устройство для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу

Формула изобретения

Устройство для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу, содержащее колбу для исследуемого топлива, снабженную нагревателем, измеритель температуры и регулятор нагрева, соединенный с нагревателем, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено исполнительным устройством и блоком регистрации измерения уровня топлива, при этом блок регистрации измерения уровня топлива включает передающий и приемный поверхностно-микронеоднородные волоконно-оптические элементы, источник света, соединенный с передающим элементом, и прибор для определения количества топлива, соединенный с приемным элементом, причем передающий и приемный элементы выполнены из оголенных участков световолокна одинаковой длины или участков световолокна одинаковой длины с удаленной защитной полиэтиленовой оболочкой с рабочей поверхности, а торцы передающего и приемного элементов выполнены светоотражающими, при этом измеритель температуры содержит датчик температуры, изготовленный из волокна монокристаллического сапфира со светоотражающим торцом из иридия и окиси алюминия, и соединенное с датчиком температуры излучающе-приемное устройство регистрации температуры, подключенное к прибору для определения количества топлива через исполнительное устройство, причем передающий элемент, приемный элемент и датчик температуры размещены в металлической трубке с радиальными отверстиями, установленной в колбе для исследуемого топлива.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к технике контроля качества нефтепродуктов по численным значениям показателей качества, характеризующих уровень эксплуатационных свойств, а именно к оценке испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу. Оно может быть использовано на объектах нефтехимической, автомобильной промышленности и других отраслях народного хозяйства, для экспресс-анализа углеводородных топлив по одному из важнейших показателей качества фракционному составу.

В настоящее время для определения фракционного состава углеводородных топлив используют различные по конструкции и условиям испытания устройства.

Известно большое количество устройств для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу [1] аппарат для определения фракционного состава и разгонки нефтей АРН-2, аппараты ЛРН, АРНС для разгонки нефтепродуктов, лабораторный автомат фракционного состава нефтепродуктов ЛАФС, аппарат для перегонки нефтепродуктов под вакуумом, перегонная установка конструкции ГрозНИИ.

Все известные устройства для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу имеют общие недостатки: высокую погрешность измерения, длительность проведения испытаний и большой объем топлива, требуемого для анализа.

Устройство ЛРН для разгонки нефтепродуктов состоит из штатива с полочкой, нижнего и верхнего кожухов, колбы, нагревателя, измерителя температуры, холодильника, измерительного цилиндра, высокого стакана с носиком и металлического грузика.

Недостатками такого устройства являются высокая погрешность измерения, длительность проведения испытания и большой объем топлива, требуемого для анализа.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, реализованное в виде лабораторного автомата фракционного состава нефтепродуктов ЛАФС [1] прототип, состоящее из колбы с нагревателем, измерителя температуры в виде термопары, холодильника, при вода следящего устройства, регулятора нагрева, мерного цилиндра, привода барабана, барабана с диаграммной бумагой и фотоэлементного следящего устройства.

Недостатками устройства ЛАФС являются высокая погрешность измерения, длительность проведения испытания и большой объем топлива, требуемого для анализа.

Задача изобретения повышение точности, сокращение времени определения и объема топлива, требуемого для анализа.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу дополнительно снабжено исполнительным устройством и блоком регистрации измерения уровня топлива, при этом блок регистрации измерения уровня топлива включает передающий и приемный поверхностно микронеоднородные волоконно-оптические элементы, источник света, соединенный с передающим элементом и прибор для определения количества топлива соединенный с приемным элементом, причем передающий и приемный элементы выполнены из оголенных участков световолокна одинаковой длины с удаленной защитной полиэтиленовой оболочкой с рабочей поверхности, а торцы передающего и приемного элементов выполнены светоотражающими при этом, измеритель температуры содержит датчик температуры, изготовленный из волокна монокристаллического сапфира со светоотражающим торцом из иридия и окиси алюминия и соединенное с датчиком температуры излучающе-приемное устройство регистрации температуры подключенное к прибору для определения количества топлива через исполнительное устройство причем передающий элемент, приемный элемент и датчик температуры размещены в металлической трубке с радиальными отверстиями, установленной в колбе для исследуемого топлива.

Эти признаки являются существенными для достижения задачи изобретения, так как:

1. Блок регистрации измерения уровня топлива включает передающий и приемный элементы, источник света, соединенный с передающим элементом, и прибор для определения количества топлива, соединенный с приемным элементом и соединенный через исполнительное устройство с измерителем температуры для обеспечения возможности определения количества испарившегося топлива и повышения надежности устройства в процессе эксплуатации.

2. Включение в блок регистрации измерения уровня топлива двух (передающего и приемного) поверхностно-микронеоднородных волоконно-оптических элементов, представляющих собой оголенные участки световолокна одинаковой длины или участки световолокна одинаковой длины, с рабочей поверхности которых удалена защитная полиэтиленовая оболочка, со всетоотражающими торцами позволяет с высокой точностью проводить измерение уровня топлива в колбе в процессе его испарения при проведении анализа. Удаление защитной полиэтиленовой оболочки со световолокна или его рабочей поверхности и выполнение его торца светоотражающим придает световому потоку диффузионный характер рассеяния, возможность излучения и приема светового потока через боковую или рабочую поверхность передающего и приемного элементов вследствие наличия на сердцевине волокна поверхностных микронеоднородностей. При этом используется зависимость коэффициента затухания светового потока, идущего с микронеоднородностей боковой (рабочей) поверхности передающего элемента на боковую (рабочую) поверхность приемного элемента от уровня налива топлива в колбе во время анализа. Другими словами, при снижении уровня топлива в процессе испарения интенсивность светового потока, попадающего на приемный элемент, существенно уменьшается.

3. Измеритель температуры представляет собой датчик, изготовленный из волокна монокристаллического сапфира со светоотражающим торцем из иридия и окиси алюминия, соединенный с излучающе-приемным устройством регистрации температуры. Это позволяет с высокой точностью (до 0,08^oС) определять температуру в необходимом диапазоне [2]

4. Передающий, приемный элементы и измеритель температуры помещены внутри металлической трубки с целью обеспечения их целостности (сохранности) во время эксплуатации устройства.

Таким образом, все признаки, указанные в формуле изобретения, необходимы в совокупности для достижения задачи изобретения.

Признаками изобретения, за счет которых достигается задача, является:

а) для сокращения времени определения:

уменьшение объема анализируемого топлива;

б) для повышения точности:

исключение конструктивных элементов для определения процента отгона топлива и регистрации при этом температуры с большой погрешностью, разработка и включение в конструкцию новых высокоточных датчика регистрации измерения уровня топлива и измерителя температуры;

в) повышение экономичности:

сокращением объема анализируемого топлива в 10-20 раз. Сопоставленный анализ с прототипом показывает (табл.1), что предлагаемое устройство отличается сокращением времени определения, повышением экономичности, а также повышением точности определения.

Принципиальная схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Устройство состоит из колбы 1, выполненной из термостойкого стекла вместимостью 5-10 мл, блока регистрации измерения уровня топлива, который включает передающий 2 и приемный 3 поверхностно-микронеоднородные волоконно-оптические элементы, представляющие собой оголенные участки световолокна одинаковой длины или участки световолокна одинаковой длины, с рабочей поверхности которых удалена защитная полиэтиленовая оболочка, со светоотражающими торцами, установленными в металлическую трубку 4 с радиальными отверстиями 5. Трубка 4 закреплена в крышке 6. Датчик температуры 7 изготовлен из волокна монокристаллического сапфира и установлен внутри трубки 4. Колба 1 помещена в полый керамический резистор 8. Передающий элемент 2 соединен с источником света 9, а приемный элемент 3 соединен с прибором определения количества топлива 10 в пробирке 1. Датчик температуры 7 соединен с излучающе-приемным устройством регистрации температуры 11.

Для поддержания заданного температурного режима при испарении пробы топлива используется регулятор напряжения 12 (например, реостат). Прибор определения количества топлива 10, входящий в блок регистрации измерения уровня топлива. Датчик температуры 7 соединен с излучающе-приемным устройством регистрации температуры 11 через исполнительное устройство 13.

Исполнительное устройство 13 представляет собой набор пороговых элементов, срабатывающих в зависимости от уровня отгона топлива (10, 20, 30. и т.д. процентов) вследствие уменьшения интенсивности светового потока на приемном элементе 3. Исполнительное устройство 13 имеет возможность отображать информацию об уровне отгона и соответствующей температуре.

Устройство работает следующим образом.

В колбу 1 наливают 5-10 мл испытуемого топлива. Включают в работу блоки регистрации уровня топлива и излучающе-приемное устройство регистрации температуры 11. Подачей напряжения на керамический резистор 8 устанавливают необходимый режим перегонки продукта (экспериментально установлено, что для получения необходимой точности скорость перегонки должна составлять 2-3 мл/мин). Процесс перегонки отображается исполнительным устройством за счет изменения параметров прибора определения количества топлива 10.

Пример конкретного исполнения. Предлагаемое устройство было проверено в лабораторных условиях. Для анализа были взяты автомобильные бензины А-76, АИ-93 по ГОСТ 2084-74, а также дизельное топливо Л по ГОСТ 305-82. Испытание проводилось по описанной выше методике.

Результаты экспериментальной проверки приведены в табл. 2.

Таким образом, применение предлагаемого устройства для оценки испаряемости углеводородных топлив по фракционному составу по сравнению с существующим устройством позволяет сократить время определения, повысить экономичность в расходе топлива в 10-20 раз за счет уменьшения объема пробы анализируемого горючего и повысить точность определения.

Литература

1. Боровая М.С. Нехамкина Л.Г. Лаборант нефтяной и газовой лаборатории. Справочное пособие. М. Недра, 1990, С.57.59. прототип.

2. Зарубежная электронная техника. Сборник обзоров N 3 (310). М. 1967, c.60.