SU562771A1 - Анализатор франкционного состава нефтепродуктов - Google Patents

Description

(54) АНАЛИЗАТОР ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА НЕФТЕПРОДУКТОВ

1

Иаобпетение относитс  к устройствам опредепел:.-fj фракционного состава нефтепро дуктов и может быть использовано дл  измерени  фракшюнного состава нефтепродуктов , перерабатываемых и получаемых на установках нефтеперерабатывающей и нефтехикшческой промышленности, с одновременным получением информации о числе атомов углерода в молекуле и молекул рной массе отдельных фракций.

Изобретение может быть использовано в заводских лаборатори х при анализе качества продукции и научно-исследовательских учреждени х при изучении свойств и состава веществ.

Разработано большое число лабораторных и промышленных приборов дл  измерени  фракционного состава нефтепродуктов. В основу работы всех анализаторов фракционного состава положен лабораторный метод разгонки по Знглеру, с различными модификаци ми автоматизации процесса измерени  объема или веса выкипающих фракций в жидкой фазе .

Дл  получени  информации о числе атомов углерода в молекуле и молекул рной массе отдельных фракций отбирают в отдельные пробоотборники каждую дес типроцентную фракцию, а затем осуществл ют измерение числа атомов углерода в молекуле и молекул рной массы насоответсгвующих анализаторах. Ввиду того, что дл  проведен1Ш анализа числа атомов углерода в молекуле и молекул рной массы требуетс  значительное колетшство вещества, фракционный анализ приходитс  проводить многократно, с целью накоплени  необходимого дл  анализа количества каждой фрации .

Определение числа атомов углерода в молекуле осуществл етс  путем сж1Пашш фракций в потоке воздуха и последующего измерени  кол1гчества углекислого газа. Определение молекул рной массы осуществл етс , как правило, крирскопическим способом . Однако многократное повторение фракционного анализа, измерение числа атомов углерода в молекуле и молекул рной массы отдельных фракций, трудоемки, требуют больших затрат времени и обычно могут быть корректно осуществлены только специальными лаборатори ми. Анапкзаторы фракционного состава, осуществл ющие определение последнего в паровой фазе, содержат разгонную колбу с термоприемником, регистратор температуры выкипающих фракций, детектирующее уст ройство и систекгу регулировани  скорости выкипани  фракций. Эти анализаторы хот  и позвол ют проводить экспресс-анализ Фракцио1шого составаJ однако,, из - за конструктивных особезшостей системы отвода фракций из разгонной колбы и системы их измерений, отбор отдельных фракций дл  последующих измерений физико-химических свойств Б них конструктивно край не затруднен, что удлин ет процесс анализ Таким-образом,ни один из существующих анализаторов фракционного состава не позвол ет непосредственно в процессе анализа определить число атомов углерода в молекуле и молекул рную массу фракций анализируемого вещества. Цель изобретени  - сокращение времени анализа за счет одновременного определени числа атомов углерода в молекуле и молекул рной массы выкипающих фракций. Достигаетс  это тем, что в анализатор фракционного состава, содержащем разгонную колбу с термоприемником, установленным в верхней ее части, регистратор температуры выкипающих фракций, детектирующее устройство и систему регулировани  скорости выкипани  фракций, детектирующе устройство включает параллельно подключе ные к выходу колбы пламенно-ионизационный и денситометрический детекторы, а также детектор, сигнал которого пропорцио нален объемной концентрации паров вешест ва. При этом к выходам указатшых детект ров подключены два делительных устройства , вход Делитель которых соединен с детектором, сиг-нал которого пропорцио} а- леи объемной концентрации паров вещества . Вход Делимое одного депителыюго устройства соединен с пламенно-ионизационным детектором, а вход Делимое другого - с денситэметрическим детектором. Ма фиг. 1 дана принципиальна  анализатора фракционного состава нефте- продук1юв ; на фиг. 2 - графики с сигналами выходных устройств анализатора. Предлагаемый анализатор содержит разгонную колбу 1 с термоприемником 2, рас положен 1Ъ1м в верхней части, регистратор тек«1ературы 3 выкипаюии1х фракций, нагреватель 4, термостат 5, в .котором поддерживаетс  температура на 5 - больше, чем температура конца кипе}1и  анализируемого вещества, и расположены пламенно - ионизационный детектор 6, детектор 7, сигнал которого пропорционален объемной концентрации, и денситометрический детектор 8, с которыми соединены соответствующие измерительные схеьл. 9, 10 и 11. Пламенно-ионизационный детектор 6, сигнал которого пропорционален числу атомов углерода в молекуле, и аэростатичес кий денситометрический детектор 9, сигнал Которого пропорционален плотности (молекул рной Maccej паров,  вл ютс  стандартными. Ими могут служить детекторы от промышленных и лабораахзрных хроматографов . В качестве детектора 7, сигнал которого пропорционален объемной концентрации паров вещества и не зависит от физико - химических свойств веществ, ис- пользуетс  диффузионный детектор, основанный на селективной диффузии водорода через паладиевую мембрану. Делительные устройства 12 и 13, осуществл ющие деление одной переме1шой величины на другую, имеют два входа-Делимое и Делитель. Вход Делитель устройств 12 и 13 соединен с выходом измерительной cxeNtti 10, а входы Делимое этих устройств соединены соответственно с выходакй измерительных схем 9 выходной сигнал измерительног о усп-ройсгва 10,кромеЭ7Х1ГО, подаетс  в рех л тор 14, который управл ет подводом энергии к нагревателю 4, и записываетс  регист- ратором 15. Сигналы делительных .уст ройств 12 и 13 записываютс  соответственно на регистраторах 16 и 17. Прибор работает следующим образом. В разгонную колбу 1 емкостью 5 см вводитс  проба анализируемого вещества (о,5-2 CKJ ) и включаетс  нагреватель 4, начинаетс  процесс разгонки. Выкипающие фракции подхватываютс  газом - носителем и транспортирую1Х2  в газовые детекторы 6,7 и 8. В качестве газа-носител  в анализаторе используетс  водород. Ввиду того, что пламенно -нонизационнъ1й детектор 6 обладает значительно большей чувствитепь ностью,чем детекторы 7 и 8, пары фракций подаютс  в пего через делитель потока . Регулирование темпа нагрева разгонной копбы осуществл е1х:  следующим образом. Объемна  концентраци  паров выкипающих фракций в газе - носителе измер етс  с помоипзЮ детектора 7, сигнал измерительной схемы 10 которого посыпаетс  в регул тор 14. Здесь он сравниваетс  с сигналом , иропо1лиюпальным заданной посто м-

ной концентрации паров, и в зависимости о величины разности этих сигналов регул тор 14 по пропорционально-интегральному закону управл ет подводом энергии к нагревателю 4 и тем самым поддерживает посто нным объемный парциальный расход Q паров выкипающих фракций, величина которого записываетс  регистратором 15 (фиг. 26).

В процессе разгонки на диаграмме регисратора темлературы 3 записываетс  крива  изменени  температуры выкипани  фракций во времени (фиг. 2а).

В процессе фракционного анализа делительное устройство 12 осуществл ет деление сигнала U измерительной схемы 9 пламенноЧюнизационного детектора 6, описываемого формулой

ик ()(О

гдей чувствительность пламенно - ионизационного детектора;

и,- число атомов углерода в молекуле -фракций

);(t) - объемна  концентраци  паров фракций в потоке, выход щем из разгонной копбы;

на сигнал U измерительной схемы 10 детектора 7, описываемого формулой

и- Kx(t),(2)

где К - чувствительность детектора 7, Выходной сигнал делительного устройства 12 описываетс  выражением 1/кКиН хС-Ь)

r- g-п-- g- I(

где Кх - коэф4ициент передачи делитель кого тройства

J .i. Jln. К

В - же врем  делительное .устройство 13 осуществл ет деление сигнала измерительной схемы 11 денситометрического детектора 8, описываемого формулами

ир-Кр(л--Я2-н)х(г)

(4)

(Я -Я2-н)()

где К,

чувствительность денситометрического детектора;

О. j/o - плотность соответственно i/ -фракции и газа - носител ;

Vju - объем одного мол  паров (дл  грамм-мол  V(u 22,4 л.);

. J . - моле V,

кул рна  масса соответсгвённо -фракции и газоносител ;

на сигнал If детектора 7, описываемого формулой (2) .

Выходной сигнал делительного устройства 13 описываетс  выражением

„ ,. Up ;ЛЯ -Я2-н)().)

) ,)-КгО гЯг-й),

;и

где

2 -1Г

0Сигналы делительных устройств 12 и

13 записываютс  соответственно регистраторами 16 и 17 в виде кривых, показанных на фиг. 2в и; г.

Ввиду того, что сигнал делительного

5 устройства 13 включает в себ  информацию о ПОСТОЯ1ШОЙ молекул рной массе газа - носител , отсчет ьолекул рной массы фракций производитс  с учетом этой посто нной величины, дл  чего диапазон измерени  регистратора 17 выбираетс  соответствующим образом.

Обработка результатов, получаекпых на диаграммах регистрагоров, осуществл етс  следующим образом. Площадь под кривой фиг. 26 представл ет собой суммарный объем паров выкипевших фракций, а кажда  дес  та  часть этой площади соответствует дес типроцентной по объему (в паровой фазе. ) фракции. Температура выкипани  калщой -фракции определ етс  по кривой (см. фиг 2а} в MONfeHT времени, соответствующий концу выхода этой фракции.

Определение среднего числа атомов углерода в молекуле - фракции   средней

5 молекул рной массы этой фракции осуществл етс  соответственно по кривым (см. фиг., 2в и 2г) по формулам

и ;н k

к ., (-ъ-Я

2 2 При необходимости более тонкого исследовани  фракционного состава кр1ша  на фиг. 26 может быть разделена на большее

число частей, например 20- 50, при этом, дл  каждой фракции по кривым на ф41г. 2 в и г могут быть определены число атомов углерода в молекуле и молекул рна  масса. Таким образом,предлагаемый анализатор

позвол ет осуществл ть анализ фракционного состава в течение 3-5 минут, использу  при этом небольшое количество анализируемого вещества (0,5-2см ,в процессе одного анализа позвол ет получать инфор -

машпо о числе атомов углерода в молекуле каждой фракции и ее молекул рную массу . Эта последн   информаци  обычно используетс  дл  определени  отношени  С/Н (числа атомов углерода к числу атомов во орода в мопекупе вещества), что позвой ет судить о групповом составе каждой фракции.

Форм па изобретени 

Анапизатор фракционного состава нефтепродуктов , содержащий разгонную копбу с термоприемником, установленным в верхней ее части, регистратор температуры выкипающих фракций, детектирующее устройство и систему регулировани  скорости

выкипани  фракций, о гл и чающийс  тем, что, с цепью сокращени  времени анапиза за счет одновременного опредепешш чиспа атомов углерода в молекуле и мопекул рной массы выкипающих фракций, детектирующее устройство включает параллельно подключенные к выходу копоы пламенно - ионизац;:онный и денситометричес- кий детекторы, а таюке детектор, сигнал которого пропорционален объемной козшент- рации паров вещества , причем к выходам указанных детекторов подключены Два делительных устройства, вход Делитель которых соединен с детектором, сигнал которого пропорционален объемной концентрации паров вещества, вход Делимое одзюго делительно1 о устройства соедшюн с пламенно-ионизационныкг детектором, а вход Делимое другого делительного устройствас денситометр1 ческим детектором.

фиг 1

r

л

г

Фыг.1