способ определения температур помутнения, застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ определения температур помутнения, застывания нефтепродуктов, заключающийся в том, что изменяют температуру нефтепродукта, размещенного в кювете с электродами, измеряют электрический сигнал на стадии фазовых превращений и определяют искомые параметры нефтепродуктов, отличающийся тем, что на стадии фазовых превращений образуется объемный электрический заряд (наведенный потенциал), возникающий на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза и поступающий с электродов в кювете на усилитель, а затем на регистрирующее устройство, выполненное в виде графического дисплея компьютерного устройства, на котором определяют зависимость наведенного потенциала от температуры, по началу появления которого судят о температуре помутнения, а по максимуму температуры по кривой судят о температуре застывания, долю жидкой фазы определяют по интегральной части кривой в зависимости наведенного потенциала от температуры.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее в себя температурный блок с измерительной ячейкой, выполненной в виде кюветы с электродами, усилитель и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что температурный блок снабжен термоэлектрическим модулем, с одной стороны связанным последовательно с источником постоянного напряжения и с охлаждающим устройством, а с другой стороны связанным с кюветой с двумя плоскопараллельными электродами, которые посредством токопроводов соединены с входом усилителя и регистрирующего устройства, представленного в виде графического дисплея и компьютера, при этом боковая поверхность кюветы из токопроводящего материала соединена с верхним холодным основанием термоэлектрического модуля, а нижняя горячая поверхность последнего входит в контакт с плоскостью охлаждающего устройства.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что плоскопараллельные электроды кюветы с нефтепродуктом выполнены из никеля или нержавеющей стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для определения температур помутнения и застывания нефтепродуктов.

Известен способ исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей (патент РФ №2183323, кл. G01N 25/04, опубл. 20.07.2001), включающий охлаждение кюветы с жидкостью с использованием двух термоэлектрических модулей, первый из которых имеет тепловой контакт с кюветой и имеет возможность регулирования тока электрического модуля, измерение температуры жидкости и регистрацию температурно-зависимых физических параметров жидкости.

Однако данный способ не обеспечивает определение температуры застывания в момент начала кристаллизации жидкости на границе жидкая фаза-твердая фаза. Посредством этого способа не возможно определить долю жидкой-твердой фазы к объему исследуемой жидкости, а также не возможно определить физические параметры для более оптически плотных нефтепродуктов, например масел, газойлей коксования.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения температур начала кристаллизации и застывания нефтепродуктов (см. SU №879420, кл. G01N 25/04, опубл. 07.11.1981), включающий изменение температуры нефтепродуктов, измерение электрического сигнала на стадии фазовых превращений и определение искомых физических параметров. Нефтепродукт при этом охлаждают до температуры ниже предлагаемой температуры застывания, измеряют в процессе охлаждения одновременно температуру и соответствующую разность потенциалов, а затем определяют графически температуру начала кристаллизации по начальному отклонению потенциальной кривой и температуры застывания по максимуму потенциала.

Однако посредством данного способа не возможна оценка доли жидкой (кристаллической) фазы. Данный способ менее чувствителен, так как не позволяет определить низкотемпературные показатели нефтепродуктов по структурно-чувствительному параметру - наведенному потенциалу, возникающему на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза. Не мобилен и не может быть использован в поточных линиях на нефтеперерабатывающих заводах за счет стационарности оборудования с использованием хладагента - жидкого азота.

Известно устройство для исследования низкотемпературных свойств многокомпонентных жидкостей (патент РФ № 2183323, кл. G01N 25/04, опубл. 20.07.2001). Однако конструктивные особенности данного устройства с применением оптико-электронных приборов, склонных к тепловым механическим нагрузкам, не позволяют определить долю жидкой фазы к объему нефтепродукта, и оно не пригодно для оптически плотных нефтепродуктов, например масел и т.д.

Известно устройство для определения температур начала кристаллизации и застывания нефтепродуктов (см. SU № 879420, кл. G01N 25/04, опубл. 07.11.1981), включающее температурный блок с измерительной ячейкой, усилитель и регистрирующее устройство.

Однако данное устройство за счет своих конструктивных особенностей не позволяет определить одновременно за один цикл температуры застывания и помутнения долю жидкой (кристаллической) фазы. Устройство не мобильно за счет использования жидкого азота.

Технический результат от использования изобретения заключается в расширении функциональных возможностей последнего за счет обеспечения структурно-чувствительного эффекта - наведенного потенциала, возникающего на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза с оценкой доли жидкой (кристаллической) фазы, с одновременным определением температур помутнения и застывания за один цикл. Обеспечение мобильности системы с применением в поточных линиях на нефтеперерабатывающих заводах.

Технический результат достигается за счет того, что предложен способ определения температур помутнения, застывания нефтепродуктов, заключающийся в том, что изменяют температуру нефтепродукта, размещенного в кювете с электродами, измеряют электрический сигнал на стадии фазовых превращений и определяют искомые параметры нефтепродуктов, при этом на стадии фазовых превращений образуется объемный электрический заряд (наведенный потенциал), возникающий на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза, затем поступающий с электродов в кюветы на усилитель, а затем на регистрирующее устройство, выполненное в виде графического дисплея, компьютерного устройства, на котором определяют зависимость наведенного потенциала от температуры по началу появления, по которой судят о температуре помутнения, а по максимуму кривой - судят о температуре застывания, долю жидкой фазы определяют по интегральной части кривой зависимости наведенного потенциала от температуры.

Для осуществления способа предложено устройство, включающее устройство для осуществления способа по п.1, включающее в себя температурный блок с измерительной ячейкой, выполненной в виде кюветы с электродами, усилитель и регистрирующее устройство, при этом температурный блок снабжен термоэлектрическим модулем, с одной стороны связанным последовательно с источником постоянного напряжения и с охлаждающим устройством, а с другой стороны связан с кюветой с двумя плоскопараллельными электродами, которые посредством токопроводов соединены с входом усилителя и регистрирующего устройства, представленного в виде графического дисплея и компьютера, при этом боковая поверхность кюветы из токопроводящего материала соединена с верхним холодным основанием термоэлектрического модуля, а нижняя горячая поверхность последнего входит в контакт с плоскостью охлаждающего устройства, причем электроды кюветы с нефтепродуктом выполнены из никеля или нержавеющей стали.

Функциональная схема представлена на чертеже. Измерительная ячейка температурного блока выполнена из плавленого кварца в виде кюветы 1, в которой размещены два плоскопараллельных электрода 2, изготовленных из никеля или нержавеющей стали. Боковая поверхность кюветы посредством токопроводящего состава крепится к верхнему «холодному» основанию термоэлектрического модуля 3, нижняя «горячая» поверхность которого приводится в контакт с плоскостью охлаждающего устройства 4 с проточной водопроводной водой. Все перечисленные элементы устройства оснащены тепло-электромагнитной защитой 5. С помощью токопроводов электроды 2 кюветы 1 соединены с входом усилителя 6, связанным с графическим дисплеем и компьютерным устройством 8. Термоэлектрический модуль 3 запитывают от источника постоянного напряжения 9. Испытуемую пробу нефтепродукта заливают в кювету 1, включают в систему охлаждения и питания термоэлектрического модуля 3, при этом от нижнего его основания будет отводится тепло, а верхнее основание будет охлаждаться с одновременным уменьшением температуры боковой поверхности кюветы 1 и одного из электродов. При достижении определенной температуры в температурном блоке начинают происходить фазовые превращения, сопровождающиеся структурно-чувствительным эффектом - образованием объемного электрического заряда (наведенного потенциала), возникающего на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза. Первые носители электричества с одновременным появлением микрокристалликов образуются у «холодного» электрода, а при дальнейшем охлаждении нефтепродукта фазовая граница перемещается в сторону второго электрода, при этом усиливается процесс разделения носителей заряда, а значит - потенциала до его максимального значения, соответствующего полному образованию жесткого кристаллического каркаса между электродами. Электрический сигнал с электродов 2 поступает на усилитель 6, а затем на графический дисплей 7, на экране которого строится зависимость наведенного потенциала от температуры, по началу появления которого судят о температуре помутнения (начало кристаллизации), а по максимуму кривой - о температуре застывания нефтепродукта. Доля жидкой фазы оценивается по интегральной части кривой зависимости наведенного потенциала от температуры.

Таким образом, за счет конструктивных особенностей выше указанного устройства обеспечивается одновременное определение температуры помутнения и застывания за один цикл, определение низкотемпературных показателей по структурно-чувствительному потенциалу, возникающему на границе раздела жидкая фаза-твердая фаза. Возможна оценка доли жидкой (кристаллической) фазы. Кроме этого, возможно использование в поточных линиях указанного способа на нефтеперерабатывающих заводах за счет обеспечения мобильности и компактности системы.