Способ определения температуры кипения нефтяных фракций и устройство для его осуществления

(19) (1) 4 (51) А,Журавлев чес-едра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Московское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика"(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) 1. Свособ определения температуры кипения нефтяных фракций, заключающийся и том, что непрерыв-.но испаряют пробу анализируемого продукта, формируют капли тяжелого остатка с заданной частотой падения,при изменении частоты падения капельизменяют температуру испарения домомента сравнения частоты падениякапель с заданной частотой, а затем измеряют температуру кипения тяжелого остатка, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения, перед формированием капель тяжелый остаток охлаждают.2. У"тройство для определения тем пературы кипения нефтяных фракций, содержащее технологическую колонку с размещенным в ней теплообменником, охватывающим испаритель, связанный с фотодатчиком, установленным снаружи формирователя капель, расположенного напротив нижнего конца испарителя, в нижней части которого установлена термопара, связанная с вторичным прибором, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным теплообменником, выполненным в виде двух коцентрично установленных труб, внутренняя из ко: торых верхним концом подсоединена к нижнему концу испарителя, а нижний конец внутренней трубы связан с формирователем капель, под которым рас.положен фотодатчик, при этом полость ,внутренней трубки теплообменника связана с полостью технологической колонкиИзобретение относится к области физико-химического анализа, в частности к способам и устройствам для определения температуры кипения нефеяных фракций, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и хииической отраслях проиывленности.Известен способ определения фракционного состава жидких смесей, ос нованнцй на постепенном выкипании дозы анатнвэируемого продукта при атмосферном давлении и измерении температуры паров определенных объемов дистиллята, и устройство для его осу 15 ществления, содержащее .металлическую колбу для исследуемого продукта, нагреватель, териопару, теплообменник для конденсации паров, фотодатчнк, а также блок управления работой уст- Ю ройства Я .Однако указанное устройство является анализатором циклического действяя. Иикл павнего. анализа фракционного состава нефтепродукта состав ляет 35"40 ищем. Устройство не может быть использовано в системе автоматического унраваеавя технологическим процессом. Для автоматического управления процессом необходимо иметь анализатор с иепреривныи выходнымсигналоиеНаиболее близким к предлагаемому является способ определения температуры кипения нефтяных фракций, заключающийся в том, что непрерывно испаряют пробу анализируемого нефтепродукта формируют капли тяжелого остатка с заданной частотой падения, при отююиевии частоты падения капель изменяют температуру испарения до момента сравнения частоты падения капель с задаиныи значением, а затем измеряют теипературу кипения тяжелого остатка 2 .Способ осуществляют устройствои, содержащим колонку, где размещен зиеевиковцй теплоебиенник, охватывающий: трубчатый вертикальный иснаритель, формирователь капель, терио- Ю паруустановленную внутри трубчатого испарителя, фотодатчик и устройство.для автоматического поддержания теплового режима испарителя 2 .Недостатком этого способе и уст ройства является невысокая точность: измерения показателя качества. Это обьясняется следующим. При определении температуры кипения нефтяных фракций известным способом частота падения капель можетотклоняться от заданного значения не эа счет изменения свойств анализируеиого продукта, а эа счет изменения величины капли, вызванного отложениеи частиц кокса на поверхности каплеформирователя, в процессе эксплуатации устройства при высоких температурах. Такии образом, в результате изменения частоты падения капель независимо от изменения свойств анализируемого продукта измеренная температура кипения тяжелого остатка не соответствует истинной температуре кипения анализируемой фракции.Цель изобретения - повьипение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения тем пературы кипения нефтяных фракций, заключающемуся в том, что непрерыв, но испаряют пробу анализируемого продукта, формируют капли тяжелого остатка с заданной частотой падения, при изменении частоты падения капель изменяют температуру испарения до момента сравнения частоты падения капель с заданной частотой, а затем измеряют температуру кипения тяжелого остатка перед формированием капель тяжелый остаток охлаждают.Поставленная цель достигается теи, что устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее технологическую колонку с размещенным в ней теплообменником, охватывающим испаритель, связанный с фотодатчиком, установленным снаружи формирователя капель, расположенного напротив нижнего конца испарителя, в нижней части которого установлена терионара, связанная с вторичнци прибором, снабжено дополнительныи теплообменником, выполненный в виде двух концентрично установленных труб, внутренняя из которых верхним концои подсоединена к нижнему концу испарителя, а нижний конец внутренней трубы связан с форииро" вателеи капель, под которым расположен фотодатчик, при этом полость внутренней трубки теплообменннка связана с полостью технологической колонки.На чертеже представлена схема устройства для осуществления пред. лагаемого способа.Устройство состоит иэ технологической колонки 1, регулирующего устройства 2, дозирующего .насоса 3 и вторичного прибора 4. Внутри технологической колонки установлен вертикальный испаритель 5, оканчивающийся электрическими выводами 6, а в 1 О нижней части испарителя помещена термопара 7. Испаритель 5 охвачен змеевиковым теплообменником 8. В сферической части технологической колонки 1 закреплены штуцер 9 для 15 вывода дистиллята и дополнительный теплеобменник для охлаждения тяжелого остатка. Последний выполнен в ,гвиде двух концентрично расположенных труб 10 и 11. Внутренняя труба 10 20 верхним концом оканчивается воронкой 12, подсоединенной к нижней части иснарителя 5, а на ее нижнем концезакреплен формирователь 13 капель, под которым расположен фотодатчик. И Верхний конец. наружной трубы 11 до" волнительного теплообменника введей во внутреннюю полость технологической ,колонки 1.Фотодатчик состоит иэ осветителя30 14 и фотодиода 15, который соединен электрически с регулирующим устройством 2, с выхода последнего сигнал поступает к выводам 6 испарителя 5.Устройство работает следующим об- З 5 разом.Аналнэируемюй продукт потока одно:временно подается на дозируюший насос 3 и дополнительный теплообменник. С доэирующего насоса 3 продукт с по- щ стоянным расходом подводится к технологической колонке 1 на эмеевиковый теплообменник 8, с которого он поступает на вертикальный испаритель 5. 45Продукт с;дополнительного теплообменника возвращается в технологическую линию. Проба, стекая пленкой по испарителю 5, частично испаряетсн, ,пары конденсируются и в виде дистил- б лята через штуцер 9 выводятся из технологической колонки 1. Неиспарив. шаяся часть - тяжелый остаток - , стекает в воронку 12 дополнительного теплообменника, Тяжелый остаток, у проходя через дополнительный теплообо менник, охлаждается до 60-100, С и поступает на формирователь 13 капель, в котором формируются капли определенной величины. Сформированные капли, пересекая луч осветителя 14, вызывают на.фотодатчике 15 электрический сиг- . нал,пропорциональный частоте капель. Этот сигнал подается на регулирующее устройство 2где сравнивается с сигналом задания, определяющим соотношение дистиллята н тяжелого остатка.При равенстве сигналов с фотодиода 15 и задания регулирующее устройство 2 поддерживает режим испарения неизменным, при этом частота падения капель остается постоянной, что свидетельствует о том, что анализируемый продукт не меняет свои свойства. При изменении качества анализируемого продукта нарушается соотношение тяжелого остатка и дистиллята, что приводит к отклонению частоты падающих капель. Величина сигнала с фото- диода 15 отличается от сигнала эадаиия, при их сравнении появляется сигнал рассогласования, который поступает на регулирующее устройство 2. Последнее, изменяя напряжение на испаритель 5, воздействует на тепловойрежим испарения в том направлении, чтобы восстановить прежнее соотношение дистиллят - тяжелый остаток и привести частоту падения капель к заданной величине. 11 ри достижении частоты падающих капель заданного значения сигнал рассогласования станет равен нулю, регулирующее устройствоекратит изменение напряжения на парителе, наступит установившийся- . режим работы анализатора. В момент установившегося режима термопара 7 измеряет температуру тяжелого остатка, результаты измерения регистрируются на вторичном приборе 4.Режим испарения исследуемого продукта выбирается таким, чтобы показания анализатора соответствовали температуре кипения заданного нроцента отгона при определении фракционного состава этого продуктав лабораторных условиях по методике ГОСТ 2177-82.Способ определения температуры кипения нефтяных фракций на потоке осуществляется следующим образом.Пробу нефтяной фракции из потока (например, дизельное топливо) с постоянным расходом 1,5-1,8 л/ч нагревают до 300-360 С (в зависимости от контролируемого показателя качества). Нагретый продукт частично испаряется,а неиспарившаяся часть тяжелый остаток - охлаждается до 60-100 С. При указанной темпе, ратуре не происходит разложения, органических веществ нефтепродукта, а следовательно, не наблюдается процесс отложения частиц " кокса на поверхности формирователя капель. Охлажденный тяжелый остаток формируется в капли с заданной частотой порядка 1201 1 капель в ми- нуту для дизельного топлива). При этой заданной частоте падения капель температура кипения тяжелого , остатка соответствует температуре кипения анализируемой Фракдии, определяемой в лабораторных условиях по методике ГОСТ 2177-82, т.е. параметру качества анализируемого продукта.Прн отклонении частоты падения капель от заданной величины, что свидетельствует об изменении качества продукта, изменяют температуру нснарителя до момента сравнения частоти падения капель с заданньж значением,В момент установившегося теплового режима измеряют температуру кипе ния тяжелого остатка, котораяхарактеризует качество анализируемого продукта.Использование предлагаемого способа и устройства для его осущест 1 ф вления позволяет повысить точностьопределения температуры кипения нефтяных Фракций по сравнению с прототипом и базовым объектом - анализатором температуры кипения светлых нефтепродуктов типа АКТК.Повышение точности определениятемпературы кипения нефтяных фракцийдостигается за счет охлаждения тяжелого остатка до температуры 60100 С, что исключает возможностьотложения частиц кокса на поверхнос.и Формирователя капель, тем самым.частота падения капель, характеризуйщая температуру кипения Фракций, бу- О дет зависеть только от изменениякачества анализируемого продукта.