JPH0833382B2 - probe - Google Patents

probe

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JPH0833382B2
JPH0833382B2 JP6887186A JP6887186A JPH0833382B2 JP H0833382 B2 JPH0833382 B2 JP H0833382B2 JP 6887186 A JP6887186 A JP 6887186A JP 6887186 A JP6887186 A JP 6887186A JP H0833382 B2 JPH0833382 B2 JP H0833382B2
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3577Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water

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Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、コロイド系の安定性をコントロールする装
置に使用するプローブに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a probe used in an apparatus for controlling the stability of a colloidal system.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

燃料重油はコロイド系として考えることが出来、そこ
では、高いC/H率のアスファルテンは油相に於けるミセ
ルとしてペプタイズ化すなわちコロイド化される。その
ようなコロイド系を真の溶液から区別する重要な特性
は、分子より大きな粒子が存在することである。コロイ
ド系の安定性は代表的には、粒子を溶液中に維持し、凝
集と沈澱を防止する能力に依存する。燃料油に於けるこ
の能力は、存在するアルファテンのコロイド化の状態P
に依存し、コロイド化の状態は、燃料油媒体のコロイド
化(ないし溶媒性)の力Poと、アスファルテンの被コロ
イド化性(ないし溶解性)Paとの両方に依存する。
Fuel oil can be thought of as a colloidal system, where high C / H ratios of asphaltene are peptized or colloidized as micelles in the oil phase. An important property that distinguishes such colloidal systems from true solutions is the presence of particles larger than the molecule. The stability of colloidal systems typically depends on their ability to keep the particles in solution and prevent aggregation and precipitation. This ability in fuel oil depends on the state of colloidalization of the existing alphaten P
The state of colloidalization depends on both the colloidalizing (or solvent-based) force Po of the fuel oil medium and the asphaltene colloid-forming (or solubility) Pa.

1952年パリで開かれた第4回ショファージ・アンデュ
ストリエル(Chauffage Industriel)国際会議のファン
・カークホルト(Van Kerkvoort)氏その他の著作にな
る論文NO.229(以下単に論文という。)は、燃料油の安
定性と燃料油混合物の両立性とを凝集比テストの方法で
評価する手法が記述されている。それにより、芳香系と
パラフィン系の炭化水素のテスト混合液を所定の稀釈比
率で燃料油に添加していく時に、燃料油中に存在するア
スファルテンの凝集を生じさせなくなる最低の芳香族の
割合を定量するため手順が与えられている。この最低割
合の芳香族が凝集比と呼ばれる。
Dr. Van Kerkvoort of the 4th International Conference on Chauffage Industriel held in Paris in 1952, and other papers No.229 (hereinafter simply referred to as "thesis") are fuel oils. A method for evaluating the stability of the fuel oil and the compatibility of the fuel oil mixture by the method of agglomeration ratio test is described. As a result, when the test liquid mixture of aromatic and paraffinic hydrocarbons is added to the fuel oil at a predetermined dilution ratio, the lowest aromatic ratio that does not cause aggregation of asphaltene present in the fuel oil is set. Procedures are given to quantify. This lowest percentage of aromatics is called the agglomeration ratio.

上記論文においては、この凝集比は、「スポット・テ
スト」を要する、時間のかかる面倒なバッチ測定を行う
ことにより、定量される。これに対し、本発明は、同様
の測定を迅速かつ継続的に行う為の正確な器具を提供す
る。上記論文によれば、凝集比(FR、すなわちFloccula
tion Ratio)は、芳香族および非芳香族の炭化水素の混
合液(即ち、トルエンとn−ヘプタン)と燃料油との色
々な稀釈比率(DR、すなわちDilution Ratio)にて、定
量され、その後に、芳香族・非芳香族の炭化水素混合物
がアスファルテン凝集を避けるために、即ち、アスファ
ルテンがちょうどコロイド状化される様な最低の芳香族
を含有量(FR)と、燃料油の稀釈の程度との間の関係を
表わす曲線が得られる。この関係を表わす曲線は、稀釈
率の逆数に対する凝集化(すなわち、1/DRに対するFR)
として都合よくプロットされる。その様なプロットが残
留燃料と燃料油との広範囲の混合に関して直線であるこ
とが実験的に実証されている。1/DRに対する直線プロッ
トは、DRに対する非直線プロットに比べてより良好な精
度で外挿法が利用できるから、好ましい。その様なプロ
ットの一例が第1a図に示されている。第1a図では、DRは
燃料の質量で割った稀釈液の量(容積)として表わされ
ている。DRは時として、燃料の量(容積)で割った稀釈
液の量(容積)として表わされるが、これら2つの種類
のDR間の換算には何の問題も生じない。
In the above article, this agglutination ratio is quantified by performing time consuming and laborious batch measurements that require a "spot test". In contrast, the present invention provides an accurate instrument for making similar measurements quickly and continuously. According to the above paper, the aggregation ratio (FR, or Floccula
(tion ratio) is quantified by various dilution ratios (DR, ie, Dilution Ratio) of a mixed liquid of aromatic and non-aromatic hydrocarbons (that is, toluene and n-heptane) and fuel oil, and then, In order to avoid asphaltene agglomeration by the mixture of aromatic and non-aromatic hydrocarbons, ie the minimum aromatic content (FR) such that the asphaltene is just colloidalized and the degree of dilution of the fuel oil. A curve is obtained that represents the relationship between. The curve representing this relationship is the agglomeration against the reciprocal of the dilution ratio (ie FR against 1 / DR).
As conveniently plotted. It has been experimentally demonstrated that such plots are linear over a wide range of residual fuel and fuel oil mixing. A linear plot for 1 / DR is preferred because the extrapolation method can be used with better accuracy than a non-linear plot for DR. An example of such a plot is shown in Figure 1a. In FIG. 1a, DR is represented as the volume (volume) of diluent divided by the mass of fuel. The DR is sometimes expressed as the volume (volume) of diluting liquid divided by the volume (volume) of fuel, but there is no problem in converting between these two types of DR.

1/DRに対するFRのプロットの重要で有益な特徴は、縦
座標軸上の切片(FRmax)と横座標軸上の切片(DRmin)
とにより、コロイド状化の状態P、コロイド状化の力P
o、溶解性能Paが、下記の式に従って与えられることで
ある。
An important and useful feature of plotting FR against 1 / DR is the intercept on the ordinate (FRmax) and the intercept on the abscissa (DRmin).
By, the state P of colloidalization, the force P of colloidalization P
o, the dissolution performance Pa is given according to the following formula.

Po=FRmax(DRmin+1) Pa=1−FRmax P=Po/(1−Pa)=DRmin+1 加えて、混合を要する際に殊に現実的に重要なことは、
PoとPaとが加成性であることである。従って、燃料油混
合の安定性/両立性は、使用する成分のPoとPaの値から
計算できる。例えば、二要素から成る混合(blend)の
場合には、下記の等式が有効である。
Po = FRmax (DRmin + 1) Pa = 1-FRmax P = Po / (1-Pa) = DRmin + 1 In addition, when the mixture is required, the particularly important thing is that
Po and Pa are additive. Therefore, the stability / compatibility of the fuel oil mixture can be calculated from the values of Po and Pa of the components used. For example, in the case of a two-element blend, the following equation is valid:

(1)Poblend=V1Po1+V2Po2 (2)Pablend=(V1M1Pa1+V2M2Pa2)/(V1M1+V
2M2) (3)Pblend=Poblend/(1−Pablend) ここで、Vは各混合成分の容積分率であり、Mはそのア
スファルテン含有量である。 上記の等式に於ける量の
物理的意味は、次のように要約される。
(1) Poblend = V 1 Po 1 + V 2 Po 2 (2) Pablend = (V 1 M 1 Pa 1 + V 2 M 2 Pa 2 ) / (V 1 M 1 + V
2 M 2 ) (3) Pblend = Poblend / (1-Pablend) Here, V is the volume fraction of each mixed component, and M is its asphaltene content. The physical meaning of the quantities in the above equation is summarized as follows.

・FR(凝集比):アスファルテンの凝集を生ずることな
くDRの量に燃料油を稀釈する為に、芳香族・非芳香族の
炭化水素の混合物が持つべき最低の芳香族含有量であ
る。
FR (Agglomeration Ratio): The lowest aromatic content that a mixture of aromatic and non-aromatic hydrocarbons should have in order to dilute the fuel oil to the amount of DR without causing asphaltene agglomeration.

・DR:燃料油相(アスファルテン分散)の量当たりの稀
釈液の量の値。
・ DR: Value of the amount of diluting liquid per amount of fuel oil phase (dispersion of asphaltene).

・FR=f(DR):この曲線は、稀釈の程度の関数として
凝集比(FR)を表わす(色々な率での芳香族・非芳香族
の混合物にて)。この曲線は、アルファルテン分散系中
でアスファルテンがコロイド状化を維持できる、燃料油
に関する限界条件を与える。
FR = f (DR): This curve represents the agglutination ratio (FR) as a function of the degree of dilution (in aromatic / nonaromatic mixtures at various rates). This curve provides the limiting conditions for fuel oils in which asphaltene can maintain colloidation in alfalten dispersions.

・DRmin:燃料油がアスファルテン凝集なしで稀釈され得
る(FR=0)、非芳香族炭化水素の最大量である。
DRmin: the maximum amount of non-aromatic hydrocarbons that the fuel oil can be diluted to (FR = 0) without asphaltene agglomeration.

芳香族・非芳香族の炭化水素混合物でのアスファルテ
ン分散系の無限稀釈において: ・FRmax:アスファルテンをコロイド状に保つ為に必要と
される稀釈液の芳香族含有量である(無限稀釈では、燃
料油媒体のコロイド化の力は、稀釈液によってのみ決定
される)。
For infinite dilution of asphaltene dispersions with aromatic / non-aromatic hydrocarbon mixtures: FRmax: aromatic content of the diluent required to keep the asphaltene in colloidal form (at infinite dilution, fuel The colloidalizing power of the oil medium is determined only by the diluent).

・1-FRmax:アスファルテン凝集を生ずることなく許容さ
れ得る無限稀釈での非芳香族含有量である。
1-FRmax: non-aromatic content at infinite dilution that is acceptable without asphaltene agglomeration.

・Pa:アスファルテンの溶解性として定義され、1−FRm
axに相当する。アスファルテンの溶解性が良ければ、そ
れだけ1−FRmaxが高くなる。
・ Pa: Defined as the solubility of asphaltene, 1-FRm
Corresponds to ax. The better the solubility of asphaltene, the higher the 1-FRmax.

・Po:燃料油媒体のコロイド状化の力で、燃料油と同じ
コロイド状化の力を持つ芳香族・非芳香族の炭化水素混
合物についての芳香族成分を、容積パーセントで表わし
た、燃料油の芳香族等価量として定義づけることが出来
る。
Po: Fuel oil, which is the colloidalizing power of the fuel oil medium, and represents the aromatic component of the aromatic / non-aromatic hydrocarbon mixture having the same colloidalizing power as the fuel oil, expressed as a volume percentage. Can be defined as the aromatic equivalent amount of.

・P:燃料油中でのアスファルテンのコロイド状化の状態
であり、Po/(1−Pa)に相当し、コロイド化の状態が
良くなれば、それだけ、燃料油媒体のコロイド化の力が
高くなり、それだけ良好に、アスファルテンをコロイド
化出来ることを示す。
P: The state of asphaltene colloidation in fuel oil, which corresponds to Po / (1-Pa). The better the colloidation state, the higher the colloidization power of the fuel oil medium. It shows that asphaltene can be colloidized satisfactorily.

P>1の場合には、燃料油(混合)は、乾燥スラッジ
のない状態(アスファルテンがコロイド状化した安定燃
料)となり、P<1の場合には、アスファルテンは凝集
することになる(不安定な燃料油)。
When P> 1, the fuel oil (mixture) is in a state without dry sludge (a stable fuel in which asphaltene is colloidal), and when P <1, asphaltene aggregates (unstable). Fuel oil).

燃料重油の安定性と安定性の限界、並びに、他の燃料
油やカッター・ストックとそれらとの両立性を査定する
に当たっては、どの様な条件下で、アスファルテンの沈
澱のような凝集物の凝集ないし形成が生じるかを知るこ
とが必要である。凝集の発生を決める為の従来の方法は
「スポット・テストによる燃料油混合物の両立性に関す
るテストの標準的方法」という指定番号D2781のASTMの
スポット・テスト、或は、そのテストの変形である。こ
れらの従来の方法は多数の溶液を作成することを必要と
し、それら全てを凝集の発生に関してチェックするの
で、時間のかかる面倒なものであった。
In assessing the stability and stability limits of fuel oils, and their compatibility with other fuel oils and cutter stocks, under any conditions, aggregates such as asphaltene precipitates Or it is necessary to know if formation occurs. The conventional method for determining the occurrence of agglomeration is the ASTM spot test of Designation No. D2781 or a variation of that test, "Standard Method for Testing Fuel Oil Mixture Compatibility by Spot Test." These conventional methods were time consuming and tedious as they required the production of large numbers of solutions, all of which were checked for the occurrence of aggregation.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、迅速で正確で連続的なオン・ラインプロセ
スの分析に使用するのにも適合可能である光学的なプロ
ーブを提供する。
The present invention provides an optical probe that is also adaptable for use in the analysis of rapid, accurate and continuous on-line processes.

本発明の上述の目的やその他の目的および利点は、以
下の詳細な説明から明らかになろう。
The above as well as additional objectives and advantages of the present invention will become apparent in the following detailed written description.

〔実施例〕〔Example〕

放射と物体との相互作用 光源からの放射が光学的に密度のある物体のサンプル
を通過する時に、透過する放射は、入射する放射と、そ
のサンプルによって吸収され、或は、分散される放射と
の間の差に相当する。吸収された放射は熱に変換される
か、蛍光として放射されるかする。入射した放射は、サ
ンプルの分子によって(レイレイ(Rayleigh)分散)、
或は、サンプル中の小さな粒子又は不均一成分によって
(チンダル分散)によって分散される。
Interaction of radiation with an object When the radiation from a light source passes through a sample of an optically dense object, the transmitted radiation is the incident radiation and the radiation absorbed or dispersed by the sample. Corresponds to the difference between. The absorbed radiation is either converted to heat or emitted as fluorescence. The incident radiation is (Rayleigh dispersed) by the molecules of the sample,
Alternatively, it is dispersed by small particles or heterogeneous components in the sample (Tindal dispersion).

コロイド状溶液中での放射の透過は、媒体の吸収と分
散状態とに依存し、コロイド状粒子の、並びに、それら
粒子から形成される凝集物の吸収性状並びに屈折係数と
により、並びに、入射した放射の波長に対する粒子のサ
イズによって、決定される。適切な波長の放射源の選択
により、透過する放射に於ける著しい変化が、コロイド
状溶液(例えば燃料重油)が不安定になったり、(例え
ばアスファルテンの)粒子サイズが凝集によって大きく
なったりすると、観察される。
The transmission of radiation in a colloidal solution depends on the absorption and dispersion state of the medium and is due to the absorption properties and the refractive index of the colloidal particles and of the aggregates formed from them, as well as the incident It is determined by the size of the particles with respect to the wavelength of radiation. With the selection of a radiation source of the appropriate wavelength, significant changes in the transmitted radiation can lead to instability of the colloidal solution (eg fuel oil) or to large particle sizes (eg asphaltene) due to aggregation. To be observed.

研究室又はバッチ測定 本発明によれば、以下に詳しく説明する光学プローブ
は、沈澱するアスファルテンによる光の吸収又は分散に
基づいて、凝集の発生すなわち凝集物の形成を迅速で正
確に観測して、FRの希望される値を決める為に滴定手順
に於いて使用される。以下の説明は、凝集の指標として
の透過した放射の強度の減少に関するが、凝集は散乱さ
せられた放射の強度の増加によっても示される。
Laboratory or batch measurements According to the present invention, the optical probe described in detail below provides a rapid and accurate observation of the occurrence of aggregates, i.e. the formation of aggregates, based on the absorption or dispersion of light by the asphaltene which precipitates, Used in the titration procedure to determine the desired value for FR. The description below relates to a reduction in the intensity of the transmitted radiation as an indicator of aggregation, but aggregation is also indicated by an increase in the intensity of scattered radiation.

本発明に関係する従来の技術は、下記の出版物と、そ
の図書目録の中に見出すことが出来る。ホチール(G.Ho
tier)とロビン(M.Robin)著作になる1983年1月12日
の「フランス燃料協会レビュー(Revue de1′ Institut
e Franeais du Petrole)」誌第38巻、第1号の中の「A
ction de divers diluants sur les produits petrolie
rs」である。本発明は、凝集の発生を観察する為の装置
の改良に関係する。
Prior art relating to the present invention can be found in the following publications and their bibliography. Hochiru (G.Ho
tier) and Robin (M.Robin) January 12, 1983 "French Fuel Association Review (Revue de1 'Institut
e Franeais du Petrole) "Volume 38, Issue 1," A "
ction de divers diluants sur les produits petrolie
rs ". The present invention relates to improvements in the apparatus for observing the occurrence of agglomeration.

第1b図に示したレコーダー・グラフによって、或るビ
スブレーカー・タール(visbreaker tar)燃料に関して
第1a図のような1/DRに対するFRの値をプロットするの
に、どの様にして各点を得たかが示される。少量のヘプ
タンが22グラムの燃料に段階的に添加された。n−ヘプ
タンを量を増加させつつ燃料と混合させながら、稀釈さ
れる燃料を透過する光の強度の観察を光学的プローブで
行った。より多くの稀釈液が加えられるにつれ、透過光
の強度の折り返し点(凝集の発生したことを示す点)ま
で、透過光の強度は段階的に増大した。透過光の強度の
増加が最大に到達する時が、凝集点の少し手前である。
第1b図の下の曲線に於いては、凝集点は、8ミリリット
ルのn−ヘプタンが22グラムの燃料と混合された時に生
じた。かくして、DR=8ミリリットル/22グラム、すな
わち、DR=0.36ミリリットル/グラムにて、FR=0ミリ
リットルの芳香族/8ミリリットルの芳香族+パラフイン
族、すなわち、FR=0の関係となる。この一対の値は、
次に、FR=0及び、1/DR=22/8=2.75として、第1a図に
プロットされた。
The recorder graph shown in Figure 1b shows how to obtain each point for plotting FR values for 1 / DR as in Figure 1a for a given visbreaker tar fuel. Taka is shown. A small amount of heptane was added stepwise to 22 grams of fuel. An optical probe was used to observe the intensity of light transmitted through the diluted fuel as it was mixed with the fuel in increasing amounts of n-heptane. As more dilute solution was added, the intensity of the transmitted light increased in steps until the turning point of the intensity of the transmitted light (the point indicating that aggregation had occurred). The point at which the maximum increase in transmitted light intensity is reached is just before the aggregation point.
In the lower curve of Figure 1b, the coalescence point occurred when 8 milliliters of n-heptane were mixed with 22 grams of fuel. Thus, there is a relationship of FR = 0 ml aromatics / 8 ml aromatics + paraffins, ie FR = 0, with DR = 0 ml / 22 g, ie DR = 0.36 ml / g. This pair of values is
It was then plotted in Figure 1a with FR = 0 and 1 / DR = 22/8 = 2.75.

次には、5.5ミリリットルのトルエンと11.4グラムの
燃料の出発混合物を使って、第1b図の上の曲線がプロッ
トされた。n−ヘプタンを増加させつつ、トルエン燃料
混合物と混合させながら、光学プローブを用いての観察
が再び為された。凝集は、9ミリリットルのn−ヘプタ
ンが添加された直後に生ずると観察された。かくして、
DR=14.5ミリリットル/11.4グラム、すなわち、DR=1.2
7ミリリットル/グラムにて、FR=5.5ミリリットルの芳
香族/14.5ミリリットルの芳香族+パラフイン炭化水
素、すなわち、FR=0.38となる。この一対の値は次に、
FR=0.38と1/DR=11.4/14.5=0.79として第1a図にプロ
ットされた。
Next, the upper curve of Figure 1b was plotted using a starting mixture of 5.5 milliliters of toluene and 11.4 grams of fuel. The observations with the optical probe were again made with increasing n-heptane and mixing with the toluene fuel mixture. Aggregation was observed to occur immediately after the addition of 9 milliliters of n-heptane. Thus,
DR = 14.5ml / 11.4g, ie DR = 1.2.
At 7 ml / gram, FR = 5.5 ml aromatics / 14.5 ml aromatic + paraffin hydrocarbons, ie FR = 0.38. This pair of values is then
Plotted in Figure 1a with FR = 0.38 and 1 / DR = 11.4 / 14.5 = 0.79.

同様に、第三の一対のFRとDRに関する値が、トルエン
と燃料の異なる出発割合の混合物を用いて、得られて第
1a図にプロットされた。
Similarly, a third pair of values for FR and DR were obtained using a mixture of toluene and fuel in different starting proportions.
Plotted in Figure 1a.

第1a図および第1b図により代表されるビスブレーカー
・タール燃料以外の燃料に関しては、第2a図に於ける様
な光学プローブで観察を為し、幾つかの異なる曲線を得
て、その曲線のそれぞれが、第1a図に於ける様な1/DRに
対するFR値のプロットとなるFRとDRとに関する一対の値
を与える。
For fuels other than the bisbreaker tar fuel represented by FIGS. 1a and 1b, observation was made with an optical probe as shown in FIG. 2a, and several different curves were obtained, and the curves Each gives a pair of values for FR and DR which is a plot of FR values against 1 / DR as in Figure 1a.

P値と凝集比曲線とは、燃料油の「安定性余裕」(過
剰安定性)の重要な指標である。かかる情報は、ビスブ
レーキングに於ける変換と、タールの安定性を最適化す
るのに、殊に有益である。
The P value and the agglomeration ratio curve are important indicators of the "stability margin" (excess stability) of fuel oil. Such information is particularly useful for optimizing conversion in visbreaking and tar stability.

論文はn−ヘプタンに関しPo値0を与え、より高い脂
肪族炭化水素(C6〜C16)に関しては負の値も与えてい
る。芳香族はずっと高いPo値(1.5まで)を持ち、一方
ナフセンは、脂肪族と芳香族との間のPo値を持つ。鉱物
油の場合のPo値は0.12(芳香族に乏しい)から1.3(或
る種の芳香族抽出物)の間で変動すると云われている。
Paper n- give Po value 0 relates heptane, giving also a negative value with respect to the higher aliphatic hydrocarbon (C 6 ~C 16). Aromatic has a much higher Po value (up to 1.5), while naphthene has a Po value between aliphatic and aromatic. Po values for mineral oils are said to vary between 0.12 (poor aromatics) and 1.3 (certain aromatic extracts).

残留燃料のPo,Pa及びPの値と、カッターストックのP
oの値が知られていれば、中間燃料油混合物の溶解性の
状態Pを、上述の式で計算することが出来る。
Residual fuel Po, Pa and P values and cutter stock P
If the value of o is known, the solubility state P of the intermediate fuel oil mixture can be calculated by the above formula.

沈澱しアスファルテンによる光の吸収や分散に基づき
凝集の発生の観察を為すためには、燃料重油に於ける透
過光の強度の測定の為に適切な放射源が選択されねばな
らない。稀釈された燃料サンプルの吸収スペクトルに基
づいて、赤外線に近い光源を用いることが決定された。
吸収スペクトルは、730nmでは最少吸収を、紫外線では
高い吸収を、そして、赤外線帯域では、中庸の吸収性を
示した。周囲光からの干渉をさけるために、他のスペク
トル帯域よりもむしろ、赤外線近くの帯域が選択され
た。ほぼ950nmを中心に発光する近赤外線の放射の安価
な光源であるGaAs:Siの発光ダイオード素子(IR-LED)
が、この目的には効果的であることが判った。発光ダイ
オード素子は、高い光束度と小さな放射角度を持たねば
ならない。燃料油サンプルを遠して透過した赤外線放射
に関する受光素子としてフィリプスBPX25のようなシリ
コン光トランジスタが用いられる。代替品としては、シ
ーメンスBP104の様なIRフィルター付きのシリコン光ダ
イオードを、適当な光学機器と共に使用することも出来
る。光学システムは、プローブが高い屈折指数の非試験
媒体である燃料中に浸漬される時に細い放射ビームを生
ずる様に設計される。
In order to observe the occurrence of coagulation based on the absorption and dispersion of light by the precipitated and asphaltene, a suitable radiation source must be selected for the measurement of the intensity of transmitted light in fuel oil. Based on the absorption spectra of the diluted fuel samples, it was decided to use a near infrared light source.
The absorption spectrum showed a minimum absorption at 730 nm, a high absorption in the ultraviolet and a moderate absorption in the infrared band. To avoid interference from ambient light, the near infrared band was chosen rather than the other spectral bands. GaAs: Si light-emitting diode element (IR-LED), which is an inexpensive light source for near-infrared radiation that emits light at around 950 nm.
However, it turned out to be effective for this purpose. The light emitting diode device must have a high luminous flux and a small emission angle. A silicon phototransistor, such as the Phillips BPX25, is used as a light receiving element for infrared radiation transmitted far through the fuel oil sample. As an alternative, a silicon photodiode with an IR filter, such as the Siemens BP104, can be used with suitable optics. The optical system is designed to produce a narrow beam of radiation when the probe is immersed in fuel, a high index non-test medium.

第2a図に於ける光学プローブ15は、燃料油に於ける凝
集発生の観察に(特に研究室での使用に)適するプロー
ブの実施例である。第2b図に25として示されている別の
実施例は、連続的モニター様のプロセス分析器に適す
る。いずれの光学プローブの実施例の作動の為の電気回
路も、IR-LEDと光トランジスタの作動の為の標準的回路
であり、本発明の部分ではないので、図には示されてい
ない。IR-LEDは、印加される電圧が当該ダイオードの順
電圧(代表的には1.4ボルト)を超えると、発光する。
電流は入力抵抗器の使用によって適切に制限される。光
は光トランジスタによって検知され、その出力回路に於
ける抵抗両端に発生した電圧は検知された光の強度に比
例する。
The optical probe 15 in Figure 2a is an example of a probe suitable for observing the occurrence of agglomerations in fuel oils (especially for laboratory use). Another embodiment, shown as 25 in Figure 2b, is suitable for continuous monitor-like process analyzers. The electrical circuitry for the operation of any of the optical probe embodiments is not shown in the figure as it is a standard circuit for the operation of the IR-LED and phototransistor and is not part of the present invention. IR-LEDs emit light when the applied voltage exceeds the forward voltage of the diode (typically 1.4 volts).
The current is properly limited by the use of input resistors. Light is detected by the phototransistor and the voltage developed across the resistor in its output circuit is proportional to the intensity of the detected light.

第2a図に於けるプローブ15は、IR-LED10と光トランジ
スタ11の支持およびそれらのリード線案内管として機能
するステンレス鋼のハウジング13を含む。IR-LED10はハ
ウジング13の下側端にあって、窓19a、サンプル・スリ
ット12、窓19bを介して光トランジスタ11へと、上方に
赤外線を放射する。これらの要素は、エポキシないしア
クリレートを使用出来る樹脂17を鋳込むことにより、全
て相互に固定的位置関係にハウジング内にセットされ保
持されている。エポキシは多くの場合に適切であるが、
高温で高度に芳香性の溶剤に於ける使用の場合には、全
てガラス、或は、ガラス・金属系統によることも必要で
ある。これら要素の代替的配置は、IR-LED10を光トラン
ジスタ11の上に配置し、そこからサンプル・スリット12
をよぎった位置、即ち、第2a図に示された配置とは逆の
位置である、ハウジング13の下側端に、光トランジスタ
11を配するものである。しかし、第2a図で図解した通り
に要素を配置させることには利点がある。というのは、
その配置がプローブ内で良好な熱の分布と放散を達成す
るからである。熱はIR-LED10とその入力抵抗,巻線抵抗
器14とに於いて主に発生させられ、第2a図に於ける通り
の配置は、これらの熱発生の回路要素の間でより多きな
間隔を提供する。IR-LED10の放射性能と、光トランジス
タ11の感度とは、温度依存性である。測定中の放射の力
と検知器の感度に於ける変動を避けるには、定温を維持
することが重要である。プローブは、サーモスタット制
御された油浴の中に、後で述べる様に、部分的に浸漬さ
れることになるので、この要求条件は、第2a図の配置に
於ける通り、プローブ内での熱の分布と放散とを改善す
ることにより達成される。
The probe 15 in FIG. 2a includes a stainless steel housing 13 which serves as a support for the IR-LED 10 and the phototransistor 11 and their lead guide tube. The IR-LED 10 is located at the lower end of the housing 13 and emits infrared rays upward to the phototransistor 11 through the window 19a, the sample slit 12 and the window 19b. All of these elements are set and held in the housing in a fixed positional relationship with each other by casting a resin 17 that can use epoxy or acrylate. Epoxy is often suitable, but
For use in highly aromatic solvents at high temperatures, it is also necessary to use all glass or glass-metal systems. An alternative arrangement of these elements is to place the IR-LED 10 on top of the phototransistor 11 from which the sample slit 12
At the lower end of the housing 13, which is the position across the line, that is, the position opposite to the position shown in FIG. 2a.
11 is to be arranged. However, there are advantages to arranging the elements as illustrated in Figure 2a. I mean,
This is because the arrangement achieves good heat distribution and dissipation within the probe. Heat is mainly generated in the IR-LED 10 and its input resistance, the winding resistor 14, and the arrangement as shown in FIG. 2a is such that there is more spacing between these heat generating circuit elements. I will provide a. The radiation performance of the IR-LED 10 and the sensitivity of the phototransistor 11 are temperature dependent. Maintaining a constant temperature is important to avoid fluctuations in the radiation force and detector sensitivity during the measurement. Since the probe will be partially submerged in a thermostatically controlled oil bath, as will be described later, this requirement is due to the heat inside the probe, as in the arrangement of Figure 2a. It is achieved by improving the distribution and the emission of

この実施例でのサンプル・スリット12は、約2mm長さ
の光学経路をなす。透過した放射でなく、分散された放
射に基づく実施例に於いては、放射検知器(即ち、光ト
ランジスタ)は、光源・サンプル・放射検知器という直
線配置でなく、散乱光を受けるよう側面に配置される。
The sample slit 12 in this example makes an optical path of about 2 mm length. In embodiments based on scattered radiation rather than transmitted radiation, the radiation detector (ie, phototransistor) is laterally aligned to receive scattered light rather than a linear arrangement of source, sample, and radiation detector. Will be placed.

第2c図はIR-LEDのような発光素子,スリット,光トラ
ンジスタのような受光素子から成るアセンブリーの構造
を詳しく示し、プローブの光電子構成部品が芳香族燃料
の侵入からの様に確実に保護されるかを示している。IR
放射は、IR-LED10から発光され、IR-LED10のガラス・レ
ンズ9a,空気空間6a,ガラスのような透光性の窓19aを通
してサンプル・スリット12に満たされる試験対象である
媒体(燃料)中へと進む。従って、これらにより発光部
が構成される。そして、媒体を通った光は、ガラスのよ
うな透光性の窓19b,他の空気空間6b,光トランジスタ・
ガラス・レンズ9bを通過し、光トランジスタ11に到達す
る。IR-LED10は管状ハウジング7aの中に収められ、光ト
ランジスタ11は管状ハウジング7bの中に収められてい
る。樹脂を鋳込んで構成された、スリット12に対するシ
ールをする内側シール17aおよび外側シール17bは、透光
性の発光部窓の19aおよび受光部窓19bならびにハウジン
グと共働して、構成部品(IR-LED10および光トランジス
タ)と発光部空間6aおよび受光部空間6bを、媒体すなわ
ち燃料油とは直接的には接触しないようシールして保護
する。第2c図には、発光部窓19aと受光部窓19bとの間に
も電気的接続や印刷回路基板8をスリット12の部分で保
護するシール17cが示されている。芳香族燃料油への露
出が最初に生ずるのは、ガラス窓19aと19bおよびステン
レス鋼製ハウジング13の縁部を埋めている外側の鋳込み
樹脂のシール17bに於いてであり、これらの外側シール1
7bは簡単に交換することが出来る。その様なシール故障
は、発生したとしても、プローブ故障に結果的になるこ
とはない。プローブ光電子構成部品は、バックアップと
なる内側シール17aによって保護されるからである。
Fig. 2c shows in detail the structure of the assembly consisting of a light emitting element such as an IR-LED, a slit, and a light receiving element such as a phototransistor, and ensures that the optoelectronic components of the probe are protected from intrusion of aromatic fuel. Or not. IR
The radiation is emitted from the IR-LED10 and is filled in the sample slit 12 through the glass lens 9a of the IR-LED10, the air space 6a, and the translucent window 19a such as glass in the medium (fuel) under test. Go to. Therefore, these constitute a light emitting unit. Then, the light that has passed through the medium is transmitted through the window 19b, which is transparent like glass, the other air space 6b, the optical transistor,
It passes through the glass lens 9b and reaches the phototransistor 11. The IR-LED 10 is housed in a tubular housing 7a and the phototransistor 11 is housed in a tubular housing 7b. The inner seal 17a and the outer seal 17b, which are formed by casting resin and seal the slit 12, cooperate with the translucent light emitting portion window 19a, the light receiving portion window 19b, and the housing to form a component (IR -LED10 and phototransistor) and light emitting part space 6a and light receiving part space 6b are sealed and protected from direct contact with the medium, that is, fuel oil. FIG. 2c also shows a seal 17c that protects the printed circuit board 8 at the slit 12 from the electrical connection between the light emitting portion window 19a and the light receiving portion window 19b. The first exposure to aromatic fuel oil occurs in the glass windows 19a and 19b and the outer cast resin seal 17b that fills the edges of the stainless steel housing 13; these outer seals 1
7b can be easily replaced. If such a seal failure occurs, it does not result in a probe failure. This is because the probe optoelectronic components are protected by the inner seal 17a that serves as a backup.

第2c図はプローブの光学的特徴も示す。近赤外線(I
R)の光は、発光部から小さな照射角の円錐光ビームに
集光されて投光され、光トランジスタにおいては、小さ
な入射角の円錐光ビームに集光される。利用可能なIR放
射を小さな断面の中へと集中させ、単位面積当たりのIR
放射を最大化することにより、最大の信号対ノイズ(S/
N)比を達成することができる。この目的のためには、I
Rの光ビームを細くすることが望ましいことが理解され
よう。このことは、燃料重油のように高度に吸収性のあ
る媒体を通して伝達される放射を検知する時に殊に望ま
しい。更に、発光されるIRの光の全てを小さな断面へと
集中させることによって、光トランジスタの透視角度を
減少させることが可能であり、光トランジスタの透視角
度が小さければそれだけ、分散されて反射された放射の
ようなゴースト光から生じる不都合な二次的影響が少な
くなるので、有利である。発光部から投光されるIRの円
錐光ビームの角度を制限することの更なる利点は、ガラ
ス窓へのIR光の入射角を最少化することも、ガラス窓表
面から反射される光の量を減少させ、ゴースト光の低減
に寄与することである。その様なゴースト光は、光トラ
ンジスタに暗電流に類似した電流を流してプローブの作
動範囲を制限する不都合となるから、極力低減させるこ
とが望ましい。また、発光部窓19aの縁部から漏れる光
もあり、この光の一部は受光部へ到達するゴースト光と
なる。このゴースト光は、スリットに対するシール17c,
17b,17aを介して光りトランジスタ11へ至る。従って、
この様な「ゴースト」経路によって到達する光を最少化
することが重要である。その様な「ゴースト」経路によ
り伝達される光に対する追加的保護を行うために、スリ
ット・シールは強い吸光性のあるものと(即ち、エポキ
シ・シール材にカーボン・ブラックを添加することによ
って)される。
Figure 2c also shows the optical characteristics of the probe. Near infrared (I
The light of R) is condensed and projected into a conical light beam with a small irradiation angle from the light emitting portion, and is condensed into a conical light beam with a small incident angle in the phototransistor. Focuses the available IR radiation into a small cross section, allowing IR per unit area
Maximum signal-to-noise (S /
N) ratio can be achieved. For this purpose, I
It will be appreciated that it is desirable to narrow the R light beam. This is especially desirable when sensing radiation transmitted through highly absorbent media such as fuel oil. Furthermore, it is possible to reduce the perspective angle of the phototransistor by concentrating all of the emitted IR light into a small cross section, and the smaller the perspective angle of the phototransistor, the more scattered and reflected it is. This is advantageous because it reduces the unwanted side effects that result from ghost light such as radiation. A further advantage of limiting the angle of the IR cone beam emitted from the light emitting part is that it minimizes the angle of incidence of the IR light on the glass window and also the amount of light reflected from the glass window surface. To reduce the ghost light. It is desirable to reduce such ghost light as much as possible because it causes a disadvantage in that a current similar to a dark current is passed through the phototransistor to limit the operating range of the probe. Further, some light leaks from the edge of the light emitting unit window 19a, and a part of this light becomes ghost light reaching the light receiving unit. This ghost light is a seal 17c against the slit,
The light transistor 11 is reached via 17b and 17a. Therefore,
It is important to minimize the light arriving by such "ghost" paths. To provide additional protection against light transmitted by such "ghost" paths, slit seals are said to be strongly absorbing (ie by adding carbon black to the epoxy sealant). It

レンズ9aと窓19aとの間の空気空間6aは「空気レン
ズ」として作用し、光ビームを細くするのに、レンズ9a
の機能をより効果的にするのに役立つ。この「空気レン
ズ」としての発光部空間6aが存在せず、レンズ9aから生
じた光が高い屈折指数を典型的に持つサンプル油の中に
直接入ると、レンズ9aのビームを細くする特性は無効に
されてしまう。同じ理由が、光トランジスタ11の「空気
レンズ」としての受光部空間6bに関しても当てはまる。
The air space 6a between the lens 9a and the window 19a acts as an "air lens", and the lens 9a is used to thin the light beam.
Help make the function more effective. If the light emitting part space 6a as this "air lens" does not exist and the light generated from the lens 9a directly enters the sample oil having a high refractive index, the characteristic of thinning the beam of the lens 9a is invalid. I will be disappointed. The same reason applies to the light receiving portion space 6b as the "air lens" of the phototransistor 11.

印刷回路基板8も第2c図に示されている。 The printed circuit board 8 is also shown in Figure 2c.

燃料油の安定性の研究室測定を行うに当たってのプロ
ーブ15の使用法が第3図に示されている。燃料油がスリ
ット12に滞まり、或はそこを通じて流れる様にプローブ
15の下側端部は燃料油サンプル30の中に浸漬される。ス
リット12内での燃料油中での凝集の発生はIR-LED10から
光トランジスタ11へと伝達された光の強度の減少として
観察される。電気的接続が第2a図に示された通りIR-LED
10と光トランジスタ11とに対し為される。16aは、IR-LE
D10への電気的リードを、16bは光トランジスタ11へのリ
ードを示す。
The use of probe 15 in making laboratory measurements of fuel oil stability is shown in FIG. Probe so that fuel oil stays in the slit 12 or flows through it.
The lower end of 15 is immersed in fuel oil sample 30. The occurrence of agglomeration in the fuel oil within the slit 12 is observed as a decrease in the intensity of the light transmitted from the IR-LED 10 to the phototransistor 11. IR-LED with electrical connection as shown in Figure 2a
10 and phototransistor 11. 16a is IR-LE
The electrical lead to D10 and the lead 16b to the phototransistor 11.

凝集を開始させるに必要な条件によって示される通
り、燃料油の安定性は、第3図に示されるように、水浴
槽32によって囲まれている容器31の中に含まれる燃料油
又は燃料油・稀釈液混合物のサンプル30の中に、プロー
ブ15を浸漬することによって、決められる。水浴槽32
は、ホット・プレート34上に置かれ、温度計35で温度を
モニターすることにより所定温度に維持される。光学的
プローブのスリット12を代表的サンプルで満たす目的
で、サンプル30は磁気撹拌器33のような手段で連続的に
撹拌される。n−ヘプタンのような適切な滴定流体は、
滴定ビレット36を使って添加される。電源37はIR-LEDを
作動させる電力を供給する。レコーダないしミリボルト
電圧計38は、光学プローブ15の光トランジスタ11からの
出力を測定する。
The stability of the fuel oil, as indicated by the conditions necessary to initiate the agglomeration, is determined by the fuel oil or fuel oil contained in a container 31 surrounded by a water bath 32, as shown in FIG. It is determined by immersing the probe 15 in a sample 30 of the diluent mixture. Water bath 32
Is placed on a hot plate 34 and maintained at a predetermined temperature by monitoring the temperature with a thermometer 35. To fill the slit 12 of the optical probe with a representative sample, the sample 30 is continuously stirred by means such as a magnetic stirrer 33. A suitable titration fluid such as n-heptane is
Added using titration billet 36. The power supply 37 supplies power to operate the IR-LED. A recorder or millivolt voltmeter 38 measures the output from the phototransistor 11 of the optical probe 15.

連続的測定 燃料油の安定性特性を決める為に上に説明した光学的
プローブと滴定手順は、連続的モニターをするプロセス
分析にも役立つ。第2b図はプロセス分析向きの光学的プ
ローブの実施例である光学的セル25を示し、第2a図の光
学的プローブ15でのIR-LED10と光トランジスタ11に相当
するIR-LED20と光トランジスタ21とを含む。光学的セル
25は、プロセス分析のサンプル配管への取り付け用のフ
ランジのような手段を持つ端部を備えた短いガラス・パ
イプ部分を含み、その絞られた部分すなわちスリット部
22の一方側にIR-LED20が、その他方の側に光トランジス
タ21が配設される。IR-LED20からの赤外線放射は、スリ
ット22の中の燃料油サンプルを横断して光トランジスタ
21に到る。ここでも、光学的セル25に於ける燃料油の流
れ中での凝集の発生がIR-LED20から光トランジスタ21へ
のと伝達された光の強度に於ける減少として観察され
る。IR-LED20はサポート23中に支持され、その電気的リ
ードは26aで示されている。光トランジスタ21は光トラ
ンジスタ・ハウジング28中に支持され、その電気的リー
ドは、26bで示されている。
Continuous Measurements The optical probe and titration procedure described above for determining fuel oil stability characteristics is also useful for continuous monitoring process analysis. FIG. 2b shows an optical cell 25 which is an example of an optical probe suitable for process analysis, and the IR-LED 20 and the phototransistor 21 corresponding to the IR-LED 10 and the phototransistor 11 in the optical probe 15 of FIG. 2a. Including and Optical cell
25 includes a short glass pipe section with an end having a flange-like means for attachment to a sample pipe for process analysis, the narrowed or slit section of which
IR-LED 20 is arranged on one side of 22 and phototransistor 21 is arranged on the other side. Infrared radiation from IR-LED20 crosses the fuel oil sample in slit 22 and is a phototransistor.
21. Again, the occurrence of agglomeration in the fuel oil stream in optical cell 25 is observed as a decrease in the intensity of light transmitted from IR-LED 20 to phototransistor 21. The IR-LED 20 is supported in a support 23, the electrical leads of which are shown at 26a. The phototransistor 21 is supported in a phototransistor housing 28, the electrical leads of which are shown at 26b.

第4図は、その様なプロセス分析器により、ライン40
を通過する燃料油の安定性をモニターする方法を説明す
る。ライン40の油のサンプルは、サンプル・ループすな
わち導管41を介して定流サンプル流Aとして連続的に流
される。サンプルは入口バルブ42を介してループの中に
引かれ、出口バルブ43を介してループから出てライン40
へと戻る。ループのサンプルは、流れ制御器45の制御下
でポンプ44により定流量で駆動される。サンプルは次
に、(第2b図に示される)プローブすなわち光学的セル
25a、静的ミキサー46b,光学的セル25b、静的ミキサー46
(1),光学的プローブ25(1)、・・・のように順次
流されて、静的ミキサー46(n)、光学的プローブ25
(n)から出る。
Figure 4 shows a line 40 with such a process analyzer.
A method of monitoring the stability of the fuel oil passing through will be described. The oil sample in line 40 is continuously flowed as a constant flow sample stream A via a sample loop or conduit 41. Sample is drawn into the loop via inlet valve 42 and exits the loop via outlet valve 43 to line 40.
Return to. The loop sample is driven at a constant flow rate by pump 44 under the control of flow controller 45. The sample is then probed (as shown in Figure 2b) or an optical cell.
25a, static mixer 46b, optical cell 25b, static mixer 46
(1), optical probe 25 (1), ..., Sequential flow, static mixer 46 (n), optical probe 25
Get out of (n).

非芳香族の稀釈液はポンプ55によりライン47に流され
る。この非芳香族の稀釈液の流れは、二つの流れに分流
し、一方は稀釈液を増加させる流量制御器49で制御され
た流れとなり、他方は、予め稀釈を行うための流量制御
器48で制御された流れとなる。流量制御器49によって制
御された流れは、定流量Cで流れ、第4図に図示のn個
の等しい流れ1,2…n−1,nの流れを作る分岐装置である
定流量ディストリビコーター50の中に入る。n個の等し
い流れのそれぞれは、次に説明する通りループ41中へそ
の個別の場所で導入される。流れ1は、光学的プローブ
25(b)から出て静的ミキサー46(1)に入るまでの、
ループ41中のサンプルに加わる。流れ2は同様に、光学
的プローブ25(1)から出て次の静的ミキサーに入るま
での間にループ中に入る。各段階で加えられる非芳香族
稀釈液の流量は、全て等しく、最後にバイパス・ループ
41に於けるサンプル流となる。そして、ループ内でサン
プルと完全に混合され、混合液は、光学的プローブ25
(1)…25(n)を順次に通過する。
The non-aromatic diluent is pumped to line 47 by pump 55. The flow of the non-aromatic diluting liquid is divided into two streams, one of which is a flow controlled by a flow controller 49 that increases the dilution liquid, and the other is a flow controller 48 for performing dilution beforehand. It is a controlled flow. The flow controlled by the flow controller 49 is a constant flow C, which is a branching device for producing n equal flows 1,2 ... n-1, n shown in FIG. Enter in 50. Each of the n equal streams is introduced into its loop 41 at its discrete location as described below. Stream 1 is an optical probe
From 25 (b) to static mixer 46 (1),
Join the sample in loop 41. Stream 2 likewise enters the loop between exiting the optical probe 25 (1) and entering the next static mixer. The flow rates of non-aromatic diluent added at each stage are all equal, and finally the bypass loop
This is the sample flow at 41. Then, in the loop, it is thoroughly mixed with the sample, and the mixture is mixed with the optical probe 25.
(1) ... 25 (n) are sequentially passed.

第2a図および第3図に示した研究室使用の実施例を用
いるのと同様に、プロセス分析ループ41に於ける流れの
中のアスファルテンの凝集の発生は、幾つかの光学的セ
ル25で観察されるように、伝達される光の強度の減少と
して光学的に観察される。伝達された光の強度の観察に
関するデータが収集され、研究室又はバッチ測定用に先
の説明に於けるように、伝達された光の強度から判定さ
れる最大流量に基づいて凝集点を決定するようプログラ
ムされたデータ・ロガー56へと送られる。データ・ロガ
ー56の出力は、プロセス制御(即ち、熱分解装置の温度
の制御)が実施出来る様にプログラムされたマイクロコ
ンピュータ57へと伝達することも出来る。
As with the laboratory use example shown in FIGS. 2a and 3, the occurrence of asphaltene agglomeration in the flow in the process analysis loop 41 was observed in several optical cells 25. As is seen, it is optically observed as a reduction in the intensity of the transmitted light. Data is collected regarding the observation of the transmitted light intensity, and the aggregation point is determined based on the maximum flow rate determined from the transmitted light intensity, as described above for laboratory or batch measurements. Sent to a data logger 56 programmed to do so. The output of the data logger 56 can also be communicated to a microcomputer 57 that is programmed to allow process control (ie, control of pyrolyzer temperature).

ループ41中を流れるサンプルを、n段階の増量の範囲
内で凝集点が生じるような状態に予め設定することが望
ましい場合には、ライン47に於ける非芳香族の稀釈液の
流れを、流量制御器48で制御される分岐からの一定流B
として付加することも出来る。一定流Bは、サンプルが
光学的プローブ25(a)から出て静的ミキサー46(b)
に入る前にループ中に加えられる。
If it is desired to preset the sample flowing in the loop 41 to a state where the aggregation point occurs within the range of n-step increase, the flow of the non-aromatic diluting liquid in the line 47 is changed to the flow rate. Constant flow B from branch controlled by controller 48
Can also be added as. Constant flow B is a static mixer 46 (b) where the sample exits the optical probe 25 (a).
Added during the loop before entering.

所望により、芳香族の稀釈液でバイパス・ループ41全
体を洗浄する為に、洗浄流体入口弁52を備えた洗浄流体
ライン51も設けられる。洗浄ライン51も、芳香族稀釈液
でループ41中のサンプルの事前稀釈用に使用することが
出来る。
A wash fluid line 51 with a wash fluid inlet valve 52 is also provided, if desired, to wash the entire bypass loop 41 with aromatic diluent. Wash line 51 can also be used for pre-dilution of the sample in loop 41 with aromatic diluent.

ループ41中を流れるサンプルは、分析された後に、出
口バルブ43を介して燃料ライン40の中へと戻すことが出
来、また、スロップ(汚れた液)出口バルブ54を介して
スロップ・ライン53の中に戻すことが出来る。
After being analyzed, the sample flowing in the loop 41 can be returned to the fuel line 40 via the outlet valve 43 and also to the slop line 53 via the slop (dirty liquid) outlet valve 54. You can put it back inside.

再び、先に説明した研究室タイプの光学的プローブと
滴定手順を自動的に適合させようにした、燃料、残留油
品質改良用ストックないし製品の安定性余裕を定量する
プロセス分析を、第4図について説明する。プロセス分
析器は、プロセス又は送りラインのバイパス・ループ上
に取り付けることが出来る。分析する流れの一定流量A
は光学的プローブすなわちセルの番号(a,b,1〜n)に
沿って送られ、各々は、前述した研究室手順で用いられ
たと同じ基本的要素を含む。非芳香族稀釈液の一定流量
Bで予め稀釈された後に、混合物は、流体を均質化し、
必要とされる反応時間を可能にする為に静的ミキサーを
通過させられる。稀釈されない燃料を通って伝達された
光は、光学的セル25(a)によってチェックされ、予め
稀釈された燃料はセル25(b)によってチェックされ
る。セル25(b)の後で、燃料は、ステップ毎に非芳香
族稀釈液の一定流量C/nで、一連のステップにおいて順
次稀釈される。各稀釈ステップの後、そのステップに付
随の静的ミキサーを通過した後に、燃料はそのステップ
に付随した光学的セルにより伝達された光の強度のチェ
ックを受ける。アスファルテン粒子の大きさが増大(凝
集が発生)すると、光の吸収の増加が生じる。凝集点
は、非芳香族稀釈液での稀釈の後で、燃料の順次的稀釈
時の通常の光の強度に比べて、伝達された光の強度が減
少した時に、マークされる。Aを数量B+9(C/n)で
割った値に等しい稀釈比の逆数でアスファルテンの沈澱
を示す燃料に関して、光学的セルによって検知された代
表的な伝達された光の強さのレベルが第5図に示されて
いる。この様にして定量された凝集点は、Aを数量B+
8(C/n)で割った値〔沈澱が生じない、稀釈比の逆
数〕と、Aを数量B+9(C/n)で割った値との間にあ
る。
Again, FIG. 4 shows a process analysis to quantify the stability margins of fuel or residual oil quality improvement stocks or products, which automatically adapted the laboratory-type optical probe and titration procedure described above. Will be described. The process analyzer can be mounted on the bypass loop of the process or feed line. Constant flow rate A of the flow to be analyzed
Are sent along the optical probe or cell number (a, b, 1-n), each containing the same basic elements used in the laboratory procedure described above. After being prediluted with a constant flow rate B of non-aromatic diluent, the mixture homogenizes the fluid,
It is passed through a static mixer to allow the required reaction time. The light transmitted through the undiluted fuel is checked by the optical cell 25 (a) and the pre-diluted fuel is checked by the cell 25 (b). After cell 25 (b), the fuel is serially diluted in a series of steps with a constant flow rate C / n of non-aromatic diluent in each step. After each dilution step, after passing through the static mixer associated with that step, the fuel undergoes a check of the intensity of the light transmitted by the optical cell associated with that step. Increasing the size of the asphaltene particles (causing agglomeration) results in increased absorption of light. Coagulation points are marked when, after dilution with a non-aromatic diluent, the intensity of the transmitted light is reduced compared to the normal intensity of light during sequential dilution of the fuel. For fuels exhibiting asphaltene precipitation at the reciprocal of the dilution ratio equal to A divided by the quantity B + 9 (C / n), the typical transmitted light intensity level detected by the optical cell is 5th. As shown in the figure. The aggregation point quantified in this way is A + quantity B +
It lies between the value divided by 8 (C / n) [the reciprocal of the dilution ratio at which no precipitation occurs] and the value obtained by dividing A by the quantity B + 9 (C / n).

粘度混合 光学的プローブは、安定性限界を超えることなしに重
油燃料に混合できる希釈液の量を決めるのに有用であ
る。第1c図は、重油燃料に添加されるガス・オイルの量
に対して、プローブで測定される、伝達された光の強さ
に関する滴定曲線を示す。凝集の開始は、滴定曲線に於
いて最大傾斜ないし勾配に到達することでマークされる
(二つの連続的添加の間の最大の出力増加。これは、第
1a図および第1b図において用いられたのと同じ判断基準
である)。
Viscosity Mixing Optical probes are useful in determining the amount of diluent that can be mixed with fuel oil fuel without exceeding stability limits. FIG. 1c shows the titration curve of transmitted light intensity as measured by the probe against the amount of gas oil added to the heavy fuel oil. The onset of aggregation is marked by reaching the maximum slope or slope in the titration curve (the maximum power increase between two successive additions, which is
(The same criteria used in Figures 1a and 1b).

保存の安定性と両立性 残留燃料の保存の安定性と、他の燃料油と、更には、
ガスオイルとのそれらの両立性は、その様な系に於いて
存在するアスファルテンのコロイド化の状態Pによって
主として決められる。コロイド化の状態は、アスファル
テンの溶解度Paと、油の母体のコロイド化の力Poとに依
存する。これらのパラメータは凝集比(FR)と、稀釈比
(DR)の逆数との間の直線的関係から導出できる。
Storage stability and compatibility With storage stability of residual fuel, other fuel oil, and further,
Their compatibility with gas oils is primarily determined by the state P of asphaltene colloidation present in such systems. The state of colloidalization depends on the solubility Pa of asphaltene and the force Po of colloidalization of the oil matrix. These parameters can be derived from the linear relationship between the agglutination ratio (FR) and the reciprocal of the dilution ratio (DR).

これらのパラメータを引き出す別の簡単な方法は、第
1d図のトルエン・ヘプタンのグラフで示された直線的関
係を利用することによる。n−ヘプタン軸上の切片は、
燃料油の安全性余裕(DRmin)を与える。安全性ライン
の傾斜は、アスファルテン溶解度Paにのみ依存する。
Another simple way to derive these parameters is
By using the linear relationship shown in the toluene-heptane graph in Figure 1d. The intercept on the n-heptane axis is
Provides a safety margin (DRmin) for fuel oil. The slope of the safety line depends only on the asphaltene solubility Pa.

傾斜=(1−Pa)/Pa 実際には、1に近い傾斜が普通見出される。(Pa=約0.
5)。
Inclination = (1-Pa) / Pa In practice, an inclination close to 1 is usually found. (Pa = approx. 0.
Five).

安定性余裕なし(DRmin=0;P=1)の燃料油の場合に
は、原点を通る直線が、トルエン・ヘプタンのプロット
に於いて得られる。
For fuel oil without stability margin (DRmin = 0; P = 1), a straight line through the origin is obtained in the toluene-heptane plot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1a図,第1b図,第1c図及び第1d図は、本発明の装置に
よる測定から、コロイド系の安定性の性状を決定するグ
ラフとしてプロットされるかを示す図であり、 第2a図及び第2b図は、研究室ないしバッチ測定,連続測
定のそれぞれに於いて使用されるプローブすなわちセル
を示す図であり、 第2c図は、第2a図のプローブの詳細を示す図であり、 第3図は、研究室ないしバッチ測定を行う為の本発明の
装置を示す図であり、 第4図は、オン・ライン・プロセス・コントロールに於
ける様な連続的測定を行う為の本発明の装置を説明する
図であり、 第5図は、第4図の装置によって得られたデータであっ
て、それからコロイド系の安定性状を決定でき、プロセ
ス・コントロールに使用することが出来るデータを示す
図である。 6a,6b……空間、9a……発光素子用レンズ、9b……受光
素子用レンズ、10……発光素子(IR−LED)、11……受
光素子(光トランジスタ)、12……スリット、13……ハ
ウジング、15……プローブ、17a,17b,17c……シール手
段、19a……発光部窓、19b……受光部窓、30……サンプ
ル、31……容器、32……水浴槽、33……磁気撹拌器、34
……ホットプレート、35……温度計、56……データロガ
ー、57……マイクロコンピュータ。
FIGS. 1a, 1b, 1c and 1d are graphs showing whether the stability of colloidal system is plotted as a graph from the measurement by the device of the present invention, and FIG. 2 and 2b are views showing probes or cells used in the laboratory, batch measurement, and continuous measurement, respectively, and FIG. 2c is a view showing details of the probe shown in FIG. 2a. FIG. 3 is a diagram showing an apparatus of the present invention for performing a laboratory or batch measurement, and FIG. 4 is a diagram of the present invention for performing a continuous measurement such as in on-line process control. FIG. 5 is a diagram for explaining the device, and FIG. 5 is a diagram showing data obtained by the device of FIG. 4 from which data on the stability of colloidal system can be determined and which can be used for process control. Is. 6a, 6b ... Space, 9a ... Lens for light emitting element, 9b ... Lens for light receiving element, 10 ... Light emitting element (IR-LED), 11 ... Light receiving element (optical transistor), 12 ... Slit, 13 ...... Housing, 15 ...... Probe, 17a, 17b, 17c ...... Sealing means, 19a ...... Light emitting part window, 19b …… Light receiving part window, 30 …… Sample, 31 …… Container, 32 …… Water bath, 33 ...... Magnetic stirrer, 34
...... Hot plate, 35 ...... Thermometer, 56 …… Data logger, 57 …… Microcomputer.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重油のようなダーク炭化水素におけるコロ
イド系の評価のために、試験対象のダーク炭化水素に少
なくとも先端側を浸漬させた状態で使用をするプローブ
であって、発光部と、それからの光を試験対象のダーク
炭化水素を通して受ける受光部とを有しており、 前記発光部と前記受光部とを相互に固定させた位置関係
に保持し、先端側近傍に収容する細長いハウジング(1
3)を備え、 前記発光部には、単色性近赤外光を生じる発光素子(1
0)と、それからの光を小角度の円錐状ビームに集光す
る発光素子用レンズ(9a)と、前記円錐状光ビームの進
む経路を与えるとともに前記発光素子用レンズによる集
光を効果的に行わせる、シールされた発光部空間(6a)
と、この発光部空間を前記ダーク炭化水素から隔てると
ともに前記発光部空間を通った光ビームを前記ダーク炭
化水素へと進ませる、透光性で前記ハウジングの長手軸
に垂直な発光部窓(19a)とを設け、 前記受光部には、前記ダーク炭化水素を通った光ビーム
を受光する、透光性で前記発光部窓(19a)とほぼ平行
な受光部窓(19b)と、この受光部窓により前記ダーク
炭化水素から隔てられていて受光した光ビームの進む経
路を与えるシールされた受光部空間(6b)と、この受光
部空間を通った光ビームを受けて更に集光する受光部レ
ンズ(9b)と、この受光部レンズにより集光された光を
検出する受光素子(11)とを設け、 前記発光部空間(6a)および前記受光部空間(6b)を前
記ダーク炭化水素からそれぞれシールした状態で、前記
発光部窓(19a)と前記受光部窓(19b)との間に使用時
に前記ダーク炭化水素により満たされる狭いスリット
(12)を構成し、 スリットに付随するシールを不透明で大きい吸光性のも
のとし、前記発光部窓(19a)から前記受光部窓(19a)
へのゴースト光を防止するよう構成したことを特徴とす
るプローブ。
1. A probe which is used for the evaluation of a colloidal system in a dark hydrocarbon such as heavy oil, in which at least the tip side is immersed in the dark hydrocarbon to be tested, which comprises a light emitting part and And a light receiving portion that receives the light of the above through the dark hydrocarbon to be tested, the light emitting portion and the light receiving portion are held in a fixed positional relationship with each other, and an elongated housing that is housed near the tip side (1
3), and the light-emitting unit includes a light-emitting element (1
0), a light emitting element lens (9a) for condensing light from the conical light beam at a small angle, and a path for the conical light beam to travel and to effectively collect light by the light emitting element lens. Sealed light emitting part space (6a)
And a light emitting window (19a) which is transparent and perpendicular to the longitudinal axis of the housing for separating the light emitting space from the dark hydrocarbon and advancing the light beam passing through the light emitting space to the dark hydrocarbon. ) Are provided in the light receiving part, and a light receiving part window (19b) that is transparent and is substantially parallel to the light emitting part window (19a) for receiving the light beam that has passed through the dark hydrocarbon, and the light receiving part. A sealed light receiving part space (6b) which is separated from the dark hydrocarbon by a window and provides a path for a received light beam to travel, and a light receiving part lens which receives the light beam passing through the light receiving part space and further condenses it. (9b) and a light receiving element (11) for detecting the light collected by the light receiving lens, and the light emitting space (6a) and the light receiving space (6b) are sealed from the dark hydrocarbons. Light emitting part window A narrow slit (12) which is filled with the dark hydrocarbon during use is formed between the light receiving portion window (19a) and the light receiving portion window (19b), and a seal attached to the slit is opaque and has a large light absorption property. From the window (19a) to the light receiving window (19a)
A probe characterized in that it is configured to prevent ghost light from entering.
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のプローブにお
いて、前記発光部は前記ハウジングの前記一方の端部側
に配置され、前記受光部は前記ハウジングの他方の側に
配置されていることを特徴とするプローブ。
2. The probe according to claim 1, wherein the light emitting section is arranged on the one end side of the housing, and the light receiving section is arranged on the other side of the housing. A probe characterized by.
【請求項3】特許請求の範囲第1項〜第2項の何れか1
項に記載のプローブにおいて、前記スリットに付随する
シールが、前記発光部窓(19a)と前記受光部窓(19b)
との間のシール手段と、前記発光部空間(6a)を前記ス
リット中の媒体からシールする手段と、前記受光部空間
(6b)をスリット中の媒体からシールする手段とを含む
ことを特徴とするプローブ。
3. The invention according to any one of claims 1 and 2
In the probe according to the item (3), the seal attached to the slit includes the light emitting unit window (19a) and the light receiving unit window (19b).
And a means for sealing the light emitting portion space (6a) from the medium in the slit, and a means for sealing the light receiving portion space (6b) from the medium in the slit. Probe to do.
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