Устройство для определения концентрации нефти (нефтепродуктов) в воде

 

Изобретение относится к анализу жидких сред, а более конкретно к устройствам, обеспечивающим измерение концентрации 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 загрязнения нефтью открытых водоемов. Целью изобретения является повышение точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде. В состав устройства входят фильтр механической очистки отбираемой пробы, насос-дозатор 2 отбираемой пробы, двухходовой электромагнитный клапан 3, смеситель 4, дренаж 5, двухходовой электромагнитный клапан 6, регенератор 7, насос-дозатор 8 растворителя, эталонная кювета 9, рабочая кювета 10, электромагнитный клапан 11, ИК-анализатор 12, блок 13 измерений, электронный блок 14. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g)5 G 01 N 21/31,,С 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ЖНТ СССР

1 .(2f) 4210362/23 26 (22) 16. 12, 86 (46) 23.09 .90. Бюл. М 35 (71) Тбилисское научно-производствен ное объединение "Аналитприбор" (72) К.С. Ляпин, А.В, Мирзоян и К.А. Вартанов (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1206698, кл. С 01 N 31/02,1984.

Паспорт на концентратомер.нефти судовой КНС-201Л, 1Е2.840.746.ПС. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕФТИ (НЕФТЕПРОДУКТОВ) В

ВОДЕ (57) Изобретение относится к анализу жидких сред, а более конкретно к устройствам, обеспечивающим измерение концент- рации нефти (нефтепродуктов) в сливаемых

-SU 15943 5 А1

2 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.

1,елью изобретения является повышение точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде. В состав устройства входят фильтр механической очистки отбирае мой пробы, насос«дозатор 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, ®

НК-анализатор 12, блок 13 измерений, электронный блок 14. 3 ил.

С:

1594395

Изобретение относится к области анализа жидких сред, а именно к устройствам, обеспечивающим измерение. концентрации нефти (нефтепродуктов) .5 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.. 20

Устройство 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 двухходовой клапан 6 также . имеет выходы на устройство (смеситель) 4, в регенератор 7 и на насос-дозатор

8 растворителя. Эталонная кювета 9 гидравлически соединяет регенератор 7 З5 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 4р 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 резер» 5р нуара-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 э том 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 t5. 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 34 с отверстием для связи гидравлической с клапаном 3> сброса остатка воды после измерения или при прбфилактике.

В состав электронного блока 14 входят 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

15 ° После 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 3

5 159439 по патрубку 25 в корпус 15. Интенсивное перемешивание растворителя с водо. нефтяной смесью вызывает экстракцию, этому способствует перемещение всего стакана с ребрами, а также спирале-: образных трубок 26, свободные концы которых закрыты сеткой. При вращении смесь растворителя с водонефтяной пробой поднимается по трубкам 26, попадает под напором в трубку 17 и далее на поверхность дна 18. Посколь ку дно изготовлено из сетки и покрыто пленкой из пористого ПТФЭ, то вода не смачивает пленку и под действием центробежных сил поднимается по пара» болической поверхности и через отверстия 29 сливается в пространство, образованное между внутренней поверхностью цилиндра 27 и внешней стороной 20 стакана 19, далее через отверстия в нижней части цилиндра 27 вода переходит в пространство между корпусом 15 и цилиндром 27, накапливается и по достижению уровня сливного отверстия 25

30 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 30 в корпус 15, где вновь происходит экстракция с новыми порциями водонефтяной смеси. Процесс длится заданное оператором в автоматическом режиме время. При этом в процессе экстракции занят определенный объем растворителя, который остается постоянным и не уносится. Мелкие частицы растворителя, которые уносятся водой через отверстия 29, попав в зазоры цилиндра 4о

27, который выполняет роль успокоителя, так как жидкость практически стоит в зоне между корпусом и цилиндром, под действием силы тяжести опускаются на дно, увлекаются подвижными органа- 45 ми и вступают в экстракцию вновь и вновь. Останавливается привод 23 и после некоторого времени открывается задвижка 32 и растворитель поступает в силикагелевый патрон 31, поступает gp автоматически сигнал на открытие клапанов 11и растворитель поступает в рабочую кювету 10, где происходит его фотометрирование. Аналоговые сигналы, полученные от рабочей и эталонной кювет ИК- анализатора 12,сравниваются и обрабатываются в блоке 13 измерения, по их разности определяется истинная концентрация нефти в воде. Результат.

5 6 высвечивается 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. Эа 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 автоматик чески переводится в режим промывки,т.е. клапан 3 закрыт, клапаны 6 и 11 откры» ты и через смеситель 4 циркулирует только растворитель. После окончания

1594395 промывки прибор готов к новому измерению.

Кроме того,.предусмотрен режим

Измерения высоких концентрации (свьппе

100 млн„). В этом случае при соответСтвующем переключении задатчика происХодит обработка одной порции пробы несколькими порциями растворителя, в езультате концентрация уменьшается после измерения, аналогично сигнал

Обрабатывается с помощью устройства

37 и на индикаторе высвечивается ис тинная концентрация. В исходное положение прибор после измерения возвра" п ается автоматически.

Пример. Для получения точного анализа в рабочую кювету ИК-анализатофа достаточно залить 3 см растворителя,, цредварительно дважды промыв кювету, 20

j .å. достаточно 10 см . Насос-дозатор з

3 фастворителя за 1 с выдает 0,5 см з а 2 с отдозировано 10 см раствориеля, после чего клапан 6 переключает астворитель в регенератор 7, а насос 25 одачи пробы продолжает работать.

Цоскольку в диапазоне 20-50 млн, Прибор работает, отвечая точности го необходимо малую" концентрацию подогнать под эту величину. Оператор при- 30 близительно знает ожидаемую концентрацию и задает время работы насоса озатора пробы воды.

Например, ожидаемая проба порядка

5,1 млн,,,, тогда; ;чтобы получить в растворителе объемом 10 смэ концентрацию в 20 млн,, где можно с большой точностьюопределять концентрацию нефти в воде, необходимо чтобы насос подал 200 см > водонефтяной пробы. 40

Если учесть, что насос за 1 с подает

1 см пробы, то через 2000 с насос отключается. 2000 смз за 200 с проэкстрагируется в устройстве, после чего растворитель через клапан попада-45 ет в измерительную кювету.

-(Если концентрация более 50 млн, или менее 10 млн -,тогда вводится корректировка оператором по времени .50 дозирования водонефтяной смеси, соответсвеино уменьшается в 2 3 раза или увеличивается в 2«3 раза время работы насоса подачи пробы. Объем корпуса 15 равен 200 см, три спиралеоб- .

/ 55 разные трубки с внутренним диаметром

4 мм, диаметр трубки 17 равен 5 мм. Входная трубка 22 с диаметром (внутренний), 2 мм.

Двигатель АВЕ-4M=1800 и 3600 o5/èèí

Пленка фторопластовая, толщина .;0,5 мм,коэффициент пористости 20-50, I размер пор 2-10 мкм. Внутренний диа- метр корпуса 60 мм, высота корпуса

80 мм. Выходные отверстия 29 диаметром 3 мм и шесть ребер с отверстиями, симметрично расположенными на поверхности стакана °

Прибор КНС-201Л (базовый объект) с диапазоном измерения концентрации

-1 нефти 0-100 млн, практически до

10 мпн," не измеряет, так как точность его 10 млй;,поскольку на эту точ: ность рассчитана электрическая схема и все элементы прибора.

В КНС-201Л насосы-дозаторы подают порции растворителя и водонефтяной пробы в смеситель,далее на раздели тель и непосредственно в измерительную кювету, т ° е. 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 изобретения

Устройство 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 двухходового 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 повьппения точности измерения малых концентраций нефти (нефтепродуктов) в воде, в его состав дополнительно введен второй двухходовой электромагнитный клапан, а смеситель состоит из подвижного стакана с двойным дном уста3594395

17

И

И

19

16 с новленным открытой частью к основанию корпуса, причем стакан имеет наружное дно с входным патрубком, связанным с приводом, по оси симметрии которого проходит сквозная трубка, а внутреннее дно имеет вогнутую форму с отверстиями и закрыто фильтрующим материалом из пленки пористого фторопласта и соосно установленную трубку внутри стакана, к которой в свою очередь подсоединены по крайней мере три трубки, установленные по спирали и сдвину» тые одна относительно другой, свободные концы которых имеют расширения и закрыты сеткой, при этом между корпусом и подвижным стаканом с зазором установлен дополнительный цилиндр, первый, второй и третий выходы которого соединены с первым, вторым и третьим входами смесителя, второй и ! третий входы которого соединены через первые входы первого и второго двухходовых электромагнитных клапанов соответственно с выходами насосовдозаторов отбираемой пробы и растворителя, выход фильтра механической очистки отбираемой пробы соединен с входом насоса-доватора отбираемой пробы, второй выход первого двухходового электромагнитного клапана соединен с выходом фильтра механической очистки отбираемой пробы в дренаж, второй выход второго двухходового электромагнитного клапана соединен с вторым входом регенератора, выход которого соединен с входом эталонной кюветы ИК-анализатора, выход которой соединен с входом насоса дозатора растворителя.

Составитель A.Ô.Ïðóñêîaöoâ

Техрец М.Ходанич Корректор С, Черни

Редактор Н.Бобкова

Заказ 2823 Тираж 516 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101