FR2588959A1

FR2588959A1 - Apparatus for measuring the pour point of products, in particular of petroleum origin.

Info

Publication number: FR2588959A1
Application number: FR8515635A
Authority: FR
Inventors: Patrick Bock; Philippe Dutot
Original assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Current assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1987-04-24
Also published as: FR2588959B1

Abstract

The invention relates to an apparatus for measuring the pour point of products, in particular of petroleum origin. The apparatus comprises a U-tube 10 in which the product 11 to be studied is disposed, a system 12 for programmed cooling of the product, a first device for displacing air 16 in one branch 18 of the tube containing the product, a second device 20 for reconnecting this branch to the atmosphere, and a sensor 22 disposed so that it measures and records any displacement of one of the free surfaces of the product, which displacement being indicative of the flow of the said product, when the latter is subjected to a normal force resulting from the difference in the pressures which are exerted on the free surfaces in the two branches 18, 24 of the said tube.

Description

Appareil de mesure du Point d'écoulement des Produits, notamment d'origine nétrolière. Device for measuring the Pour Point of Products, in particular of petroleum origin.

L'invention concerne un appareil pour la mesure du point d'écoulementdes produits, notamment d'origine pétrolierre. Elle a trait aux appareils d'analyse, et trouve son application principalement dans le domaine pétrolier. The invention relates to an apparatus for measuring the pour point of products, in particular of petroleum origin. It relates to analysis devices, and finds its application mainly in the petroleum field.

Le point d'écoulement d'un produit, tel qu'une huile de pétrole, est défini comme étant la plus basse température à laquelle ce produit coule encore, lorsqu'il est refroidi sans agitation dans des conditions normalisées. The pour point of a product, such as petroleum oil, is defined as the lowest temperature at which this product still flows, when it is cooled without stirring under standardized conditions.

Plusieurs normes, tant françaises qu'internationales, ont décrit des procédures complexes qu'il faut mettre en oeuvre pour déterminer le point d'écoulement des produits, et l'on citera pour mémoire la norme NFT 60.105 (AFNoR) ou la norme D 97 (ASTM), auxquelles le lecteur pourra se référer. Several standards, both French and international, have described complex procedures that must be implemented to determine the pour point of the products, and we will mention for reference the standard NFT 60.105 (AFNoR) or standard D 97 (ASTM), to which the reader can refer.

L'intérêt de ces normes, outre le fait qu'elles sont écrites, est d'avoir fixé une procédure reconnue sur un territoire t mais, elles ont aussi figé l'état de l'art, car tout constructeur d'appareils désireux de commercialiser un appareil spécifique est tenu de s'assurer qu'il respecte bien la norme, ou à défaut que les résultats obtenus sont étroitement corrélés avec ceux obtenus par la mise en oeuvre scrupuleuse de ladite norme. The interest of these standards, in addition to the fact that they are written, is to have fixed a recognized procedure on a territory t but, they also fixed the state of the art, because any manufacturer of apparatuses eager to marketing a specific device is required to ensure that it meets the standard, or failing that the results obtained are closely correlated with those obtained by the scrupulous implementation of said standard.

En matière de point d'écoulement, la mise en oeuvre de la norme est longue et fastidieuse, et nécessite notamment la présence constante d'un opérateur De la sorte, plusieurs constructeurs ont proposé des appareils de mesure automatique, dont le moins qu'on puisse dire estqi'ils ne respectent pas tous la norme. In terms of pour point, the implementation of the standard is long and tedious, and requires in particular the constant presence of an operator. In this way, several manufacturers have proposed automatic measuring devices, the least of which is can say is that they do not all meet the standard.

Ainsi, il est connu de l'art antérieur, un premier appareil de mesure du point d'écoulement, fondé sur la mesure du couple de torsion qui s'applique sur une jauge de type coussinet, immergée dans le produit à étudier et mise en rotation t cet appareil est commercialisé par la firme britannique HANOVIA Ltd, et est décrit notamment dans le brevet anglais 1 585 270. Il est également connu un second appareil fondé sur les forces de frottement qui se développent dans le produit mis en rotation, et qui s1appliqtient sur une jauge de type boule t cet appareil est commercialisé par la firme allemande WALTER HERZOG GmbH. Thus, it is known from the prior art, a first device for measuring the pour point, based on the measurement of the torsional torque which is applied to a pad type gauge, immersed in the product to be studied and put into operation. rotation t this device is marketed by the British firm HANOVIA Ltd, and is described in particular in English patent 1,585,270. A second device is also known, based on the friction forces which develop in the product put into rotation, and which It is applied on a ball type gauge t this device is marketed by the German company WALTER HERZOG GmbH.

Enfin, on connatt un troisième appareil automatique qui respecte assez précisément la norme, et qui est cozinercialisé par la firme française ATPEM t la mesure est fondée sur la réflexion d'un rayon lumineux sur la surface libre du produit à analyser, lorsqu'il est soumis à basculement. Son principal inconvénient est son prix, car il nécessite d'intégrer un système de basculement du tube et une tête de mesure dans le système de refroidissement; en outre, il nécessite des conditions de réglage différentes selon les produits étudiés, et l'emploi de cet appareil est donc délicat. Finally, we know of a third automatic device which respects the standard fairly precisely, and which is co-marketed by the French firm ATPEM t the measurement is based on the reflection of a light ray on the free surface of the product to be analyzed, when it is subject to tilting. Its main drawback is its price, because it requires integrating a tube tilting system and a measuring head in the cooling system; in addition, it requires different adjustment conditions depending on the products studied, and the use of this device is therefore delicate.

L'appareil automatique de mesure du point d'écoulement selon la présente invention, vise à obtenir une mesure aussi proche que possible de celle obtenue par la mise en oeuvre de la norme, sans pour cela nécessiter un appareillage trop coûteux, ou trop délicat à mettre en oeuvre. The automatic pour point measurement device according to the present invention aims to obtain a measurement as close as possible to that obtained by the implementation of the standard, without thereby requiring equipment that is too expensive, or too delicate to enforce.

Selon la présente invention, cet appareil est remarquable en ce que les moyens pour mesurer l'écoulement du produit consistent essentiellement en un premier dispositif pour la réalisation d'un déplacement d'air dans une branche du tube contenant le produit, un second dispositif pour le remise à l'air libre de cette branche, et un capteur disposé de telle sorte qu'il mesure et enregistre tout déplacement de l'une des surfaces libres du produit, déplacement indicatif de l'écoulemtn dudit produit, lorsque ce dernier est soumis à une force normale résultant de la différence des pressions qui s'exercent sur les surfaces libres dans les deux branches dudit tube. According to the present invention, this device is remarkable in that the means for measuring the flow of the product consist essentially of a first device for producing an air displacement in a branch of the tube containing the product, a second device for the return to the open air of this branch, and a sensor arranged so that it measures and records any movement of one of the free surfaces of the product, displacement indicative of the flow of said product, when the latter is subjected at a normal force resulting from the difference in pressures exerted on the free surfaces in the two branches of said tube.

De la sorte, la mesure du point d'écoulement passe par la mesure du déplacement de la surface libre du produit à analyser, lorsqu'il est soumis à une force normale à la à la surface libre, créée par une différence de pression. In this way, the measurement of the pour point involves measuring the displacement of the free surface of the product to be analyzed, when it is subjected to a force normal to the free surface, created by a pressure difference.

Selon une variante de la présente invention, cet appareil comprend en outre un dispositif permettant d'amplifier les déplacements de la surface libre du produit. According to a variant of the present invention, this device further comprises a device making it possible to amplify the displacements of the free surface of the product.

Ce dispositif amplificateur consiste en un tube capillaire en U, de section très fine, relié au tube en U contenant le produit, de large section, le taux d'amplification étant égal au rapport des sections de ces deux tubes. This amplifier device consists of a U-shaped capillary tube, of very fine section, connected to the U-shaped tube containing the product, of large section, the amplification rate being equal to the ratio of the sections of these two tubes.

De la sorte, la sensibilité de l'appareil est augmentée très fortement, et la répétabilité de la mesure se trouve dans les limites de celle indiquée par la norme. In this way, the sensitivity of the device is greatly increased, and the repeatability of the measurement is within the limits of that indicated by the standard.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention et d'en apprecier sa portée. Sur les dessins t
La figure 1 est une vue schématique, en coupe, de l'appareil de mesure du point d'écoulement, selon la présente invention
Les figures 2A et 2B sont respectivement un graphique illustrant l'histogramme des mesures dans le temps, et un graphique illustrant la corrélation entre les mesures, ces deux graphiques étant obtenus par l'appareil selon l'invention et par la mise en oeuvre de la norme : et
la figure 3 est -une vue e endAkailt en coupe, de l'assemblage entre la tte de mesure et le tube en U.The description which follows, with reference to the appended drawings, given without limitation, will allow a better understanding of the invention and an appreciation of its scope. In the drawings t
Figure 1 is a schematic sectional view of the pour point measuring apparatus according to the present invention
FIGS. 2A and 2B are respectively a graph illustrating the histogram of the measurements over time, and a graph illustrating the correlation between the measurements, these two graphs being obtained by the apparatus according to the invention and by the implementation of the standard: and
Figure 3 is a sectional endAkailt view of the connection between the measuring head and the U-shaped tube.

Avec référence à la figure 1, on introduit une quantité déterminée, typiquement 5 à 6 ml, du produit à analyser 11 dans un tube 10 en U, disposé dans un système de refroidissement, en l'espèce un bain cryogénique 12. Une sonde de température 14 permet de mesurer la température du produit qui subit une descente prograniaée de température. With reference to FIG. 1, a determined quantity, typically 5 to 6 ml, of the product to be analyzed 11 is introduced into a U-shaped tube 10, placed in a cooling system, in this case a cryogenic bath 12. A probe temperature 14 makes it possible to measure the temperature of the product which undergoes a gradual decrease in temperature.

La mesure de l'écoulement du produit s'effectue par la détermination du déplacement de la surface libre du produit, sous l'action d'une force normale à cette surface. Ainsi, selon la présente invention, un dispositif de réalisation d'un déplacement d'air 16 est connecté à l'une des branches 18 du tube 10 t ce dispositif peut être par exemple une pompe péristaltique. En outre, un second dispositif pour la remise à l'air libre 20 est également connecté à ladite branche 18 t ce dispositif peut être très simple et constitué par exemple d'une vanne trois voies, ou d'une électro vanne. Enfin, la mesure du déplacement proprement dit est assurée par un capteur 22, tel d'une barrière optique, qui détecte directement le niveau de la surface libre du produit dans la seconde branche 24 du tube. The product flow is measured by determining the displacement of the free surface of the product, under the action of a force normal to this surface. Thus, according to the present invention, a device for producing an air displacement 16 is connected to one of the branches 18 of the tube 10 t, this device can for example be a peristaltic pump. In addition, a second device for the release into the open air 20 is also connected to said branch 18 t this device can be very simple and consists for example of a three-way valve, or of an electro-valve. Finally, the actual displacement is measured by a sensor 22, such as an optical barrier, which directly detects the level of the free surface of the product in the second branch 24 of the tube.

Selon une variante de l'invention illustrée par la figure 1, la seconde branche 24 du tube est connectée, par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire 26 muni d'une lectro- vanne 28 de mise à l'air, à un dispositif qui amplifie le déplacement de la surface. Un tel dispositif peut être réalisé avantageusement par un tube 30 en U, capillaire, rempli d'huile et connecté en série avec le premier tube. De la sorte, on sépare complètement le produit à analyser et son système de refroidissement, de la tête de mesure, en même temps que l'on amplifie le déplacement par un facteur qui ne dépend que du rapport des sections des deux tubes 10 et 30.Selon une réalisation de l'invention, l'emploi d'un tube capillaire d'un diamètre environ six fois plus petit que celui du tube contenant le produit à analyser, a permis de visualiser correctement un très faible déplacement de la surface libre de l'échantillon, de l'ordre de 0,1 mm. According to a variant of the invention illustrated in FIG. 1, the second branch 24 of the tube is connected, by means of a tubular connector 26 provided with an electro-valve 28 for venting, to a device which amplifies the displacement of the surface. Such a device can advantageously be produced by a capillary U-shaped tube 30, filled with oil and connected in series with the first tube. In this way, the product to be analyzed and its cooling system are completely separated from the measuring head, at the same time as the displacement is amplified by a factor which depends only on the ratio of the sections of the two tubes 10 and 30 .According to one embodiment of the invention, the use of a capillary tube with a diameter approximately six times smaller than that of the tube containing the product to be analyzed, made it possible to correctly visualize a very small displacement of the free surface of the sample, of the order of 0.1 mm.

De la sorte, l'inclinaison du tube décrite dans les normes sus-référencées, est remplacée par une force de déplacement normale, créée par la différence des pressions qui s'exercent sur chaque surface libre du produit à analyser 11, dans les deux branches du tube 10, supposées identiques. In this way, the inclination of the tube described in the above-referenced standards is replaced by a normal displacement force, created by the difference in pressures exerted on each free surface of the product to be analyzed 11, in the two branches of the tube 10, assumed to be identical.

Dans une réalisation pratique de l'invention, le test est exécuté tous les degrés Celsius de la descente en température. Le signal mesuré par l'appareil, outre la température à laquelle le test est effectué, est une durée s l'électronique associée à Appareil mesure le temps qui s'écoule entre l'instant tA où la pompe péristaltique est reliée à la première branche 18 du tube et l'instant où le détecteur 22 note une variation de niveau dans le tube capillaire 30.Cette durée 8 est mémorisée à chaque test, et on a donc une relation fonctionnelle entre la température du test oi et la durée d'effet

Cette durée Ai est alors comparée à la durée tg
i g correspondant au test effectué à une température supérieure de 20C à la présente température, soit deux tests auparavant :

Dès lors que la différence fl g est supérieure à 2
i g secondes, on dit alors que le produit a atteint son point de non écoulement. Le résultat affiché par l'appareil est la température immédiatement supérieure, soit en l'espèce e
h dite point d'écoulement, qui est bien la température la plus basse à laquelle le produit coule encore.In a practical embodiment of the invention, the test is carried out every degree Celsius of the temperature drop. The signal measured by the device, in addition to the temperature at which the test is carried out, is a duration s the electronics associated with Device measures the time that elapses between instant tA when the peristaltic pump is connected to the first branch 18 of the tube and the instant when the detector 22 notes a level variation in the capillary tube 30. This duration 8 is memorized at each test, and there is therefore a functional relationship between the temperature of the test oi and the duration of effect.

This duration Ai is then compared to the duration tg
ig corresponding to the test carried out at a temperature 20C above this temperature, i.e. two tests before:

As soon as the difference fl g is greater than 2
ig seconds, it is said that the product has reached its point of non-flow. The result displayed by the device is the immediately higher temperature, in this case e
h called pour point, which is the lowest temperature at which the product still flows.

L'expérimentateur a fixé de lui-même ce seuil de 2 secondes, comme condition de non écoulement, sans que cela puisse constituer une limitation de l'invention, celle-ci trouvant sa portée dans le déplacement mis en jeu, et non dans le traitement du signal réalisé. The experimenter set this threshold of 2 seconds by himself, as a condition of non-flow, without this being able to constitute a limitation of the invention, the latter finding its scope in the movement involved, and not in the signal processing performed.

Si cette différence 4 au est inférieure à 2 secondes,
i g l'analyse se poursuit, notamment la température du produit s'abaisse de 1 C, et une fois cette nouvelle température atteinte, un nouveau test est pratiqué.
If this difference 4 au is less than 2 seconds,
ig the analysis continues, in particular the temperature of the product drops by 1 C, and once this new temperature is reached, a new test is carried out.

La figure 2A représente l'histogramme en bâtonnets des mesures, avec en abscisses les températures en degrés centigrades et en ordonnées les durées en secondes. Lorsque le produit fige, la durée varie brutalement. FIG. 2A represents the bar graph of the measurements, with the temperatures in degrees centigrade and the durations in seconds on the ordinate. When the product freezes, the duration varies abruptly.

La figure 2B est un graphique démontrant la corrélation qui existe entre la méthode manuelle (mesures indiquées sur l'axe des abscisses) et la méthode automatique développée ici (mesures indiquées sur l'axe des ordonnées). Si les méthodes sont identiques, les résultats s'inscrivent sur la première bissectrice, et si elles ne le sont pas, ceux-ci s'inscrivent sur une droite 32 dont la pente a reflète le biais. Dans le cas présent, la pente de la droite est de
a - 0,97739856
Un autre moyen de comparer les deux méthodes consiste à calculer le coefficiert de corrélation R. Ce coefficient est ici de s
R = 0,98721
Enfin, la figure 3 représente la tête de mesure, en détail, selon une vue en coupe, en regard du tube d'essai 10 en U.Elle comporte deux tubes de verre 34 et 36, terminés par desrodagoe35, 37 destine'à s'adapter à chaque branche 18, 24 du tube 10. Chaque tube comprend une sortie en dérivation 38, 40 pour le raccordement de tuyaux provenant des électrovannes 20 et 28. Sur cette figure, les flèches indiquent le sens du diplacement de l'air.Figure 2B is a graph showing the correlation between the manual method (measures indicated on the x-axis) and the automatic method developed here (measures indicated on the y-axis). If the methods are identical, the results are written on the first bisector, and if they are not, these are written on a straight line 32 whose slope has reflected the bias. In this case, the slope of the line is
a - 0.97739856
Another way to compare the two methods is to calculate the correlation coefficient R. This coefficient is here s
R = 0.98721
Finally, Figure 3 shows the measuring head, in detail, in a sectional view, facing the test tube 10 in U. It comprises two glass tubes 34 and 36, terminated by desrodagoe35, 37 intended for 'Adapt to each branch 18, 24 of the tube 10. Each tube includes a bypass outlet 38, 40 for the connection of pipes from the solenoid valves 20 and 28. In this figure, the arrows indicate the direction of air graduation.

Une sonde de température 42 se trouve dans l'un des tubes, 34, la hauteur de cette sonde pouvant être réglée par un rodage 44. La sonde de température peut être par exemple une sonde bulbe, sous la forme d'une résistance bobinée sur une faible hauteur (de l'ordre de 8 mm). Avec une telle sonde, la température est mesurée avec une précision suffisante, de l'ordre du l/lOème de degré Celsius. A temperature probe 42 is located in one of the tubes, 34, the height of this probe being adjustable by running in 44. The temperature probe can for example be a bulb probe, in the form of a resistance wound on a small height (of the order of 8 mm). With such a probe, the temperature is measured with sufficient accuracy, of the order of l / lOth of a degree Celsius.

Dans l'autre tube 36, peuvent être disposés divers capteurs, notamment si l'appareil est destiné à effectuer d'autres mesures, telles qu'une mesure du point de trouble, et dans ce cas il peut contenir une fibre optique. In the other tube 36, various sensors can be arranged, in particular if the device is intended to perform other measurements, such as a measurement of the cloud point, and in this case it may contain an optical fiber.

La sortie en dérivation 40 est connectée au tube capillaire 30 en U (par exemple de diamètre interne 1,5 zip), qui est rempli d'une huile silicone, choiskpour sa non volatilité, sa couleur transparente, sa faible densité et son bon écoulement. Le taux d'amplification de ce système est d'environ 30, et permet ainsi de visualiser un déplacement de la surface libre dans le tube à essai de 0,1 mm, par un déplacement associé dans le tube capillaire de 3 mm. Le capteur 22 est un dispositif photo-électrique de type barrage. The bypass outlet 40 is connected to the capillary tube U-shaped (for example with an internal diameter of 1.5 zip), which is filled with a silicone oil, chosen for its non-volatility, its transparent color, its low density and its good flow. . The amplification rate of this system is approximately 30, and thus makes it possible to visualize a displacement of the free surface in the test tube of 0.1 mm, by an associated displacement in the capillary tube of 3 mm. The sensor 22 is a barrier type photoelectric device.

Il est bien évident pour l'homme de l'art que de nombreuses variantes peuvent 8tre imaginées sans pour cela sortir du cadre de la présente invention, tel que défini par les revendications ci-annexées. It is obvious to those skilled in the art that many variants can be imagined without departing from the scope of the present invention, as defined by the claims appended hereto.

Claims

1.- Apparatus for measuring the pour point of products, in particular of petroleum origin, mainly comprising a U-shaped tube (10) in which the product to be studied is placed (11), a system (12) for cooling it - programmed product, and means for measuring the flow of the product at given temperatures in order to determine the temperature from which the product no longer flows and the point of flow of the product which is deduced therefrom, characterized in that the means for measuring the flow of the product consist essentially of a first device for carrying out an air displacement (16) in a branch (18) of the tube containing the product, a second device (20) for the release to the open air of this branch, and a sensor (22) arranged so that it measures and records any displacement of one of the free surfaces of the product, displacement indicative of the flow of said product, when the latter is subjected to a normal force resulting t of the difference in pressures exerted on the free surfaces in the two branches (18, 24) of said tube.

2.- Apparatus according to claim 1, characterized in that the first device is a peristaltic pump (16), and the second device a solenoid valve (20).

3.- Apparatus according to claim 1, characterized in that the displacement sensor is an optical barrier (22).

4.- Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a device (30) for amplifying the movements of the free surface of the product.

5.- Apparatus according to claim 4, characterized in that said amplifier device (30) consists of a U-shaped capillary tube, of very fine section, connected to the U-shaped tube (10) containing the product, of large section, the rate amplification being equal to the ratio of the sections of these two tubes.

6.- Apparatus according to claim 5, characterized in that said capillary tube (3Q) is filled with a silicone oil.