Способ определения температуры фазовых превращений твердых углеводородов и устройство для его осуществления

 

-Изобретение позволяет повысить чувствительность и достоверность определения температуры фазовых превращений за счет того, что исследуемое вещество в ячейке , состоящей из двух полусферических емкостей , являющихся электродами, измеряющими величину двойного электрического слоя, нагревают на 40-50 К вьипе температуры плавления, охлаждают со скоростью 10 до затвердевания, нагревают со скоростью 0,05 К/мин, с регистрацией температуры и изменения ДЭС. 2 с.п. ф., 4 ил. ю 05 о со ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 01 N 25/02

1)

1-;:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3820330/24-25 (22) 04.12.84 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (71) Грозненский ордена Трудового Красного Знамени нефтяной институт им. акад. М. Д. Миллионщикова (72) Ф. П. Орлов, С. А. Арсеньев и А. П. Гришин (53) 621.275 (088.8) (56) Лобачев Ю.Ю. и др. Известия ВУЗов.

Нефть и газ, 1977, № 6, с. 51 — 56.

Авторское свидетельство СССР № 879420, кл. G 01 25/04, 1981.

„„Я0„„1260792 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ

ТВЕРДЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) .Изобретение позволяет повысить чувствительность и достоверность определения температуры фазовых превращений за счет того, что исследуемое вещество в ячейке, состоящей из двух полусферических емкостей, являющихся электродами, измеряющими величину двойного электрического слоя, нагревают на 40 — 50 К выше температуры плавления, охлаждают со скоростью

1О К/мин до затвердевания, нагревают со скоростью 0,05 К/мин, с регистрацией температуры и изменения ДЭС. 2 с.п. ф., 4 ил.

1260792

Изобретение относится к физико-химическим методам термодиэлектрического анализа твердых углеводородов, в частности определения температуры фазовых превращений, и может быть использовано в различных областях химической промышленности, особенно нефтеперебатывающей.

Цель изобретения — повышение чувствительности и достоверности определения.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 — диаграммы зависимости разности потенциалов двойного электрического слоя (ДЭС) и температуры исследуемого вещества во времени; на фиг.З вЂ” временные диаграммы электрических процессов, сопровождающих фазовое превращение вещества; на фиг.4 — диаграммы фазового превращения парафина Н вЂ” -С2 Н46.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемое вещество, содержащее примесь поверхностно-активного вещества (ПАВ) на уровне 0,01 вес.Я (в основном кислородсодержащие соединения, образующиеся при окислении твердых углеводородов на воздухе), нагревают до температуры на

40 — 50 К выше температуры его плавления, затем осуществляют направленную (радиальную) кристаллизацию расплава за время не более 4 — 5 мин путем создания в расплаве температурного градиента -и охлаждают систему до комнатной температуры.

В результате этого во фронте кристаллизации образуется ДЭС при адсорбции дипольных молекул ПАВ на межфазной границе, разность потенциалов которого увеличивается за счет накопления поляризованных дипольных молекул ПАВ в твердой фазе исследуемого вещества. Изменение возникшего потенциала при плавном повышении температуры исследуемого вещества может служить индикатором его фазового превращения. Нагрев вещества вы?пе температуры его плавления и последующая направленная кристаллизация со скоростью охлаждения ) 10К/мин обеспечивают разрушение ассоциатов ПАВ, предотвращают их повторное образование, этим достигается увеличение чувствительности определения. При работе с особо чистыми веществами чувствительность данного способа повышают добавлением в вещество примеси ПАВ на уровне 0,01 вес.о, например миристиновой кислоты.

Температурный градиент внутри расплава создают путем охлаждения одного из электродов, измеряющих разность потенциалов ДЭС. Далее, производят равномерный нагрев системы в области исследуемого фазового превращения со скоростью не более

0,05К/мин. При этом одновременно регистрируют изменение температуры и разности потенциалов ДЭС во времени. Температуру фазового превращения определяют в момент скачка разности потенциалов ДЭС. Поли5 !

О

55 морфным превращениям и плавлению соответствуют различные по амплитуде изменения разности потенциалов ДЭС.

На фиг.2 представлены временные диаграммы изменения температуры и разности потенциалов ДЭС в области фазового превращения; на фиг.З вЂ” — временные диаграммы электрических процессов при температуре фазового превращения.

Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из нагревательного блока 1, электрометрического измерителя 2, самописцев 3 и 4 для регистрации разности потенциалов ДЭС и температуры исследуемого вещества соответственно, термостата 5, элg-.i (.fpol?,QE 6 и 7 l?,чя 143?черенин электрического сигнала ДЭС, один из которых (наружный 6) заземлен и содержит исследуемое вс,дество, а дру?ой 7 соединен с регистратором ДЭС 2 ч содержит во внутренней части р:,спределитель хладагента, термопары 8, запаянной в кварцевый капилляр, помещенный в исследуемое вещество 9.

Нагревательный блок 1, выполненный в виде адиабатического калориметра с термостатом 5, обеспечивает возможность программируемого повышения температуры с заданной скоростью. Электроды 6 и 7 выполнены из дюралюминия в виде коаксиально расположенных стаканов с полусферическим дном, что обеспечивает направленную — радиальную кристаллизацию одного из них—

7. Заземленный электрод 6 крепится к нагревательному блоку резьбовым соединением, измерительный электрод 7 устанавливается в центрирующем отверстии крышки калориметра.

Плавление, кристаллизацию, охлаждение и нагрев исследуемого вещества проводят в калориметре путем программирования соответствующего температурного режима. При затвердевании расплава межфазная граница твердое вещество — расплав перемещается благодаря температурному градиенту от электрода 7 к электроду 6 в радиальном направлении. При этом . поля многочисленных ДЭС дипольных молекул ПАВ складываются и создают разность потенциалов.

Соотвествующую электрическому полю

ДЭС разность потенциалов измеряют вольтметром типа ВК2 — 16, соединенным с электродом 7 компенсированным кабелем. Изменение разности потенциалов ДЭС и температуры исследуемого вещества во времени регистрируют с помощью самописцев. Таким образом определяют температуру плавления, кристализации и полиморфных превращений исследуемого нефтепродукта.

Прил?ер. Определение температуры полиморфных превращений для нефтяного парафина марки Вз и индивидуального парафина С 2Н46.

Пробу массой 25г помещают во внутреннюю часть заземленного электрода, кало1260792 риметр закрывают крыш кой, устанавливая в нем измерительный электрод и термопару.

Устанавливают температурный режим термостата на 50К выше температуры плавления парафина. По установлении требуемой температуры через измерительный электрод пропускают пары жидкого азота со скоростью, обеспечивающей кристаллизацию парафина в течение 4 — 5 мин. По окончании кристаллизации термостатирование отключают и охлаждают систему до комнатной 1р температуры. После этого повторно включают термостат в режиме программированного увеличения температуры со скоростью не более 0,05 К/мин. В процессе равномерного нагрева вещества регистрируют потенциал ДЭС и термоЭДС термопары. Температуру фазового превращения определяют по резкому скачку потенциала ДЭС, фиксирующему начало структурного изменения кристаллической решетки парафина.

Полиморфным превращениям соответствуют первые (порядка 0,3 — 0,8В) скачки разности потенциалов. Последующий скачок с максимальной амплитудой (порядка 2 — 5В) соответствует плавлению. Температура конца плавления соответствует снижению-разности потенциалов до минимума. 25

На фиг.4 приведены диаграммы фазовых превращений парафина Н-С Н46. Точка

А соответствует полиморфному превращению, точки В и С вЂ” началу и завершению плавления. После обработки кривых для парафина Н-С Н4в получены значения температуры полиморфного превращения 39,8 С и плавления 44,5 С, а для парафина Вз—

36,0 С и 55 С соответственно.

Фор.иула изобретения

1. Способ определения температуры фазовых превращений твердых углеводородов, включающий равномерный нагрев исследуемого вещества, содержащего примесь поверхностно-активного вещества (ПАВ), в области температуры фазового превращения, измерение температуры вещества и разности потенциалов двойного электрического слоя (ДЭС), полученного при направленной кристаллизации исследуемого вещества, и определение искомой величины по резкому изменению хода температурной зависимости разности потенциалов ДЭС, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности определения, исследуемое вещество предварительно нагревают на 40—

50 К выше температуры его плавления, осуществляют направленную кристаллизацию расплава со скоростью охлаждения

) 10 К/мин до его затвердевания, охлаждают систему до температуры, ниже температуры исследуемого фазового превращения, нагревают со скоростью (0,05 К/мин.

2. Устройство для определения температуры фазовых превращений твердых углеводородов, состоящее из нагревательного блока, внутри которого размещены электроды и датчик температуры, и регистраторов, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде коаксиально расположенных стаканов с полусферическим дном, причем внешний из них, предназначенный для размещения образца, заземлен, а во внутреннем, подключенном к регистратору, размещен распределитель хладагента.! 260792 д1 (87 (/

ЕВ1

t C

tg

Риа. 2

d

-1

t /сс

Составитель Т. Титова

Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Заказ 5221!42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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