DE2330191A1

DE2330191A1 - Verfahren und vorrichtung zur direkten (on-line) bestimmung des flammpunktes von schmieroel-fraktionen

Info

Publication number: DE2330191A1
Application number: DE2330191A
Authority: DE
Inventors: Charles Ray Lynch; William David White
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-06-15
Filing date: 1973-06-14
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE2330191B2; ES415971A1; ZA733805B; US3748894A; AU475318B2; GB1367438A; AU5684673A; FR2190273A5; AR204614A1; JPS4993097A; BE800811A

Description

Patentassessor Hamburg, I3. Juni 1973

Dr. Gerhard Schupfner 770/kr

Deutsche Texaco AG _{φ o}, _nc;c. /-r, _no 000 έλ

2000 Hamburg 76 ^{T 75} °^{55 (D} 72,882-F) Sechslingspforte 2

Texaco Development Corporation

135 East 42nd Street

New York, N.Y. 10017

U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur direkten (on-3ine) Bestimmung des Flammpunktes von Schmieröl-Fraktionen

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur direkten (on-line) Bestimmung des Flammpunktes von Schmieröl-Fraktionen.

Beim Betrieb einer Anlage, die Schmieröl erzeugt, ist es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen wichtig, die Qualität der Schmieröl-Fraktionen innerhalb enger Grenzen der Spezifikation zu halten. Dieses wird durch Überwachung der Viskosität und des Flammpunktes der Schmieröl-Fraktion erreicht. Ein' entscheidender Nachteil dieses Verfahrens liegt im Zeitverlust zv/ischen der Probennahme und dem Zeitpunkt, zu dem das Resultat der Probenuntersuchung zur Steuerung der Anlage vorliegt.

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Ein anderer Weg besteht darin, die Viskositäts- und die Flammpunkt-Analyse direkt (on-line) durchzuführen. Diese Art der Bestimmung ist noch relativ neu. Die zur Zeit erhältlichen Flammpunkt-Analysatoren erzeugen Resultate, die mit dem Pensky-Martin-Flammpunkt mehr korrespondieren als mit dem COC-Flammpunkt. Die Fähigkeit reproduzierbare Werte mit den kommerziellen Flammpunkt-Analysatoren zu erstellen, ist sehr schwach. Außerdem weisen die Analysatoren einen übermäßigen Instandhaltungsbedarf aufgrund der Kochneigung der Schmieröl-Fraktionen auf.

Die erfindungsgemäße "Vorrichtung zur direkten Bestimmung des Flammpunktes weist diese Nachteile nicht mehr auf, d.h. die Probleme des Instandhaltungsbedarfs und Reproduzierbarkeit werden überwunden, da ein Ergebnis erzeugt wird, das mit dem COC-Flammpunkt der analysierten Schmieröl-Fraktion korrespondiert.

Der Analysator beinhaltet Schaltkreise, die die Dichte und Viskosität der Schmieröl-Fraktion ermitteln und ein Dichtesignal und ein Viskositätssignal erzeugen. Ein Netzwerk erzeugt ein mit dem Flammpunkt der Schmieröl-Fraktion korrespondierendes Signal in Übereinstimmung mit dem Dichtesignal und dem Viskositätssignal von den Schaltkreisen.

Die Zielvorstellungen der Erfindung werden durch die nachfolgenden Erläuterungen zur Zeichnung verdeutlicht.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt« Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Block-Diagramm der Vorrichtung zur Erzeugung eines mit dem COC-Flammpunkt korrespondierenden Ausgangssignals von Schmieröl-Fraktionen von einer Raffinations-Anlage, die von der Vorrichtung überwacht wird und

Fig. 2 ein vereinfachtes Block-Diagramm einer anderen Ausbildung der Vorrichtung.

In einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird der COG-Flammpunkt von Schmieröl-Fraktionen gemäß der folgenden Gleichung errechnet:

5 Flammpunkt = K,. + - ___ 1)

G VG

wobei V die Saybolt-Viskosität, G die API-Dichte bei 15,6⁰C und K., Kp und K^ Faktoren darstellen. Die Faktoren K^, Kg und K, können z.B. die entsprechenden folgenden Werte aufweisen: 4-37,2 , 664,76 , 197579,2 , wenn die Viskosität bei einer Temperatur von 37»8°C ermittelt wurde. Die Werte für K,, Kp und K₃, weichen bei verschiedenen Viskositäts-Temperaturen ab.

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Gemäß Fig. 1 verlassen über eine Leitung 1 die Schmieröl-Fraktionen eine Raffinations-Anlage (nicht dargestellt), wobei die Schmieröl-Fraktionen von einem Viskositäts-Analysator 10 und einem Dichte-Analysator 5 analysiert werden. Der Dichte Analysator 5 ermittelt die Dichte der Schmieröl-Fraktionen und erzeugt ein Signal Έ,, das mit dem paraffinischen Roh-Destillat in der Leitung 1 korrespondiert. Die API-Dichte wird gemäß folgender Gleichung bestimmt:

API = . ^W'5 -131,5 2)

spez. Dichte

Eine Divisionseinrichtung 6 teilt eine Gleichstrom-Spannung V^ die mit dem Wert 14-1,5 korrespondiert, durch das Signal E. und erzeugt ein Ausgangssignal. Eine Subtraktionseinrichtung subtrahiert eine Gleichstrom-Spannung Vp vom Ausgangssignal der Divisionseinrichtung 6 und erzeugt ein Signal E^c, das mit der API-Dichte. G der Schmieröl-Fraktionen korrespondiert. Die spezifische Dichte eines Kohlenwasserstoffes ist eine Funktion der Dichte des Kohlenwasserstoffes. Der Viskositäts-Analysator 10 erzeugt ein Signal E^, das mit der Saybolt-Viskosität der Schmieröl-Fraktionen in der Leitung 1 korrespondiert.

Eine Multiplikationseinrichtung 14 multipliziert die Signale E^c und Ep miteinander und erzeugt ein dem Wert VG in

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_ 5 —

Gleichung 1 korrespondierendes Signal. Eine Divisionseinrichtung 2i dividiert eine Gleichstrom-Spannung E,, die mit dem Faktor JL, in Gleichung 1 korrespondiert und von einer Gleichstrom-Quelle 20 erzeugt wird durch das Signal von der Multiplikationseinrichtung 14. Die Divisionseinrichtung 21 erzeugt ein Signal, das mit dem Wert Κ,/VG in Gleichung 1 korrespondiert.

Die Gleichstrom-Quelle 20 erzeugt Gleichstrom-Spannungen E^, und Ec₁ die mit den Werten K^ und Kp in Gleichung 1 korrespondiert. Eine Divisionseinrichtung 22 teilt die Spannung E₁-durch das Signal E^c und erzeugt ein mit dem Wert Kg/G korrespondierendes Signal. Eine Subtraktionseinrichtung 28 subtrahiert das von der Divisionseinrichtung 21 erzeugte Signal von dem von der Divisionseinrichtung 22 erzeugten Signal, um auf diese Weise ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an eine Additionseinrichtung 30 gegeben wird. Die Additionseinrichtung 30 addiert das Ausgangεsignal von der Subtraktionseinrichtung 28 mit der Spannung E^, und erzeugt so das mit dem COC-Flammpunkt korrespondierende Signal E₁-. Ein konventionelles Aufzeichnungsgerät y\ zeichnet das Signal E,-auf, um eine Aufzeichnung des Flammpunktes der Schmieröl-Fraktionen zu erzeugen.

Bei der Überwachung der Schmieröl-Fraktions-Eigenschaften ist ein nützlicher Parameter der Watson-Nelson Faktor F. Der Faktor F kann gemäß einer Gleichung 3 bestimmt und zur Errecg

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des COC-Flammpunktes der Schmieröl-Fraktionen gemäß einer Gleichung 4 benutzt werden:

F = K₄ + K₅G - *± 3)

Flammpunkt = _J_ + Kq 4)

wobei die Werte K. bis K_Q Faktoren sind.

Die Werte für Kj, bis Kq, die einer Viskositätsmessung bei 37j8 C hinzugefügt wurden, sind in der folgenden Tabelle aufgelistet:

Faktor Wert

^K4	10,04
^K5	0,0794
^K6	36,8
K₇	5369,0
^K8	53240,0
K_Q	11,1

Obgleich die Bestimmung des Faktors F ausgiebig in der US-PS '3 557 6Ο9 diskutiert wurde, soll der Einfachheit halber die Bestimmung nachfolgend beschrieben werden. Gemäß Fig. 2 erzeugt der Viskositäts-Analysator 10 ein Signal E₂ und übermittelt

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dieses einer Divisionseinrichtung 34. Die Divisionseinrichtung dividiert eine Gleichstromspannung Eo, die mit dem Faktor K,- in Gleichung 3 korrespondiert und von der Gleichstrom-Quelle 20 erzeugt wird,durch das Ausgangssignal E~ des Viskosität s-Analysa tors 10, um ein dem Wert K^/V korrespondierendes Signal zu erzeugen. Die Gleichstrom-Quelle 20 erzeugt Gleichstrom-Spannungen E^ bis E.., die mit den Faktoren K. bis Kq in den Gleichungen 3 und 4 korrespondieren. Eine Subtraktionseinrichtung 35 subtrahiert das Signal von der Divisionseinrichtung 3^- von dem Spannungs-Signal E^-.

Das Signal E^c von der Subtraktionseinrichtung 7 wird einer Multiplikationseinrichtung 36 zugeführt. Die Multiplikatiqnseinrichtung 36 multipliziert das Signal E^₁- mit der Spannung Er₇ und erzeugt ein Ausgangs-Signal, das mit dem Wert K_rG in Gleichung 3 korrespondiert. Eine Additionseinrichtung addiert die.Ausgangs-Signale der Subtraktionseinrichtung 35 und der Multiplikationseinrichtung 36 und erzeugt ein Signal ^E^2' mit dem Watson-Melson-Faktor F korrespondiert. Das Signal wird einem herkömmlichen Aufzeichnungsgerät 42 und einer Multiplikationseinrichtung 4-3 zugeführt. Die Multiplikationseinrichtung multipliziert das Signal E^₂ mit der Spannung Eq und erzeugt ein Signal, das mit dem Wert K₁-^F in Gleichung 4 korrespondiert und einer Subtraktionseinrichtung 44 zugeführt wird. Die Subtraktionseinrichtung 44 subtrahiert die Spannung vom Signal, das von der Multiplikationseinrichtung 43 er-

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zeugt wurde und erzeugt ein Signal, das mit dein Vert K₇F-Ko in Gleichung 4- korrespondiert. Das Signal von der Subtraktionseinrichtung 44 wird durch das Signal E. von der Divisionseinrichtung 48 geteilt, so daß ein mit dem Wert K₇F-Ko korrespondierendes Signal erzeugt wird. Eine Additionseinrichtung 50 addiert das Signal von der Divisionseinrichtung 48 mit der Spannung E^. um ein Signal E.. zu erzeugen, das mit dem COC-Flammpunkt des paraffinischen Rohöl-Destillats in Leitung 1 korrespondiert. Das Aufzeichnungsgerät 31 zeichnet das Signal E_x.^, auf, um eine Aufzeichnung des Flammpunktes der Schmieröl—Fraktionen zu erzeugen.

Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen einem errechneten Flammpunkt für Schmieröl-Fraktionen, wie er von der erfindungsgemäßen Torrichtung bestimmt wurde und einem im Lahor gemessenen Flammpunkt. Die Zahlen in den Klammern stellen die Anzahl von Labοrmessungen dar, denen die ermittelte Flammpunkt-Messung zugrundeliegt:

Proben-Nr. im Labor ge- * errechneter

messener Flamm- Flammpunkt punkt (⁵C) (⁰C)

1 199,44 (4-) 197,78

2 196,11 (8) 198,89

3 - 200,00 (10) 201,11 4- 200,56 (10) 201,11 5 206,11 (9) 205,56

6 207,22 (11) 207,78

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Claims

T 73 055

Patentansprüche

,!Verfahren zur direkten (on-line) Bestimmung des Flamm-Punktes von Schmieröl-Fraktionen einer Raffinations-Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Schmieröl-Fraktionen ermittelt wird, daß ein mit der API-Dichte korrespondierendes Signal der Schmieröl-Fraktionen gemäß der'ermittelten Dichte erzeugt wird, daß die Viskosität der Schmieröl-Fraktionen ermittelt wird, daß ein mit der Saybolt-Viskosität korrespondierendes Signal gemäß der ermittelten Viskosität erzeugt wird und daß ein Ausgangs-Signal in Abstimmung mit dem Signal der API-Dichte und dem Signal Saybolt-Viskosität erzeugt wird, das mit dem Flammpunkt der Schmieröl-Fraktionen korrespondiert.

2) Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet » daß der Flammpunkt in Übereinstimmung mit der API-Dichte und der Saybolt-Viskosität gemäß folgender Gleichung errechnet wird:

K₂ K

Flammpunkt = K- + __ - _

¹G VG

wobei G der API-Dichte, V der Saybolt-Viskosität und K^ bis K, je einem Faktor entspricht.

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3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß bei der Erzeugung des Ausgangs-Signals ein mit dem Watson-Nelson-Faktor F korrespondierendes Signal in Übereinstimmung mit der API-Dichte und Saybolt-Viskosität gemäß folgender Gleichung errechnet wird:

F = K₄ + K₅G -

wobei G der API-Dichte, V der Saybolt-Viskosität und K^ bis K,- je einem Faktor entspricht und daß ein mit dem Flammpunkt korrespondierendes Ausgangssignal in Übereinstimmung mit dem Signal für die API-Dichte, dem Signal für den Faktor F und der folgenden Gleichung errechnet wird:

KF-K
r? ρ

Flammpunkt = ^f + Kq

wobei Kn bis Kq je einem Faktor entspricht.

Vorrichtung zur direkten (on-line) Bestimmung des Flammpunktes von Schmieröl-Fraktionen einer Raffinations-Anlage, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zur Ermittlung der Dichte von Schmieröl-Fraktionen und Erzeugung eines der Dichte entsprechenden Signals, durch eine Ein-

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richtung (10) zur Ermittlung der Viskosität der Schmieröl-Fraktionen und Erzeugung eines der Viskosität entsprechenden Signals und durch eine Einrichtung (6, 7> 14-» 20, 21, 22, 28, 30; 6, 7, .20, 34 bis 50) die mit den Einrichtungen (5» 10) zur Ermittlung der Dichte und Viskosität verbunden ist und ein Signal in Übereinstimmung mit dem Signal für die Dichte und dem Signal für die Viskosität erzeugt, das mit dem Flammpunkt der Schmieröl-Fraktionen korrespondiert.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (6, 7» 14-, 20, 21, 22, 28, 30; 6, 7, 20, 34 bis 50) das dem Flammpunkt entsprechende Ausgangs-Signal in Übereinstimmung der API-Dichte und der Saybolt-Viskosität gemäß der folgenden Gleichung errechnet:

K_p K
Flammpunkt = K_x. + - ^p

G VG

wobei G der API-Dichte, V der Saybolt-Viskosität und K. bis K_ ^e einem Faktor entspricht.

6) Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 > dadurch - g e kennzeichnet , daß die Einrichtung zur Erzeugung des Flammpunkt-Signales elektrische Schaltkreise (20, 34-, 35» 36, 37) aufweist, die mit der Einrichtung (5) zur Erzeugung des Signals für die Dichte und der Einrichtung für

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die Erzeugung des Signals für die Viskosität verbunden ±_F und in Übereinstimmung mit dem Signal für die API-Dichte und dem Signal für die Saybolt-Viskosität und der folgenden Gleichung ein Signal erzeugen, das mit dem Watsoii7 Relson-Faktor F korrespondiert,

P =

wobei G der API-Dichte, V der Saybolt-Viskosität und K, bis K^- je einem Faktor entspricht und daß Schaltkreise (20, 43, 44, 48, 50) vorgesehen sind, die mit den Schaltkreisen zur Errechnung des Faktors F und der Einrichtung (5) für das Signal der API-Dichte zur Erzeugung eines mit dem Flammpunkt korrespondierenden Ausgangs-Signals in Übereinstimmung mit dem Signal für die API-Dichte, dem Signal für den Faktor F und der folgenden Gleichung verbunden sind:

Flammpunkt = _J_ ° + Kq

wobei K bis K_n rje einem Faktor entspricht,

/ 7

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