способ определения фракционного состава углеводородных топлив и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ определения фракционного состава углеводородных топлив, включающий разделение анализируемого вещества путем перегонки и измерение температуры, отличающийся тем, что анализируемое вещество размещают на термочувствительном элементе, затем термочувствительный элемент нагревают до полного испарения вещества и измеряют зависимость температуры термочувствительного элемента от времени испарения, по которой судят о фракционном составе анализируемого вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анализируемое вещество размещают на термочувствительном элементе путем кратковременного погружения термочувствительного элемента в анализируемое вещество.

3. Устройство для определения фракционного состава углеводородных топлив, содержащее реакционный сосуд для размещения анализируемого вещества, средство для нагрева, соединенное с входом нагревательного элемента, термочувствительный элемент, устройство управления, вычислительное устройство, вход которого соединен с выходом термочувствительного элемента, а выход вычислительного устройства соединен с входом индикатора, отличающееся тем, что термочувствительный элемент снабжен средством для удержания анализируемого вещества на своей поверхности.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде нити накала.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что термочувствительный элемент одновременно является нагревательным элементом.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство для нагрева выполнено в виде управляемого стабилизатора тока, соединенного с входом нагревательного элемента.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что реакционный сосуд и термочувствительный элемент размещены в корпусе устройства с возможностью перемещения относительно друг друга.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что реакционный сосуд и термочувствительный элемент размещены в корпусе устройства с возможностью перемещения относительно друг друга, например, посредством электропривода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике оценки качества нефтепродуктов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других областях промышленности для определения фракционного состава углеводородных топлив.

Известен способ определения фракционного состава [1] заключающийся в том, что перегонкой 100 см³ в стандартных условиях определяют в углеводородных топливах содержание фракций, выкипающих в определенных температурных пределах (выражаемое в об.).

Недостатками данного способа является длительность проведения испытаний и большой объем топлива, требуемого для анализа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения фракционного состава [2] в котором пробу топлива, подготовленную для анализа, помещают в реакционный сосуд и начинают нагрев. В процессе разделения анализируемого вещества путем перегонки пары выкипающих фракций подхватываются газом-носителем, поступающим с постоянным объемным расходом в трубку из блока подготовки газа-носителя, и транспортируются в денситометрический газовый детектор, размещенный в термостате, температура которого поддерживается большей температуры конденсации паров наиболее тяжелых фракций анализируемого топлива. Сигнал денситометрического детектора, пропорциональный массовому расходу паров выкипающих фракций, и сигнал термоэлектрического чувствительного элемента поступают в вычислительное устройство. Последнее интегрирует сигнал детектора в процессе всего анализа, определяет температуры выкипания, соответствующие анализируемым фракциям, и обеспечивает представление информации в виде кривой фракционного состава на диаграмме электронного потенциометра. После измерения электронагреватель отводится из-под реакционного сосуда посредством привода. Фракционный состав определяется по количеству фракций, выкипающих в единицу времени при определенной температуре кипения.

Недостатками известного способа являются большое время проведения анализа, большой расход основного вещества и вспомогательных материалов.

Устройство для определения фракционного состава по известному способу реализовано на эвапорографическом анализаторе.

Известное устройство содержит реакционный сосуд с трубкой, отводящей пары анализируемого вещества, блок подготовки газа-носителя, обеспечивающий заданный расход газа-носителя, измерительный преобразователь в виде денситометрического газового детектора, размещенный в термостате, температура которого задается больше температуры конденсации паров наиболее тяжелых фракций анализируемого вещества. Патрубки для подвода вещества и слива его излишков снабжены электроуправляемыми клапанами, входы которых соединены с выходом устройства управления, другие выходы последнего подключены к приводу для перемещения электронагревателя и к индикатору фракционного состава. Выходы вычислительного устройства соединены с выходами термочувствительного элемента, измерительного преобразователя (детектора), а выход вычислительного устройства соединен с входом индикатора.

Недостатком известного устройства для определения фракционного состава многокомпонентных смесей является большое время проведения анализа, расход большого объема пробы и вспомогательных материалов, необходимых для анализа.

Цель изобретения уменьшение времени анализа и сокращение расхода материалов.

Цель достигается тем, что при осуществлении способа определения фракционного состава углеводородных топлив, включающего разделение анализируемого вещества путем перегонки и измерение температуры, согласно заявляемому способу анализируемое вещество размещают на термочувствительном элементе, например, путем кратковременного погружения термочувствительного элемента в анализируемое вещество, затем термочувствительный элемент нагревают до полного испарения вещества и измеряют зависимость температуры термочувствительного элемента от времени испарения, по которой судят о фракционном составе анализируемого вещества.

Устройство для осуществления заявляемого способа содержит реакционный сосуд для размещения анализируемого вещества, нагревательный элемент, термочувствительный элемент, устройство управления, вычислительное устройство, вход которого соединен с выходом термочувствительного элемента, а выход вычислительного устройства соединен с входом индикатора. В отличие от прототипа в заявляемом устройстве термочувствительный элемент снабжен средством для удержания анализируемого вещества на своей поверхности, например термочувствительный элемент выполнен в виде нити накала. Средство для нагрева может быть выполнено в виде управляемого стабилизатора тока, соединенного с входом термочувствительного элемента, или в виде управляемого стабилизатора тока, соединенного с входом нагревательного элемента, расположенного в непосредственной близости от поверхности термочувствительного элемента, а также может использовать иные принципы разогрева. Реакционный сосуд и термочувствительный элемент размещены в корпусе устройства с возможностью перемещения относительно друг друга, например, посредством электропривода.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы устройства для осуществления способа определения фракционного состава углеводородных топлив.

Устройство для определения фракционного состава углеводородных топлив состоит из корпуса 1, в верхней части которого размещен термочувствительный элемент 2, например резистивный, который соединен с входом вычислительного устройства 3, выход которого в свою очередь соединен с входом индикатора 4. В качестве индикатора может быть выбран, например, самопишущий потенциометр КСП-4А, компьютер и т.п. Нагревательный элемент 5, расположенный в непосредственной близости от поверхности термочувствительного элемента 2, соединен с выходом управляемого стабилизатора тока 6. Выходы устройства управления 7 соединены с входами управляемого стабилизатора тока 6, вычислительного устройства 3 и индикатора 4. В нижней части корпуса 1 установлен реакционный сосуд 8 для размещения анализируемого вещества 9. Корпус снабжен средством для перемещения термочувствительного элемента и сосуда 8 с анализируемым веществом относительно друг друга. Например, термочувствительный элемент 2 (или сосуд 8) связан с электроприводом 10, который установлен в корпусе 1 и вход которого также соединен с выходом устройства управления 7.

Способ определения фракционного состава углеводородных топлив осуществляется на предлагаемом устройстве следующим образом.

При подготовке к проведению анализа термочувствительный элемент нагревают до температуры около 350^oC, т.е. выше температуры конденсации паров наиболее тяжелых фракций анализируемого вещества для удаления остатков топлива от предыдущего анализа, и охлаждают до температуры окружающей среды.

В реакционный сосуд 8 помещают некоторый объем топлива 9. По сигналу устройства управления 7 осуществляют забор пробы. Для этого термочувствительный элемент 2 посредством электропривода 10 погружают в топливо и поднимают в исходное положение. Исполнение термочувствительного элемента 2 соответствует требованию удержания на своей поверхности капельных доз анализируемого вещества, например, в виде вольфрамовой нити; сетчатое; капиллярное; пластинчатое и т. п. Затем термочувствительный элемент нагревают с помощью нагревательного элемента 5. Нагрев осуществляют до определенной температуры, например, до 350^oC. Сигнал с термочувствительного элемента 2 поступает в вычислительное устройство 3, которое накапливает сигнал термочувствительного элемента в процессе всего анализа, определяет температуры выкипания, соответствующие анализируемым фракциям и обеспечивает представление информации в виде кривой фракционного состава на индикаторе 4. Последняя определяется на основании корреляционной зависимости между функциями

Т(V) и Т(t_исп)

где Т температура термочувствительного элемента;

V объем фракций топлива, удаляемый перегонкой;

t_исп время перегонки фракции топлива.

Аналогичные измерения могут быть осуществлены, если термочувствительный элемент выполнить нагревательным. В этом случае выход управляемого стабилизатора тока 6 подключают к резистивному термочувствительному элементу 2, как показано на фиг.2. Достоверность и высокая точность результатов подтверждены экспериментально, что представлено в таблице.

В соответствии с заявляемым способом и устройством определения фракционного состава топлив, например, при использовании в качестве термочувствительного элемента вольфрамовой нити накала, цикл измерения сокращается в 5 раз и расход пробы уменьшается более чем в 10 раз по сравнению с прототипом. Также отсутствует расход вспомогательных материалов, устройство просто в изготовлении и эксплуатации, т. к. не требует создания и поддержания отдельных особых условий (многоступенчатая стабилизация температуры, подача газа-носителя с постоянным расходом), что имеет место в прототипе).