生分解，避免与样品发生化学反应。

进一步的，气化室内壁或外壁缠绕加热丝，以加热气化室。

进一步的，气化室内设置加热棒，以加热气化室。

进一步的，以变色硅胶替换冷干机，变色硅胶通过分子吸湿除水，更有利于去除气体的含水量，经变色硅胶处理后的气体含水量控制在10～40mg/L内。

本实用新型所述在线原油水含量测定装置，具有以下优越技术效果：

1、本实用新型所述在线原油水含量测定装置，试剂与原油样品不直接接触，干扰物质不再参与反应，从而消除了直接进样测量可能引起的系统误差。

2、本实用新型所述在线原油水含量测定装置，能够实现自动化准确测量，样品可自动注入，即时测量，即时排放，气化室接近零维护，摒弃了有毒溶剂使用，安全快速蒸发水分，在接近原位测量的同时有效降低了操作和维护的繁复；另外，在进入所述在线原油水含量测定装置的成分洁净，不存在原油污染反应池造成难于清洁维护、甚至堵塞半透膜的问题。

3、本实用新型所述在线原油水含量测定测定装置，解决了本技术领域原油水含量计量中采用间接方法无法克服的油相、水相物化特性变化干扰测量结果的问题。

4、本实用新型所述在线原油水含量测定装置，经过若干次实验室和现场应用验证，显示了对多油品、混合油品、未知油品等复杂来油样品均能够准确测量水含量，最小绝对误差不超过30mg/kg。

附图说明

图1为本发明所述在线原油水含量测定装置的结构示意图。

附图所示标记：

1-循环泵，2-电动球阀，3-取样泵，4-气泵，5-储气罐，6-压力变送器，7-聚结过滤器，8-冷干机，9-减压阀，10-气体流量控制器，11-气化室，12-PT1000铂电阻,13-库仑水分仪，14-排污球阀，15-废样瓶，16-主管线，17-旁路测量管线，18-进样探头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明，所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述在线原油水含量测定装置，包括：循环泵1，电动球阀2，取样泵3，气泵4，储气罐5，压力变送器6，聚结过滤器7，冷干机8，减压阀9，气体流量控制器10，气化室11，PT1000铂电阻12，库仑水分仪13，排污球阀14，废样瓶15，主管线16，旁路测量管线17，进样探头18；其中：循环泵1设置在主管线16的后端，用于驱动原油液体沿主管线16流动，与主管线16连通的旁路测量管线17上依次设置进样探头18、电动球阀2、取样泵3、气化室11、排污球阀14和废样瓶15，测定原油水含量时，电动球阀2开启，取样泵3通过进样探头18从主管线16取样原油液体；气泵4、储气罐5、压力变送器6、聚结过滤器7、冷干机8、减压阀9、气体流量控制器10、气化室11依次连通，气泵4用于将普通空气压缩泵入储气罐5，压力变送器6用于监测管路压力，反馈以控制气泵4的启停，聚结过滤器7和冷干机8用于过滤与干燥空气，减压阀9用于将高压洁净空气降压至接近常压，气体流量控制器10控制进入气化室11的洁净空气流量，内置监测气化室11温度的PT1000铂电阻12的气化室11依次与库仑水分仪13、排污球阀14、废样瓶15连通，气化室11内的原油液体样品蒸发出的水分和低沸点有机物被减压后的洁净气体吹扫至库伦水分仪13进行电解反应，电解反应结束得到原油液体样品中水质量含量，根据原油液体样品进样量换算出含水率，蒸发完毕后的原油液体样品通过打开排污球阀14自动排放至废样瓶15。

进一步的，气化室11内壁设置疏油疏水的惰性PTFE材质内衬层，以避免内壁吸附样品，避免催化样品分解，避免与样品发生化学反应。

进一步的，气化室11内壁或外壁缠绕加热丝，以加热气化室11。

进一步的，气化室11内设置加热棒，以加热气化室11。

进一步的，以变色硅胶替换冷干机8，变色硅胶通过分子吸湿除水，更有利于去除气体的含水量，经变色硅胶处理后的气体含水量控制在10～40mg/L内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种在线原油水含量测定装置，其特征在于，包括：循环泵，电动球阀，取样泵，气泵，储气罐，压力变送器，聚结过滤器，冷干机，减压阀，气体流量控制器，气化室，PT1000铂电阻，库仑水分仪，排污球阀，废样瓶，主管线，旁路测量管线，进样探头；其中：循环泵设置在主管线的后端，与主管线连通的旁路测量管线上依次设置进样探头、电动球阀、取样泵、气化室、排污球阀和废样瓶；气泵、储气罐、压力变送器、聚结过滤器、冷干机、减压阀、气体流量控制器、气化室依次连通，内置PT1000铂电阻的气化室依次与库仑水分仪、排污球阀、废样瓶连通。

2.按照权利要求1所述在线原油水含量测定装置，其特征在于，所述气化室内壁覆盖PTFE材质的内衬层。

3.按照权利要求1所述在线原油水含量测定装置，其特征在于，所述气化室插入加热棒，或者内壁或外壁缠绕加热气化室的加热丝。

4.按照权利要求1所述在线原油水含量测定装置，其特征在于冷干机替换为变色硅胶。