Способ контроля содержания нефтив водном потоке и устройство дляего осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 01 И 21/28 6 05 0 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 66. 012. 1й 543,862(088.8) Опубликовано 3007,81, Бюллетень 11 о 28Дата опубликования описания Зц 0781 ИностранцыРэймонд Майкл Девайел и Филип Морайс Телор(72) Авторы изобретения Иностранная фирма(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ В ВОДНОМ ПОТОКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ко не Изобретение относится к способамнтроля потока воды на содержание вм загрязняющей нефти и устройствудля осуществления этого способа и мо 5жет применяться на грузовых танкерах,где возникает необходимость откачкиводы из трюмов в течение длительногопериода,Известен способвопределения содер Ожания нефти в потоке жидкости, заключающийся в том, что производят непрерывный отбор пробы которая гомогеяизируется из этого состава беретСя вторичная проба, из которой извлекаетсянефть нефтерастворителем. По объемунефти, извлеченной растворителем,судят о содержании нефти в потоке 11 .Недостатком этого способа является низкая точность определения.20Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется способ контроля содержаниянефти в водном потоке путем непрерывного возбуждения в нем Флюоресцентного излучения, замера ч регистрацииинтенсивности флюоресценции, и устройство, реализующее этот способ, содержащее установленные последовательнопо ходу движения потока воды в сливной трубе блок генерирования флюорес 2центяого излучения и блок замера интенсивности флюоресценцин с усилителем и регистратором интенсивностифлюоресценции 21.Недостатком этих технических решений является низкая точность измерения, обусловленная нестабильностьюФлюоресцентного излучения,Цель изобретения - повыаение эффективности контроля водяного потокаэа счет повьхнения точности измерения,Указанная цель достигается тем,что после замера интенсивности флюоресценции производят отбор дискретныхпроб, в каждую из которых добавляютрастворитель нефти, отделяют от водыраствор нефти, замеряют методом ИК-поглощения степень загрязнения дискретной пробы нефтью, и по полученяым результатам корректируют замеренную интенсивность флюоресценции.Кроме того, устройство дополнительно содержит блок регулирования, одиниз входов которого соединен с регисттратором интенсивности флюоресценции,.связанным через усилитель с выходомблока регулирования, управляющие клапаны, установленные в сливной трубениже точки замера интенсивности флюоресценции, смеситель дискретных пробс растворителем нефти, трубопроводподачи растворителя, подключенный ксмесителю, центрифугу, связанную свыходом смесителя, и анализатор ИКпоглощения, вход которого соединенс выходом центрифуги, а выход - с.другим входом блока регулирования.На фиг. 1 представлена блок-схемастройства, реализующего способ контроля содержания нефти в водном потоке, на фиг. 2 - схема блока измерения интенсивности Флюоресценции.10Устройство состоит из трубопровода 1 сброса загрязненной воды, сливной трубы 2 для отбора контролируемыхпроб с установленными на ней насосом3, блоком генерирования Флюоресцент-15ного излучения, включаюзим эмульсификатор 4, выполненный в виде двух усеченных конусов 5 и б,один иэ которыхнеподвижный (5), а другой вращающийся (6) от мотора 7. Иежду усеченно" 2 Оконическими поверхностями конуса 5 и8 вращающегося усеченного конуса 6имеется кольцевое пространство 9.Далее по ходу потока размещенблок 10 измерения .интенсивности флюоресценции, состоящий иэ пары стеклянных и кварцевых окон 11, лампы 12 спарами ртути, Фильтров 13 и 14 и .Фотоумножителя 15, который связан сусилителем 16, подключенным к регистратору 17 (можно использовать индикатор) и к реле 18 прекращения слива вокружающую среду. Коррекция показанийпроизводится с помощью блока 19 регулирования.Устройство содержит анализатор ди- З 5скретных проб, которые отсекаютсяуправляющими клапанами 20 и 21 ипоступают в смеситель 22, снабженныйлопастной мешалкой 23, и далее в центрифугу 24, приводимую ьо вращение 40двигателем 25. Центрифуга 24 связанас анализатором ИК-поглощения, состоящим из источника 26 ИК-излучения,ячейки 27 с окнами 28 и детектора29. На трубопроводе 1 смонтированотсечной клапан 30 для перекрытия потока и отводной клапан 31, Для сброса потока при закрытом управляющемклапане 20 устройство снабжено перевернутой О-образной трубкой 32, Растворитель нефти поступает в смеситель22 по трубопроводу ЗЗ,Для удобства объяснения работы устройства отрезки трубопровода междуфункциональными блоками обозначены34-37, а клапаны 38-43. ф 35Способ и работа устройства осуществляется следующим образом.Испытуемый поток отбирается изтрубопровода 1 сброса загрязненнойводы при помощи насоса 3 в сливную щ. трубу 2 и далее попадает в эмульсифйкатор 4, в котором этот поток протекает от более узкого конца к болееширокому концу кольцевого пространства 9, определяемого снаружи непод вижной усеченно-конической поверхностью конуса 5 и изнутри усеченноконической поверхностью 8 вращающегося конуса б, приводимого в движение мотором 7. Усеченно-коническаяповерхность 5 и/или усеченно-коническая поверхность 8 могут быть снабжены канавками, которые могут бытьспирально-винтовыми, выступающими вкольцевое пространство 9, с помощьюкоторых увеличивается завихряющее идробящее действия в исследуемом потоке, проходящем через эмульснфикатор 4, и тем самым улучшается в потоке рассеивание нефтяного содержимого.Максимальный размер частиц нефти впотоке, покидающем эмульсификатор,должен составлять пять микрон.После эмульсификатора 4 проба поступает в блок 10 измерения интенсивности флюоресценции.Лампа 12 с парами ртути установлена так, чтобы направлять луч ультраФиолетового излучения через одно иэокон 11 на исследуемый поток, проходящий через блок 10 между окнами 11, афотоумножитель 15 установлен так, чтобы принимать и реагировать на флюоресцентное излучения, возбуждаемое висследуемом потоке в блоке 10 и эмиттируемое через другое окно 11.Фильтр 13, установленный по ходулуча лампы 12, пропускает уэкую полосу длин волн, сосредоточенных у 365 нм,а фильтр 14 перед фотоумножителем 15пропускает длины волн около 400 нм.Центральная линия луча ультрафиолетового излучения, направляемого лампой12 на блок 10, и центральная линияполя зрения элемента Фотоумножителя15 находяится псц прямым углом другк другу, а средняя плоскость блока 10целит прямой угол между двумя центральными линиями пополам.Сигнал Фотоумножителя 15 проходитчерез усилитель 16 к регистратору 17(может быть использован индикатор степени загрязнения воды нефтью),Одновременно с выхода усилителя 16сигнал подается на реле 18, предназначенное для прекращения слива черезтрубопровод 1 в окружающую среду, есливыходной сигнал усилителя показывае 1,что содержание нефти в исследуемомпотоке вьзае заданной величины. Сливзагрязненной воды прекращается послесрабатывания перекрыванием отсечногоклапана 30 в конце трубопровода 1и одновременномоткрывании отводногоклапана 31 из трубопровода 1 в предусмотренное место, например, в запасной резервуар нефтяного танкера (наФиг. 1 нара черных стрелок от реле18 к клапанам 30 и 31).Поток после прохождения черезблох 10 измерения интенсивности поотрезку трубопровода 35 поступает кдвунаправленному управляющему клапану 20, который в обычном из его двух852184 щие от источника 26 инфракрасное излу-.чение, которое не было поглощено нефтяным раствором в ячейке. Чем большеколичество нефти в растворе, тем больше поглощение инФракрасного излучения раствором и меньше количество инфракрасного излучения, детектируемогоустройством 29. Соотношение междупоглощением раствором инфракрасногоизлучения и количеством нефти в растворе является нелинейным. Выход инФракрасного детектора 29, когда онизмеряет инфракрасное поглощение нефтяным раствором, а также выход инфракрасного детектора, когда он для це"лей стандартизации измеряет инфракрасное поглощение чистого растворителя,помещенного для этого в ячеку, подаются оба на регулирующий блок 19,которое преобразует два выхода в определение содержимого нефти в пробеФиксированного объема, извлеченной иэисследуемого потока.Последовательность операций, необходимых для выполнения определениянефти путем процедуры инфракрасного.поглощения, которая обычно должна занимать менее 10 мин, задается блоком19 регулирования, который включаеттаймер, обеспечивающий регулярноеповторение необходимой последовательности. В каждой последовательностипервой операцией может быть операциястандартизации с наполнением ячейки27 растворителем, далее сливаемым.Управляющие клапаны 20 и 21 временноработают на обеспечение из исследуемого потока дискретной пробы воды,загрязненной нефтью, в смеситель 22,трубопровод подачи растворителя склапаном временно открыт, чтобы пропустить в смесительный резервуар фиксированное количество воды, лопастнаямяаалка 23 действует в течение соответствующего отрезка времени: трубопровод с клапаном 41 открыт, пропускаяобразуемую смесь в камеру центрифуги24, которая затем вращается в течение соответствующего периода, эа"медляется и останавливается, трубопровод с клапаном 42 открывается,пропуская содержимое камеры центриФуги 24 в ячейку 27 в отделенномвиде, в котором остается достаточйонефти, но из которого вода и излишек нефти раствора слиты. После того, как инфракрасное поглощение раст"вором в ячейке 27 измерено, открывается трубопровод с клапанами 43 и 39для производства очистки устройства,вслед эа которой трубопроводы с клапанами 43, 41, 38. и 39 перекрываются,и устройство готово для следующегоопределения нефти процедурой инфракрасного поглощения,Как показано линией сигнала междудвумя одиночными белыми стрелками(Фиг. 1), реакция инфракрасного детектора 29 подается в блок 19 регулиположений, изображенном сплошнымилиниями, соединяет трубопровод 35с нижним концом отрезка вертикальноготрубопровода 36, ведущего на своемверхнем конце к второму двунаправленому управляющему клапану 21, которыйобычном из его двух положений, показанном сплошной линией, соединяетотрезок трубопровода 36 со стоком.Если одновременно управляющие клапаны 20 и 21 поворачиваются на 90против часовой стрелки в другие положения, показанные пунктирными линиями, проба из вертикального трубопровода 36 вместе с пробой в каналуправляющиХ клапанов поступает в смеситель 22. Это действие выполняется 5периодически, причем клапаны 20 и 21каждый раз возвращаются в свои первоначальные нормальные позиции немедленно после прохождения интервала,достаточного, чтобы дать возможность 20указанному количеству жидкости протечь в смеситель 22.Когда управляющий клапан 20 закрытдля отбора дискретной пробы, то поток,поступающий по отрезку трубопровода щ35, проходит по перевернутой О-образной трубке 32 в сток в течение определенного времени,Всякий раз, когда действием управляющих клапанов 20 и 21 проба потокаФиксированного объема пропускается всмеситель 22, туда также подается через трубопровод 33 клапаном фиксированное количество тетрахлорэтиленаили другого подходящего нефтерастворителя, после чего содержимое перемешивается лопастной мешалкой 23,После заданного времени перемешивания, достаточного для поглощения,по существу, всей нефти в растворе,содержимое смесителя 22 поступает 40через трубопровод с клапаном 41 вкамеру центрифуги 24 с вертикальнойосью вращения, которая затем приводится во вращение двигателем 25 дотех пор, пока вода и нефтяной раствор не отделятся друг от друга. Двигатель 25 далее замедляется и останавливается, после чего вода оказываетсяв слое, расположенном вьаае нефтяногораствора. 50Иэ центрифуги 24 по трубопроводус клапаном 42 нефтяной раствор занимает пространство ячейки 27 анализатора ИК-поглощения междуокнами 28.Лишняя проба сливается.Через одно из окон 28 ячейки понаправлению другого окна от источника 26 снаружи ячейки, содержащегоинфракрасную лампу и фильтр, приспособленный для пропускания узкойполосы длин волн, сосредоточенной с цент-щром на 3417 нм, на нефтяной растворнаправляется инфракрасное излучение.Снаружи ячейки на другой ее стороненаходятся детектирующие устройства29 инфракрасного излучения, получаю- . црования, который преобразует в течение периода, когда ячейка 24 содержит неФтяной раствор, реакцию укаэанного детектора, принимая в расчетпредыдущую стандартизацию, в процентный отсчет количества неФти в дискретной пробе загрязненной воды,извлеченной из исследуемого потока.Как показано линией Сигнала междудвумя двойными белыми стрелками(фиг 1), выход усилителя 16, т.е.в действительности показываемая степень загрязнения воды нефтью, такжеподается в блок 19 регулирования,который обеспечивает сравнение междуопределением нефти, выполняемым про"цедурой инфракрасного поглощения,и показываемой степеньк; загрязненияводы нефтью по степени флюоресценции,Как показано линией между двумятройными черными стрелками (Фиг. 1)сигнал блока регулирования вводится Щв усилитель 16, расположенный в цеписигнала от фотоумножителя 15 к регистратору 17 (индикаторному устройству), блок 19 регулирует усилениеусилителя 16 в соответствии с указан- дным сравнейием, посредством этогоповторно калибруя или корректируянасколько необходимо .показания регистратора 17 (индикаторного устройства), Таким образом, например, еслисравнение показывает, что в отношении части исследуемого потока процентное содержание нефти, определенноепроцедурой инфракрасного поглоцения,на 5 больше, чем процентное содержание нефти, показанное регистратором17 (индикаторным устройством) относительно той же части исследуемогопотока, то усиление усилителя 16 перерегулируется блоком 19, заставляярегистратор 17 (индикаторное устройство) показывать с этого момента доследующего периодического определения нефти ее процентное содержаниена 5 виве, чем это делалось быв отсутствии перерегулировки усилителя 16.Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить точностьконтроля благодаря повторным калибровкам, которые производятся, какие Обы диапазоны содержания нефти невстречались, и которые автоматически компенсируют какие бы ни моглибыть специальные характеристики устройства и какие-либо изменения параметров или предполагаемых констант фконтроля по способу Флюоресценции,а именно, если блок генерирования флюоресцентного излучения изменяет свою эффективность, следующая повторная калибровка корректирует разницу, которая иначе была бы внесена в контрольные показания. Изменения в типе нефти, которые увеличивают или уменьшают Флюоресценцию, также автоматически компенсируются.формула изобретения1, Способ контроля содержания нефти в водном потоке путем непрерывноговозбуждения в нем Флюоресцентногоизлучения, замера и регистрации интенсивности Флюоресценции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности контроляводяного потока, после замера интенсивности Флюоресценции производят,отбор дискретных проб, в каждую иэкоторых прибавляют растворитель нефти, отделяют от воды раствор нефти,замеряют методом ИК-поглощения степень загрязнения дискретной пробынефтью, и по полученнным результатам корректируют эамеренную интенсивность Флюоресценции.2. Устройство для осуществленияспособа по п,1, содержащее установленные послеДОвательно по ходу движения потока воды в сливной трубеблок генерирования флюоресцентногоизлучения и блок замера интенсивности флюоресценцни с усилителем и регистратороминтенсивности Флюоресценции, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения, устройство дополнительно содержит блок, регулирования, одиниэ входов которого соединен с регистратором интенсивности флюоресценции, связанным через усилитель свыходом блока регулирования, управляющие клапаны, установленные всливной трубе ниже точки замера интенсивности Флюоресценции, смесительдискретных проб с растворителем нефти, трубопровод подачи растворителя,подключенный к смесителю, центрифугу,связанную с выходом смесителя, ианализатор ИК-поглощения, вход которого соединен с выходом центрифуги,а выход - с другим входом блока регулирования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3712118,кл. 73"611 й, опублик, 1973.2. Патент Великобритании 91647312,кл, 6 01 й 21/28, опублик, 16.06.77.852184 Составительор Е. Панп Техред А, Мигунова Корректор Н. Швак каз б 408/9 лиал ППП фПатент",г. Узгород, ул. Проектная Тираж 907 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 3035, Москва, Ж, РПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5