Способ текущего измерения концентрации нефтепродуктов в воде и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения концентрации нефтепродуктов в промышленных стоках, в воде очистных станций, а также может быть использовано в составе сепарационных установок для текущего контроля за их очистной способностью. По предлагаемому способу сплошную пленку из нефтепродуктов формируют в поле центробежных сил в процессе непрерывной подачи анализируемой воды в одну из совмещенных камер полой трубчатой центрифуги на свободную поверхность воды, при этом в другой камере полой трубчатой центрифуги образуют пленку заданной толщины из непрерывно поступающих в нее отсепарированных нефтепродуктов. Затем пленки из нефтепродуктов в обеих камерах подвергают дискретному ультрафиолетовому облучению, а информацию о текущей концентрации нефтепродуктов получают как результат сравнения и обработки усредненных вторичных дискретных излучений, интенсивность которых определяется толщиной пленки нефтепродуктов, выделенных из объема анализируемой среды и физико-химическими свойствами отсепарированных нефтепродуктов, что обеспечивает уменьшение погрешности измерений, и получение воспроизводимых результатов независимо от продолжительности и условий измерений, 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерении концентрации нефтепродуктов на промышленных предприятиях после очистных станций, а также может быть использовано в составе нефтеводяных сепарационных установок для текущего контроля за их очистной способностью.

Известен способ измерения концентрации нефтепродуктов (патент Японии 44-21956, кл. 113 D 31), основанный на затухании электромагнитных колебаний.

Известно устройство для количественного определения нефтепродуктов в воде (Анализатор суммарного содержания нефти и нефтепродуктов в сточных водах "Волна", ЦНИИТЭИ, "Приборостроение", 1973 г.), содержащий измеритель величины поглощения экстрактом нефти из подлежащей анализу пробы воды инфракрасного спектра поглощения начального излучения.

В силу низкой чувствительности, обусловленной большой погрешностью измерения, данный способ может быть применен для прямых эмульсий с малым содержанием нефтепродуктов.

Недостатком названного устройства является также невозможность его использования для следящих систем контроля за очистной способностью очистных установок.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, реализованный в устройстве для измерения концентрации нефтепродуктов в воде (авт.св. СССР N 750362, МПК 3 G 01 N 27/22, 1980), по которому анализируемая вода подвергается разделению в поле центробежных сил с образованием пленки из нефтепродуктов толщиной, кратной их концентрации в единице объема пробы воды.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является анализатор содержания нефти в воде (авт.cв. СССР N 1038859, МПК 6 G01 N 27/02, 1983), содержащий центрифугу и измеритель электрической емкости.

По данному способу о концентрации нефтепродуктов судят по толщине сплошной пленки нефтепродуктов, выделенной из анализируемой среды, что не позволяет исключить влияние на конечный результат измерений состава и физико-химических свойств нефтепродуктов, их дисперсности и, в конечном итоге, обуславливает высокую погрешность измерений. При содержании в анализируемой среде механических примесей способ не обеспечивает получение воспроизводимых результатов в режиме непрерывного измерения.

В данном устройстве наличие камеры, заполняемой нефтепродуктами, отделенными в центрифуге от анализируемой воды, предполагает измерение концентрации нефтепродуктов по времени заполнения камеры, что не исключает дополнительной погрешности измерения от изменения физико-химических свойств нефтепродуктов. Кроме того, наличие рабочей и сливной камер, сообщающихся посредством узкого зазора в верхней части корпуса, затрудняет работу устройства в присутствии в анализируемой среде механических примесей, а следовательно, и получения воспроизводимых результатов при длительной работе устройства в режиме перерывного измерения.

Изобретение решает задачу создания устройства, обеспечивающего текущее (непрерывное) измерение концентрации нефтепродуктов в воде за счет исключения влияния на конечный результат дополнительной погрешности обусловленных изменением физико-химических свойств измеряемого объекта и в том числе дисперсности нефтепродуктов, механических примесей и газов и получение воспроизводимых результатов независимо от продолжительности работы.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе текущего измерения концентрации нефтепродуктов в воде, по которому анализируемая среда подвергается разделению в поле центробежных сил с образованием сплошной пленки из отсепарированных нефтепродуктов толщиной, кратной их концентрации в единице объема анализируемой воды, сплошную пленку формируют в процессе непрерывной подачи анализируемой воды в одну из двух совмещенных камер полой трубчатой центрифуги выше уровня оси ее вращения на свободной поверхности воды с одновременным образованием пленки известной толщины из отсепарированных нефтепродуктов, непрерывно поступающих в другую камеру трубчатой центрифуги с выводом анализируемой воды вместе с пленкой нефтепродуктов и отсепарированных нефтепродуктов по мере их накопления выше порога перелива из объема соответствующих камер полой трубчатой центрифуги, при этом пленки из нефтепродуктов в обеих камерах подвергают дискретному ультрафиолетовому облучению, а генерируемые пленками дискретные вторичные излучения в спектре видимого света регистрируют и накапливают в течение заданного времени с одновременным исключением излучений, интенсивность которых выше или ниже средних значений за время их накопления, после чего производят сравнение вторичных дискретных усредненных излучений, интенсивность которых определяется толщиной пленки из нефтепродуктов, выделенных из объема анализируемой воды и физико-химическими свойствами отсепарированных нефтепродуктов, с последующей обработкой результатов сравнения вторичных излучений и выдачей информации о текущей концентрации нефтепродуктов.

В присутствии в анализируемой воде растворенных нефтепродуктов, анализируемую воду насыщают минеральными солями, например, NaCI, или дозируют в нее низкокипящие экстрагенты с последующей их отгонкой до образования пленки нефтепродуктов на свободной поверхности воды.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство для текучего измерения концентрации ддддддддддддднефтепродуктов в воде, содержащие центрифугу, дополнительно снабжают двумя источниками ультрафиолетового излучения, светофильтрами и системами оптических линз, двумя фотоприемниками и сумматорами дискретных вторичных излучений, блоком сравнения и блоком обработки вторичных усредненных излучений, прибором цифровой индикации о текущей концентрации нефтепродуктов, а полый ротор трубчатой центрифуги разделен внутренней вертикальной перегородкой на две камеры, в одной из которых размещен трубопровод подвода анализируемой воды, а в другой - трубопровод подвода отсепарированных нефтепродуктов, причем, в каждой камере имеются окна ввода ультрафиолетового излучения и окна вывода вторичного наведенного излучения в спектре видимых длин волн, при этом, каждая камера трубчатой центрифуги по своим торцам имеет сливные отверстия.

Создание в одной из двух совмещенных камер трубчатой центрифуги сплошной пленки из нефтепродуктов, выделенных под действием центробежных сил из поступающей в камеру анализируемой среды на свободную поверхность воды, и непрерывным выводом ее избытка вместе с пленкой нефтепродуктов по мере их накопления выше порога перелива, обеспечивает получение воспроизводимых результатов измерения.

Одновременное формирование в другой камере трубчатой центрифуги пленки заданной толщины, также из непрерывно поступающих в камеру отсепарированных нефтепродуктов, с последующим облучением поверхности этой пленки ультрафиолетовым излучением, обеспечивает генерацию дискретного излучения в спектре видимого света, интенсивность которого зависит только от физико-химических свойств нуфтепродуктов, тогда как интенсивность вторичного излучения, генерируемого в результате дискретного облучения ультрафиолетовым излучением пленки нефтепродуктов, выделенных из объема воды, определяется толщиной пленки, кратной только концентрации нефтепродуктов в воде.

Накопление и суммирование вторичных дискретных излучений производят в течение времени, достаточного для накопления достоверной информации о концентрации нефтепродуктов в анализируемой воде с одновременным исключением излучений, численные значения которых выпадают из среднестатистических.

Информацию о концентрации нефтепродуктов в воде формируют как результат обработки и сопоставления суммированных усредненных излучений, интенсивность которых определяется толщиной пленки нефтепродуктов, выделенных из объема воды, и физико-химическими свойствами отсепарированных нефтепродуктов, исключая таким образом влияние на результат измерения дисперсности нефтепродуктов, механических примесей и газов.

Разделение трубчатой центрифуги на две отдельные камеры, в одной из которых размещен трубопровод подвода анализируемой воды, а в другой - трубопровод подвода отсепарированных нефтепродуктов, позволяет в одной из них формировать пленку из нефтепродуктов, с одновременным поддержанием в другой пленки заданной толщины из отсепарированных нефтепродуктов.

Наличие торцевого перелива обеспечивает непрерывный вывод из камер анализируемых сред по мере их накопления выше порога перелива.

Фотоприемники, сумматоры, блоки сравнения и обработки вторичных усредненных излучений обеспечивают прием, накопление, сравнение и последующую обработку дискретных излучений, интенсивность которых определяется толщиной пленки нефтепродуктов, выделенной из объема анализируемой воды и физико-химическими свойствами самих отсепарированных нефтепродуктов.

Таким образом, совокупность признаков заявляемого устройства обеспечивает исключение влияния на конечный результат измерений физико-химических свойств нефтепродуктов, их дисперсности, содержания в воде механических примесей, газов, а также воспроизводимость результатов в режиме непрерывного измерения концентрации нефтепродуктов в анализируемой воде.

Способ осуществляют следующим образом.

Анализируемая среда непрерывно поступает в одну из камер трубчатой центрифуги, в которой под воздействием центробежных сил на свободной поверхности воды выше уровня оси вращения образуется пленка из нефтепродуктов. Одновременно, в другую камеру трубчатой центрифуги подаются отсепарированные нефтепродукты, которые под воздействием также центробежных сил образуют непрерывно текущую пленку заданной толщины. Пленки из нефтепродуктов в обеих камерах подвергают дискретному облучению ультрафиолетом, приводящим к генерированию пленками нефтепродуктов вторичного, также дискретного излучения в спектре видимого света (вторичный сигнал).

По интенсивности вторичных дискретных излучений и определяют толщину нефтепродуктов, кратную их концентрации в единице объема анализируемой воды.

Интенсивность вторичных дискретных излучений, генерированных пленками известной толщины из отсепарированных нефтепродуктов определяются только их физико-химическими свойствами.

Вторичные дискретные излучения из обеих камер трубчатой центрифуги регистрируют фотоприемниками и накапливают в сумматорах в течении определенного времени, например, 20 с.

Для исключения погрешностей измерений, обусловленных случайными факторами, в сумматорах отфильтровывают те вторичные дискретные излучения, численное значение которых отличается от их средних значений за время накопления.

Усредненные дискретные вторичные излучения из сумматоров передаются в блок сравнения, а затем в блок обработки с последующей выдачей информации о концентрации нефтепродуктов в воде.

На чертеже представлен общий вид устройства, реализующего способ текущего измерения концентрации нефтепродуктов в воде.

Полый ротор 1 трубчатой центрифуги разделен внутренней перегородкой 2 на камеру 3 и камеру 4, в которой соответственно размещены трубопроводы 5 подвода анализируемой воды и трубопровод 6 подвода отсепарированных нефтепродуктов. В камерах 3 и 4 выполнены окна 7 вводов ультрафиолетового излучения и окна 8 вывода наведенных излучений и торцевые сливные отверстия 9. Устройство снабжено источниками ультрафиолетового излучения 10, светофильтрами 11, системами оптических линз 12, приемниками вторичных дискретных излучений 13, сумматорами 14 интенсивности дискретных вторичных излучений, блоком сравнения 15, блоком 16 обработки вторичных излучений, прибором 17 цифровой индикации о текущей концентрации нефтепродуктов в воде.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемая вода по трубопроводу 5 дозируется насосом (на рисунке не показан) в камеру 3 ротора 1 трубчатой центрифуги, при вращении которой на свободную поверхность воды выделяются нефтепродукты в виде сплошной пленки А, и толщина которой определяется только концентрацией нефтепродуктов в воде. При достижении общей толщины слоя воды и отсепарированных нефтепродуктов выше порога перелива, их избыток самовыбрасывается из объема камеры 3 через торцевое сливное отверстие 9. Одновременно, в камеру 4 по трубопроводу 6 подается отсепарированный нефтепродукт, который под воздействием центробежных сил образует пленку заданной толщины В. Избыток пленки отсепарированных нефтепродуктов выводится из объема камеры 4 через торцевое сливное отверстие 9.

Пленки нефтепродуктов в камерах 3 и 4 облучаются дискретным ультрафиалетовым излучением через светофильтры 11 и систему оптических линз 12. Вторичные дискретные излучения через окна 8 воспринимаются фотоприемниками 13 и накапливаются в сумматорах 14 в течении времени, необходимого для накопления информации о концентрации нефтепродуктов в воде, при этом вторичные дискретные излучения, интенсивность которых отличается от их усредненных значений за время накопления в сумматорах 14, из измерения исключаются. Усредненные вторичные дискретные сигналы из сумматоров 14 передаются в блок сравнения 15 и после обработки в блоке 16 выдаются в виде цифрового кода на прибор 17 текущей индикации о концентрации нефтепродуктов в анализируемой воде. Полезный сигнал может быть выдан на самописец, стрелочный прибор или для управления работой очистной установкой.

Формула изобретения

1. Способ текущего измерения концентрации нефтепродуктов в воде, по которому анализируемую воду подвергают разделению в поле центробежных сил с образованием сплошной пленки из нефтепродуктов толщиной, кратной их концентрации в единице объема анализируемой воды, отличающийся тем, что сплошную пленку формируют в процессе непрерывной подачи анализируемой воды в одну из двух совмещенных камер трубчатой центрифуги выше уровня оси ее вращения на свободную поверхность воды с одновременным образованием пленки заданной толщины из отсепарированных нефтепродуктов, непрерывно подаваемых в другую камеру центрифуги с выводом анализируемой воды вместе с пленкой нефтепродуктов и отсепарированных нефтепродуктов по мере их накопления выше порога перелива из соответствующих камер трубчатой центрифуги, при этом пленки из нефтепродуктов в обеих камерах подвергают дискретному облучению ультрафиолетовым излучением, а генерируемое ими дискретное вторичное излучение в спектре видимого света регистрируют и накапливают в течение заданного времени с одновременным источником излучений, интенсивность которых выше или ниже средних значений за время их накопления, после чего производят сравнение вторичных усредненных излучений, интенсивность которых определяется как толщиной пленки нефтепродуктов, выделенных из объема анализируемой воды, так и физико-химическими свойствами нефтепродуктов с последующей обработкой результатов сравнения и выдачей информации о текущей концентрации нефтепродуктов в воде.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при измерении концентрации растворенных нефтепродуктов анализируемую воду насыщают растворимыми солями или дозируют в нее экстрагенты с последующей их отгонкой до образования на свободной поверхности воды пленки из нефтепродуктов.

3. Устройство для текущего измерения концентрации нефтепродуктов в воде, содержащее трубчатую центрифугу, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя источниками дискретного ультрафиолетового излучения, светофильтрами, системами оптических линз, двумя фотоприемниками дискретного вторичного излучения, двумя сумматорами интенсивности вторичного излучения, блоком сравнения, блоком обработки вторичных усредненных излучений, прибором индикации текущей концентрации нефтепродуктов, при этом полый ротор трубчатой центрифуги разделен внутренней вертикальной перегородкой на две камеры, в одной из которых размещен трубопровод подвода анализируемой воды, а в другой трубопровод подвода отсепарированных нефтепродуктов, причем в каждой из камер имеется окно ввода дискретного ультрафиолетового излучения, окно вывода наведенного дискретного вторичного излучения и торцевое сливное отверстие.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2001

(73) Патентообладатель:ООО "ЭКОСОЮЗ" (RU)

Договор № 12220 зарегистрирован 03.04.2001

Извещение опубликовано: 10.08.2001