Способ определения температуры выкипания фракций моторных топлив

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1104 Ш 6 О М 2514;у ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с ф СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А. Ю. Азим-заде и Н. Г. Фарзане (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫКИПАНИЯ ФРАКЦИЙ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ путем перевода анализируемого топлива в аэрозольное состояние и измерения психрометрической разности температур, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, собирают жидкий остаток неиспарившегося аэрозоля, доводят температуру жидкого остатка до температуры анализируемого топлива и переводят его в аэрозольное состояние, а о температуре выкипания анализируемой фракции судят по полусумме психрометрических разностей температур, возникающих при переводе анализируемого топлива и жидкого остатка в аэрозольное состояние.Изобретение относится к контролю качества моторных топлив и может быть использовано для экспрессного определения температур выкипания фракций моторных топлив в исследовательских и заводских лабораториях, а также на технологических потоках в процессе их производства.Известен способ автоматического определения температур выкипаний отдельных фракций моторных топлив, заключающийся в нагреве анализируемого топлива, испарении, конденсации испарившихся фракций, измерении температуры испарившихся фракций и измерении объема сконденсировавшихся испарившихся фракций 11,Недостатком способа является длительность анализа, связанная с затратами времени на постепенный нагрев топлива от температуры начала кипения до температуры конца кипения, а также на время, необходимое для последующего охлаждения разгонной колбы. К недостаткам также следует отнести необходимость проведения объемных измерений, что отражается на сложности технического устройства, реализующего данный способ.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ автоматического определен ия температуры выкипания фракций моторных топлив, заключающийся в переводе анализируемого топлива в аэрозольную фазу путем распыления и измерении возникающей при этом психометрической разности температур, по величине которой судят о температуре кипения фракции.Г 1 реимуществом способа является экспрессность анализа 2.. Недостаток известного способа состоит в зависимости результата анализа от температур газовых потоков и анализируемой жидкости, и, как следствие, недостаточной точностью результатов анализа при реализации способа в автоматических анализаторах, работающих непосредственно на технологических потоках нефтеперерабатывающих производств.Зависимость результата анализа от температуры газовых потоков и анализируемого топлива объясняется тем, что изменяется испаряемость распыляемого топлива, что отражается на величине психрометрической разности температур.Целью изобретения является повышение точности анализа.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения температуры выкипания фракций моторных топлив путем перевода анализируемого топлива в аэрозольное состояние и измерения психрометрической разности температур, собирают жидкий остаток неиспарившегося аэрозоля, доводят температуру жидкого остатка до температуры анализируемого топлива и переводят его в аэрозольное состояние, а о температуре выкипания определяемой 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фракции судят по полусумме психрометрических разностей температур, возникающих при переводе анализируемого топлива и жидкого остатка в аэрозольное состояние.Возможность достижения поставленной цели объясняется тем, что при распылении топлива осуществляется процесс фракционирования на частицах аэрозоля, т.е. частица аэрозоля обогащается компонентами, имеющими низкую упругость пара. В результате, если удалить из испарительной камеры фракции, перешедшие в паровую фазу, а неиспарившуюся часть аэрозоля собрать в виде жидкого остатка, то последний обогащен компонентами, имеющими более низкую упругость пара, т.е. высокую температуру кипения. В связи с тем, что в процессе распыления температура аэрозоля, а следовательно, и температура жидкого остатка пон ижа ется из-за психрометрического эффекта, то для исключения влияния температуры жидкого остатка на психрометрический эффект, который возникает при переводе жидкого остатка в аэрозоль, температуру жидкого остатка доводят до уровня температуры исходного анализируемого топлива.В результате после стабилизации температуры жидкого остатка психрометрический эффект, возникающий при переводе в аэрозоль жидкого остатка, оказывается функционально связан только с температурой выкипачия одной из более высококипящих фракций, лежащих в диапазоне 50 - 100/о.Конкретное значение определяемой фракции устанавливается путем предварительной градуировки устройства, реализующего предлагаемый способ,Экспериментально установлено, что путем подбора условий распыления и конструктивных параметров испарительных камер, можно обеспечить линейную функциональную связь между психрометрической разностью температур и температурой выкипания любой фракции в интервале 50 - 100/о.Таким образом, психрометрический эффект, возн кающий при переводе анализируемого топлива в аэрозольное состояние, определяет температуру выкипания одной фракции, а психрометрический эффект, возникающий при переводе в аэрозольное состояние жидкого остатка - температуру выкипания другой фракции.При постоянных условиях анализа возникающие психрометрические разности температур являются линейными функциями температур выкипания соответствующих им фракций. Более того, среднее арифметическое разностей температур является линейной функцией температуры выкипания фракций, численное значение которой равно среднему арифметическому из значений фракций, которым соответствуют измеряемые психрометрические эффекты. Это объясняется тем, что для большинства моторных топлив зависимость между темпе5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 ратурами выкипания и объемным процентом выкипающих фракций в узком диапазоне (1 О - 15 объемных О/,) носит линейный характер.При изменении температур газовых потоков и анализируемого топлива изменяются и возникающие психрометрические эффекты. Причем, если психометрическая разность температур, возникающая при г реводе в аэрозоль анализируемого топлива, возрастает, что связано с увеличением испаряемости и обогащением жидкого остатка более тяжелыми фракциями, то психрометрическая разность, возникающая при переводе жидкого остатка в аэрозольное состояние - уменьшается. При этом среднее значение психрометрических разностей температур изменяется незначительно. Если же психрометрическая разность температур, возникающая при переводе в аэрозольное состояние анализируемого топлива, уменьшается за счет понижения тем пературы газовых потоков, то это приводит к обогащению жидкого остатка низкокипящими фракциями, и, как следствие, увеличению психрометрической разности температур, возникающей при переводе в аэрозольное состояние жидкого остатка,На чертеже приведена схема стенда для проверки способа определения температур выкипания фракций моторных топлив.Стенд включает газовый эжектор 1, теплообменник 2, испарительную камеру 3, термоэлектрический термометр 4, трубки 5, каппиляр 6 трубку 7, промежуточную емкость 8, газовый эжектор 9, испарительную емкость О, термоэлектрический термометр 11, коммутатор 12, самописец 13 и панель 14 подготовки газа.Анализируемое топливо с постоянной температурой поступает в газовый экектор 1 и теплообменник 2. Посредством газового эжектора 1 топливо переводится в аэрозоль, в поток воздуха, подаваемого непосредственно в испарительную камеру 3. В результате обеспечивается эффективность распыляемого топлива и возникает псикиоэлектричес кий эффект, измеряемый термоэлектрическим термометром 4. В процессе распыления происходит фракционирование, т.е. обогащение аэрозоля высококипящими компонентами. Фракции, перешедшие в паровую фазу, через трубки 5 удаляются из испарительной камеры, а неиспарившиеся частицы аэрозоля в результате укрупнения оседают на дно испарительной камеры. Оседание частиц аэрозоля в камере 3 происходит также и за счет аэродинамических сил, возникающих в процессе истечения потока воздуха через трубки 5. Образовавшийся нг дне камеры 3 жидкий остаток через капилляр 6 по трубке 7 поступает в промежуточную емкость 8. За время движения по трубке 7 остаток приобретает тем пературу, равную температуре анализируемого топлива. Далее остаток посредством газового эжектора 9 переводится в аэрозоль и поступает в испарительную камеру 1 О. Для интенсификации процесса испарения непосредственно в испарительную камеру 10 подается воздух. В результате испарения возникает психрометрический эффект, преобразуемый термоэлектрическим термометром 1 в электрический сигнал.Последний поступает на коммутатор 12, позволяющий подключать к самописцу 13 как по отдельности каждый термоэлектрический термометр, так и соединять последовательно термоэлектрические термометры 4, 11 с последующим подключением их через делитель к самописцу.Самописец содержит три шкалы, отградуированные в температурах выкипания трех различных фракций. Численные значения фракций устанавливаются в процессе градупровки анализатора, реализующего предлагаемый способ.Экспериментально установлено, что в зависимости от конструктивных параметров испарительных камер и расходов газовых потоков можно градуировать шкалы самописца в температурах выкипания любых фракций, лежащий от 50 О/О и выше.Проверка способа определяется на стенде, для которого в результате градуировки аттестованными (методом Энглера) бензи на ми уста tовлена возможность определения температур выкипания 50, 57,5 и 65 О/О фракций. Поэтому шкалы самописца отградуированы в температурах выкипания 50, 57 и 65/, фракции.Для 50 О/, фракции шкалы диапазон составляет 80 -30 С, для 57,5 /, фракции диапазон шкалы составляет 90 -40 С, для 65/о фракции диапазона шкалы составляет 110 - 170 С.Стабилизация расходов газовых потоков, поступающих в эжекторы 1 и 9 и в испарительные камеры 3 и 10 осуществляется устройствами, расположенными на панели подготовки газов 14. Предлагаемым способом анализа проанализированы моторные топлива АИ - 93, Б 91/115, смесь Т 1 и А, Б 95/130. Результаты экспериментальной проверки способа при постоянной температуре газовых потоков представлены в табл. 1.104404 Таблица 1 99 100 50 109 107 57,5 АИ120 122 65 94 96 50 100 100 В 65/130 57,5 108 109 65 93 50 99 100 Б 91/115 101 102 65 124 126 50 Смесь Аи Т138 140 57,5 149 150 Температура выкипания 50% фракции определяется путем подключения к самописцу 13 термоэлектрического термометра 4, температура выкипания 65% фракции определяется при подключении к самописцу термоэлектрического термометра 11, а температура выкипания 5,5% - путем последовательного соединения термоэлектрических термометров 4 и 11, с последующим делением результирующего сигнала на коэффициент, равный двум, и измерения самописцем 13. Результаты, представленные в табл. 1,получены при расходах эжектирующего воз духа 250 л/ч, расходах воздуха в испари тельные камеры 500 л/ч, расстоянии междусоплом эжектора и термоэлементом 50 мм.Анализы проводятся при температуре воздуха и анализируемого топлива равным 299 К. Расход анализируемого топлива 5 мл/ мин.45 Результаты анализов тех же бензинов,но при изменении температуры газовых потоков на 10 С, представлены в табл, 2./115 Оа 12 месь ылении анализируемого топный эффект имеет место при лусуммы псих ро метрических ператур, возникающих при ализируемого топлива и жидиз табл. 1, предлагаемыи спот получить информацию о тем 1 кипания отдельных фракций.табл. 2, то из нее следует, что ихрометрический эффект, возри распылении жидкого остатолучить информацию о темпепания фракций, изменяющуюся я температуры газовых потоируемой жидкости в значительстепени, чем при измерении ческого эффекта, возникаюи спосоо по сравнению с оляет получить информацию выкипания трех различных еньшить влияние на резульизменений температуры гаи анализируемой жидкости. СоставТехредТираж 8ПИ Государствено делам изобретМосква, Ж - 35,П Патент, г. итель В.МихалкинИ. Верес Корре23 Подпиного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная,ктор А. Ильинсное Как видно соб позволяе пературе вь Что касается измеряя пс никающий п ка, можно п ратуре выки от изменен и ков и анализ но меньшей пси хрометри еда ктор А. Шандораказ 5025/30ВНИИп113035,Филиал ПП щего при расп лива. Аналогич измерении по разностей тем распылении ан кого остатка. Предлагаемь известным позв о температурах фра кци й, и ум тат измерения зовых потоков Таблица 2