Способ определения температуры выкипания фракций моторных топлив

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВБ1КИПАНИЯ 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. воздух. (Л П-ш Y Лнплазуеное Ю топливо

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU 1104404

ВСЮ G О! N 2514

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO юань ьРь

CO Дь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3582431/18-25 (22) 28.02.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) А. Ю. Азим-заде и Н. Г. Фарзане (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (53) 536.42 (088.8) (56) 1. Арутюнов О. С., Цеймах Б. В. Датчики состава и свойства вещества. М., «Энергия», 1969, с. 9-20.

2. Нефть и газ. Известия ВУЗов, 1979, № 5, с. 77 — 83, (прототип). (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.

1104404

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 (1).

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 тем пературы 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.

Г1реимуществом 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 TopJlHBB 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

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 тем пература 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 BblcoKoKHI1HLLlих фракций, лежащих в диапазоне 50 — 100 /o.

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 разHocTbIo температур и температурой выкипания любой фракции в интервале 50 — 100 /II.

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 темпе1104404

50 ратурами выкипания и объемным процентом выкипающих фракций в узком диапазоне (1Π— 15 объемных Р/р) 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 o6oI.ащению 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 10, термоэлектрический термометр 11, коммутатор 12, самописец 13 и панель 14 подготовки газа.

Анализируемое топливо с постоянной температурой поступает в газовый э>кектор 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 на дне камеры 3 жидкий остаток через капилляр 6 IIo трубке 7 поступает в промежуточную емкость 8. 3а 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 10. Для интенсификации процесса испарения непосредственно в испарительную камеру 10 подается воздух. В результате испарения возникает психрометрический эффект, преобразуемый термоэлектрическим термометром 11 в электрический сигнал.

Последний поступает»а 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 чер ез дел и тел ь к с а мо и и с цу.

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 50Р/р и выше.

Проверка способа определяется на стенде, для которого в результате градуировки аттестованными (методом Энглера) бензи на ми уста новлена возможность определения температур выкипания 50, 57,5 и 65Р/o фракций. Поэтому шкалы самописца отградуированы в температурах выкипания 50, 57 и 65 /р фракции.

Для 50Р/р фракции шкалы диапазон составляет 80 — 30 С, для 57,5Р/р фракции диапазон шкалы составляет 90 — 40 С, для

65 /р фракции диапазона шкалы составляет 110 — 170 Ñ.

Стабилизация расходов газовых потоков, поступающих в эжекторы 1 и 9 и в испарительные камеры 3 и !О осуществляется устройствами, расположенными на панели подготовки газов 14.

Предлагаемым способом анализа проанализированы моторные топлива АИ вЂ” 93, Б! 91/115, смесь Т! и А-72, Б 95/130. Результаты экспериментальной проверки способа при постоянной температуре газовых потоков представлены в табл. 1.!

104404

Таблица1

100

109

107

57,5

АИ-93

120

122

94

50

100

100

В 65/130

57,5

108

109

93

99

100

Б 91/115

57,5

101 1 02

124

126

Смесь

А-72 и Т-1

138

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 испари4о тельные камеры 500 л/ч, расстоянии между соплом эжектора и термоэлементом 50 мм.

Анализы проводятся при температуре воздуха и анализируемого топлива равным

299 К. Расход анализируемого топлива 5 мл/ мин.

4> Результаты анализов тех же бензинов, но при изменении температуры газовых потоков на 10 С, представлены в табл. 2.

1104404

Таблица 2

13

50

А И-93

105

109

57,5

123

122

90

Б 95/130

98

100

57,5

106

109

88

В 91/115

50

99

57,5

104

101

12

115

124

Смесь

Т1 — А-72

135

140

57,5

155

149

Составитель В. Михалкин

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 5025 30 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из табл. 1, предлагаемый способ позволяет получить информацию о температуре выкипания отдельных фракций.

Что касается табл. 2, то из нее следует, что измеряя психрометрический эффект, возникающий при распылении жидкого остатка, можно получить информацию о температуре выкипания фракций, изменяющуюся от изменения температуры газовых потоков и анализируемой жидкости в значительно меньшей степени, чем при измерении пси хрометрического эффекта, возникающего при распылении анализируемого топ40 лива. Аналогичный эффект имеет место при измерении полусуммы психрометрических разностей температур, возникающих при распылении анализируемого топлива и жидкого остатка.

Предлагаемый спосоо по сравнению с

45 известным позволяет получить информацию о температурах выкипания трех различных фра кци й, и уменьшить влияние на результат измерения изменений температуры газовых потоков и анализируемой жидкости.