Устройство для определения концентрации нефти (нефтепродуктов) в воде

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 80( А 1 131 С 05 Э гЦОО 1)5 С ЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСНОМ т 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ЖНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 1206698, кл. С 01 0 31/02,1984.Паспорт на концентратомер.нефти судовой КНСЛ, 1 Е 2.840.746.ПС, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕФТИ (НЕФТЕПРОДУКТОВ) В ВОДЕ(57) Изобретение относится к анализу жидких сред, а более конкретно к устрой ствам, обеспечивающим измерение концен рации нефти (нефтепродуктов) в сливаемых водах, а,также может быть использовано при определении малых концентраций нефти на станциях подготовки питьевой и технической воды и для контроля заг рязнения нефтью открытых водоемов. Пелью изобретения является повышение точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде. В состав устройства входят фильтр механической очистки отбирае мой пробы, насосдозатор 2 отбираемой пробы, двухходовой электромагнитный клапан 3, смеситель 4, дренаж 5, двух кодовой электромагнитный клапан 6, регенератор 7, насос-дозатор 8 раст ворителя, эталонная кювета 9, рабочая кювета 10, электромагнитный клапан 11, Е НК-анализатор 12, блок 13 измерений, электронный блок 14. 3 нл.С:Изобретение относится к области анализа жидких сред, а именно к устройствам, обеспечивающим измерение. концентрации нефти (нефтепродуктов) в сливаемых водах, и может быть исполь эовано при определении малых концентрации нефти на станциях подготовки питьевой и технической воды и для контроля загрязнения нефтью открытых водоемов.Целью изобретения является повышение точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде.На Фиг,1 показана принципиальная схема устройства для определения концентрации нефти в воде; на фиг. 2 устройство для подготовки пробы к анализу; на фиг. 3 -блок-схема электронного блока, 20Устройство для определения концент- рации нефти в воде (фиг. 1) содержит установленный на входе устройства фильтр 1 механической очистки отбираемой пробы, который имеет выходы на 5 насос-дозатор 2 пробы и сброс для избытка, Дозатор 2 имеет выход на двухходовой электромагнитный клапан 3, который гидравлически имеет выходы в смеситель 4 и дренаж 5. Электромагнитный двухходовойклапан 6 также. имеет выходы на устройство (смеситель) 4, в регенератор 7 и на насос-дозатор 8 растворителя. Эталонная кювета 9 гидравлически соединяет регенератор 7 З 5 . с .насосом-дозатором 8, а рабочая кювета 10 соединяет через электро" магнитный клапан 11 смеситель 4 с регенератором 7, Электрические выводы ИК-анализатора 12, соответствующие 4 р сигналам рабочей 10 и эталонной 9 кювет, имеют связь с блоком 13 измерения, который электрически связан с электронным блоком 14. Клапаны 3,6, и 11 переключения направления 45 потоков проб и растворителя имеют электрическую связь с электронным блоком 14.Устройство для подготовки пробы к анализу (фиг,2) состоит из резернуара-корпуса 15, внутри которого в скользящей опоре 16 установлена трубка 1.7 закрепленная на внутреннем дне 18 стакана 19. Наружное дно 20 стакана 19 имеет патрубок 21, через который проходит трубка 22, при этом патрубок установлен в опорах-направляющих и связан с приводом 23. Трубка.22 в верхней части имеет два входных патрубка для входа растворителя 24 и водонефтяной пробы 25 и выход в основании корпуса 15, Трубка 17 имеет гидравлическую связь со спиралеобразными трубками 26, которые расположены одна над другой и сдвинуты в горизонтальной плоскости одна относительно другой. Между корпусом 15 и стаканом 19 установлен полый цилиндр 27, в нижней части которого, обращенного к основанию корпуса, имеется ряд отверстий, Наружная поверхность внутреннего дна 18 покрыта пористой пленкой 28 из ПТФЭ, а наружное дно 20 имеет отверстие 29. Корпус 15 в верхней части имеет сливное отверстие 30. В основании корпуса 15 установлен .патрон 31, заполненный силикагелем и имеющий задвижку 32. На внутренней ,поверхности стакана имеются ребра 33,а на. основании корпуса углубление 34с отверстием для связи гидравлическойс клапаном 3 сброса остатка водыпосле измерения или при прбфилактике.В состав электронного блока 14входят задатчик 36 времени, устройство 37 обработки сигналов, устройство 38 управления клапанами и устройство 39 индикации,Устройство работает следующим образом.Водонефтяная смесь поступает в фильтр 1, где происходит ее очистка от всевозможных механических включений (песок, ржавчина, частицы Флоры и фауны), избыток сливается в дренаж 5, а необходимая доза забирается насосом-дозатором 2 и через нормально открытый двухходовой клапан 3 поступает в смеситель 4, туда же через нормально открытый электромагнитный клапан 6 насосом-дозатором 8 из регенератора 7, через эталонную кювету 9 подается порция растворителя. По патрубку 24 растворитель, а по патрубку 25 порция водонефтяной смеси поступают в трубку 22 и сливаются в корпус 15После дозировки определенного количества растворителя, который оседает на дне корпуса 15,так как его удельный вес 1,59 г/см автоматически клапан 6 переводит поток растворителя в регенератор 7 и происходит его циркуляция по кругу -регенератор 7-эталонная кювета 9-носос-дозатор 8-клапан 6-регенератор 7. Включается при вод 23 и продолжается подача водонефтяной пробы насосом 2 через клапан 35 159439по патрубку 25 в корпус 15. Интенсивное перемешивание растворителя с водо.нефтяной смесью вызывает экстракцию,этому способствует перемещение всегостакана с ребрами, а также спирале-:образных трубок 26, свободные концыкоторых закрыты сеткой. При вращениисмесь растворителя с водонефтянойпробой поднимается по трубкам 26,попадает под напором в трубку 17 идалее на поверхность дна 18. Поскольку дно изготовлено из сетки и покрытопленкой из пористого ПТфЭ, то водане смачивает пленку и под действиемцентробежных сил поднимается по параболической поверхности и через отверстия 29 сливается в пространство,образованное между внутренней поверхностью цилиндра 27 и внешней стороной 20стакана 19, далее через отверстия внижней части цилиндра 27 вода переходит в пространство между корпусом 15и цилиндром 27, накапливается и подостижению уровня сливного отверстия 2530 уходит в дренаж. Растворитель, поглотивший нефть, в процессе перемешивания в корпусе 15, трубках 26 и 17,попав на поверхность пленки 28, смачивает ее и фильтруется. вновь попадая 30в корпус 15, где вновьпроисходитэкстракция с новыми порциями водонефтяной смеси. Процесс длится заданноеоператором в автоматическом режимевремя. При этом в процессе экстракции занят определенный объем растворителя, который остается постоянными не уносится. Мелкие частицы растворителя, которые уносятся водой через, отверстия 29, попав в зазоры цилиндра27, который выполняет роль успокоителя, так как жидкость практически стоит в зоне между корпусом и цилиндром,под действием силы тяжести опускаютсяна дно, увлекаются подвижными органами и вступают в экстракцию вновь ивновь. Останавливается привод 23 ипосле некоторого времени открываетсязадвижка 32 и растворитель поступаетв силикагелевый патрон 31, поступает у 0автоматически сигнал на открытие клапанов 11 и растворитель поступает врабочую кювету 10, где происходит егофотометрирование. Аналоговые сигналы,полученные от рабочей и эталоннойкювет ИК- анализатора 12,сравниваютсяи обрабатываются в блоке 13 измерения,по их разности определяется истиннаяконцентрация нефти в воде. Результат 5 6высвечивается на индикаторе цифрового вольтметра Из рабочей кюветы раство ритель, поглотивший нефть, поступает в регенератор 7, где очищается от нефти при прохождении через мелкодисперсный активированный уголь.При переключении прибора в режим измерения малых концентраций вначале необходимо с помощью задатчика 36 времени задать определенное время, в течение которого дозатором 2 подается исходная проба в смеситель 4, так как производительность насоса-дозато ра постоянная и равна 1 см /с, то объем пробы, поступившей в смеситель 4, пропорционален времени, заданному задатчиком, поэтому шкала задатчика может быть проградуирована в единицах объема , .Сигнал от задатчика пос" тупает в устройство 37 обработки сигналов и в устройство 38 управления клапанами. При этом в момент начала отсчета времени от устройства 38 управления клапанами выдается сигнал на клапаны 6 и 3 они открываются и через них проба и растворитель начина ют поступать в смеситель 4, привод которого включается с помощью устройства 38. После подачи одной порции растворителя от устройства 38 выдается команда на переключение клапанов и поток растворителя направляется в регенератор 7. По истечении времени, заданного задатчиком 36, устройством 38 выдается команда на закрытие клапана 3. Ча это время одной порцией растворителя в смесителе 4 проэкстрагировано определенное количество порций пробы и соответственно возросла концентрация нефти в растворителе. В этот же момент по команде устройства 38 открывается клапан 11 и растворитель с нефтью направляется в рабочую кювету ИК-анализатора, аналоговый сигнал, соответствующий измеренной концентрации, от измерительного: блока 13 поступает в устройство 37 обработки сигналов, где он делится на величину объема пробы, прошедшей за это время через прибор, и таким образом определяется истинная концент-, рация нефти в исходной пробе, результат высвечивается на цифровом индикаторе 39. После этого прибор автоматически переводится в режим промывки,т.е. клапан 3 закрыт, клапаны 6 и 11 откры ты и через смеситель 4 циркулирует только растворитель. После окончанияпромывки прибор готов к новому измерению.Кроме тогопредусмотрен режимИзмереня высоких концентрации (свьппе100 млн). В этом случае при соответСтвующем переключении задатчика происХодит обработка одной порции пробыНесколькими порциями растворителя, врезультате концентрация уменьшаетсяпосле измерения, аналогично сигнал(брабатывается с помощью устройства37 и на индикаторе высвечивается истинная концентрация. В исходное положение прибор после измерения возвра"пается автоматически.П р и м е р, Для получения точногоанализа в рабочую кювету ИК-анализатора достаточно залить 3 смфрастворителяпредварительно дважды промыв кювету, 20т.е. достаточно 10 см , Насос-дозаторь51 астворителя за 1 с выдает 0,5 смза 2 с отдозировано 10 см раствориеля, после чего клапан 6 переключаетастворитель в регенератор 7, а насос 25одачи пробы продолжает работать.Цоскольку в диапазоне 20-50 млн,Прибор работает, отвечая точности гонеобходимо "малую" концентрацию подогНать под эту величину. Оператор приблизительно знает ожидаемую концентрацию и задает время работы насосаозатора пробы воды.Например, ожидаемая проба порядка(,1 млн тогда, чтобы получить врастворителеобъемом 10 смэ концентрацию в 20 млн , где можно с большойточностьюопределять концентрацию нефти в воде, необходимо чтобы насосподал 200 см з водонефтяной пробы. 40Если учесть, что насос за 1 с подаетсмпробы, то через 2000 с насосотключается. 2000 смз за 200 с проЭкстрагируется в устройстве, послечего растворитель через клапан попада 3 т в измерительную кювету.-(Если концентрация более 50 млн,или менее 10 млн -,тогда вводитсякорректировка оператором по времени.50дозирования водонефтяной смеси, соответсвеино уменьшается в 2 3 разаили увеличивается в 23 раза времяработы насоса подачи пробы. Объемкорпуса 15 равен 200 см, три спиралеоб/ 55разные трубки с внутренним диаметром4 мм, диаметр трубки 17 равен 5 мм, Входная трубка 22 с диаметром (внутренний),2 мм,Двигатель АВЕМ=1800 и 3600 об/минПленка Фторопластовая, толщина ,0,5 мм,коэффициентпористости 20-50 ., размер пор 2-10 мкм. Внутренний диа-метр корпуса бО мм, высота корпуса 80 мм. Выходные отверстия 29 диаметром 3 мм и шесть ребер с отверстиями, симметрично расположенными на поверхности стаканаПрибор КНСЛ (базовый объект) с диапазоном измерения концентрации-(нефти 0-100 млн, практически до 10 мпн;" не измеряет, так как точность его 10 млй;(,поскольку на эту точность рассчитана электрическая схема и все элементы прибора.В КНСЛ насосы-дозаторы подают порции растворителя и водонефтяной пробы в смеситель,далее на раздели(тель и непосредственно в измерительную кювету, те. каждую секунду новые порции (очищенного) растворителя смешиваются с новыми порциями пробы . и на анализ идет концентрация, которая содержится в пробе.Предлагаемое устройство позволяет определять концентрацию нефти в воде от 0,01 до 10 млн-.Формула изобретенияУстройство для определения концентрации нефти (нефтепродуктов) в воде, состоящее из Фильтра механической очистки отбираемой пробы, насосовдозаторов отбираемой пробы и растворителя, смесителя, ИК-анализатора с рабочей и эталонной кюветами, блока измерений, электронного блока, электромагнитного клапана. первого двух- ходового электромагнитного клапана, причем выход ИК-анализатора электрически соединен через блок измерений с электронным блоком, первый выход рабочей кюветы через электромагнитный клапан соединен с первым входом смесителя, вход насоса-дозатора раство-рителя соединен с выходом эталонной кюветы ИК- анализатора, второй выход рабочей кюветы соединен с первым входом регенератора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде, в его состав дополнительно введенвторой двухходовой электромагнитный клапан, а смеситель состоит из подвижного стакана с двойным дном уста1594395 8 17 22 новленным открытой частью к основаниюкорпуса, причем стакан имеет наружноедно с входным патрубком, связанным сприводом, по оси симметрии которогопроходит сквозная трубка, а внутреннее дно имеет вогнутую форму с отверстиями и закрыто фильтрующим материалом из пленки пористого фторопластаи соосно установленную трубку внутри 1 рстакана, к которой в свою очередьподсоединены по крайней мере три трубки, установленные по спирали и сдвинутые одна относительно другой, свободные концы которых имеют расширения изакрыты сеткой, при этом между корпусом и подвижным стаканом с зазоромустановлен дополнительный цилиндр,первый, второй и третий выходы которого соединены с первым, вторым и дотретьим входами смесителя, второй итретий входы которого соединены черезпервые входы первого и второго двухходовых электромагнитных клапановсоответственно с выходами насосовдозаторов отбираемой пробы и растворителя, выход фильтра механическойочистки отбираемой пробы соединен свходом насоса-доватора отбираемойпробы, второй выход первого двухходового электромагнитного клапана соединен с выходом фильтра механическойочистки отбираемой пробы в дренаж,второй выход второго двухходовогоэлектромагнитного клапана соединен свторым входом регенератора, выходкоторого соединен с входом эталоннойкюветы ИК-анализатора, выход которойсоединен с входом насоса дозаторарастворителя.1594395 Составитель А.Ф.Пруско Техрер М.Ходанич орректор С, Чер Редак обкова Производственно-издательский комбинат "Патент" жгород, ул. Гагарина Заказ 2823 Тираж 516 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5