Способ определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций

Изобретение относится к области контроля свойств углеводородов и касается способа определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций. Способ включает в себя определения цветовой характеристики координаты красного цвета, линейно коррелирующей с температурой вспышки в закрытом тигле. Координата красного цвета RsRGB определяется в колориметрической системе sRGB в растровом графическом редакторе по фотоизображению нефтяной масляной фракции, помещенной в прозрачную кювету и освещенной люминесцентной лампой. Температура определяется по формуле Т=278-0,6678⋅RsRGB, где Т - температура вспышки в закрытом тигле, °С; RsRGB - координата красного цвета в колориметрической системе sRGB, определяемая по фотоизображению нефтяной масляной фракции; 278 - постоянный коэффициент, равный 278°С; 0,6678 - постоянный коэффициент, равный 0,6678°С. Технический результат заключается в упрощении способа измерений. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Температура вспышки является важнейшей характеристикой нефтяных масляных фракций и показывает температуру летучего конденсированного вещества, при котором пары над его поверхностью способны вспыхивать на воздухе под воздействием источника зажигания. Определение температуры вспышки светлых нефтепродуктов и топлив необходимо для моделирования поведения жидкостей в только что открытых сосудах, когда над поверхностью скапливаются пары горючих веществ. Одним из наиболее распространенных в лабораторной практике является метод Пенски-Мартенса [http://www.astm.org/Standards. Американская международная организация ASTM (American Society for Testing and Materials), издающая стандарты], который соответствует стандартам: ASTM D 93, ISO 2719, IP 34, EN 22719, ГОСТ 6356. На основе данных стандартов в настоящее время имеются автоматические анализаторы температуры вспышки в закрытом тигле типа АТВ-20 и HFP 360, однако данное оборудование характеризуется высокой стоимостью, большими габаритами, значительным весом и в связи с этим может быть использовано только в стационарных лабораториях. Кроме того, при использовании данного оборудования необходима предварительная информация о предполагаемой температуре вспышки.

Недостатками данного способа являются:

1. необходимость в отборе пробы не менее 50 мл;

2. подготовка пробы, включающей фильтрацию (в случае наличия воды);

3. затраты времени, связанные с подготовкой и нагреванием одного образца достигают порядка получаса;

4. стандартное оборудование характеризуется высокой стоимостью, большими габаритами, значительным весом и может быть использовано только в стационарных лабораториях;

5. при использовании оборудования, основанного на стандартных способах, существует необходимость в предварительном определении предполагаемой температуры вспышки;

6. длительность (порядка 1-1,5 часов) не позволяет применять способ в оперативном контроле качества масляного сырья на нефтеперерабатывающих производствах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ [Шуляковская Д.О., Доломатов М.Ю., Доломатова М.М., Еремина С.А. Метод фотоизображений в информационной системе контроля физико-химических свойств многокомпонентных углеводородных систем // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - №1. - С. 106-113] определения физико-химических свойств (относительной плотности, среднечисловой молярной массы, коксуемости по Конрадсону и энергии активации вязкого течения) многокомпонентных углеводородных систем по фотоизображениям. В данном способе физико-химические свойства таких многокомпонентных углеводородных систем, как высококипящие нефтяные фракции (мазуты, гудроны, крекинг-остатки, нефтяные смолы и асфальтены), определяются по фотоизображениям оптически прозрачных растворов данных систем. Суть способа заключается в следующем. Производится приготовление раствора образца. Раствор заливается в прозрачную кювету, и производится регистрация фотоизображения раствора с люминесцентной лампой или дневным солнечным светом в качестве источника излучения. Затем в графическом редакторе по фотоизображению для исследуемого раствора определяются координаты цвета R, G, B в колориметрической системе sRGB. Далее определяется координата цвета Xphoto или Yphoto раствора образца в колориметрической системе XYZ путем стандартного перехода из колориметрической системы sRGB в XYZ. Затем определяется координата цвета XD или YD (для стандартного источника D65 CIE) путем корректировки, позволяющей учитывать различие освещения при фотосъемке от стандартного источника D65 CIE. Следующий этап заключается в оценке значения интегрального показателя поглощения исследуемого образца по определенной ранее координате цвета XD или YD и концентрации раствора, расчет которой производится при приготовлении раствора. Затем физико-химические свойства исследуемой многокомпонентной углеводородной системы определяются по интегральному показателю поглощения по линейной зависимости.

Также наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ [Доломатов М.Ю., Ярмухаметова Г.У., Доломатова Л.А. Взаимосвязь физико-химических и цветовых свойств углеводородных систем в колориметрических системах RGB и XYZ // Прикладная физика. - 2008. - №4. - С. 43-49] определения физико-химических свойств таких углеводородных систем, как нефти и нефтяные остатки, который основан на так называемой корреляции цвет-свойства:

где Z - физико-химическое свойство исследуемой системы: относительная плотность, среднечисловая молярная масса, коксуемость по Конрадсону и энергия активации вязкого течения;

q - цветовая характеристика оптически прозрачного раствора в колориметрических системах RGB и XYZ;

β1, β2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа цветовой характеристики и класса углеводородной системы.

Цветовые характеристики растворов углеводородных систем рассчитываются в стандартных колориметрических системах XYZ и RGB по электронным абсорбционным спектрам поглощения излучения в видимом диапазоне электромагнитного спектра в интервале от 380 до 780 нм. Методика расчета цветовых характеристик, зависящих от стандартных источников излучения (А, В, С или D CIE), состоит из следующих этапов:

1. Расчет координат цвета (X, Y, Z) в колориметрической системе XYZ:

где Е(λi) - спектральная характеристика стандартного источника излучения (А, В, С или D);

, , - функций сложения стандартного колориметрического наблюдателя;

τ(λi) - функция спектрального коэффициента пропускания в видимой области спектра;

с - концентрация исследуемого раствора, г/л;

l - толщина поглощающего слоя раствора, см;

k(λi) - коэффициенты поглощения излучения в видимой области, л/(г⋅см) (в системе СИ 102⋅м2/кг);

n - количество частичных интервалов разбиения спектра.

2. Расчет координат цвета (R, G, В) в колориметрической системе RGB:

3. Расчет координат цветности (x, y, z) системы XYZ и (r, g, b) системы RGB по формулам:

Однако приведенные способы не разработаны для такого показателя качества нефтяных масляных фракций как температура вспышки в закрытом тигле.

Целью изобретения является разработка способа повышенной производительности для определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций первичной переработки нефти с установки атмосферно-вакуумной трубчатки нефтеперерабатывающего завода с температурами кипения от 300-550°C. Поставленная цель достигается за счет того, что предлагаемый способ имеет повышенную экспрессность, применимость для различных нефтяных масляных фракций с температурами кипения от 300-550°C. Способ предусматривает упрощение технологии в связи с отсутствием необходимости подготовки образцов, а также упрощением используемой аппаратуры (специальные дорогостоящие габаритные анализаторы заменены фотоаппаратурой).

Сущность способа заключается в том, что определение температуры вспышки в закрытом тигле Т нефтяной масляной фракции производится по ее цветовой характеристике координате красного цвета, линейно коррелирующей с температурой вспышки в закрытом тигле, отличается тем, что координата красного цвета RsRGB нефтяной масляной фракции определяется в колориметрической системе sRGB в растровом графическом редакторе по фотоизображению нефтяной масляной фракции, которое регистрируется с люминесцентной лампой в качестве источника излучения, путем помещения нефтяной масляной фракции в прозрачную кювету: Т=278-0,6678⋅RsRGB.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Небольшую навеску исследуемой нефтяной масляной фракции помещают в прозрачную кювету размером 10×20 мм (шириной 20 мм и толщиной 10 мм) и регистрирую фотоизображение кюветы с нефтяной масляной фракцией с люминесцентной лампой в качестве источника излучения. Регистрация фотоизображения производится цифровым фотоаппаратом с разрешением 10 мегапикселей (размер матрицы пиксела) и более.

Полученное фотоизображение обрабатывают в растровом графическом редакторе и получают координату красного цвета RsRGB в колориметрической системе sRGB.

Рассчитывают температуру вспышки в закрытом тигле нефтяной масляной фракции Т (°C) по линейной зависимости:

Пример 1. Определяют температуру вспышки в закрытом тигле второй масляной фракции (температура кипения 300-400°C). Координата красного цвета исследуемой нефтяной масляной фракции в колориметрической системе sRGB равна RsRGB=138. Рассчитывают температуру вспышки в закрытом тигле второй масляной фракции (температура кипения 300-400°C) по зависимости (7):

Т=278-0,6678⋅RsRGB=278-0,6678⋅138=186 (°C).

Пример 2. Определяют температуру вспышки в закрытом тигле третьей масляной фракции (температура кипения 350-420°C). Координата красного цвета исследуемой нефтяной масляной фракции в колориметрической системе sRGB равна RsRGB=122. Рассчитывают температуру вспышки в закрытом тигле третьей масляной фракции (температура кипения 350-420°C) по зависимости (7):

Т=278-0,6678⋅RsRGB=278-0,6678⋅122=197 (°C).

Пример 3. Определяют температуру вспышки в закрытом тигле четвертой масляной фракции (температура кипения 420-500°C). Координата красного цвета исследуемой нефтяной масляной фракции в колориметрической системе sRGB равна RsRGB=81. Рассчитывают температуру вспышки в закрытом тигле четвертой масляной фракции (температура кипения 420-500°C) по зависимости (7):

Т=278-0,6678⋅RsRGB=278-0,6678⋅81=224 (°C).

Пример 4. Определяют температуру вспышки в закрытом тигле пятой масляной фракции (температура кипения 450-550°C). Координата красного цвета исследуемой нефтяной масляной фракции в колориметрической системе sRGB равна RsRGB=79. Рассчитывают температуру вспышки в закрытом тигле пятой масляной фракции (температура кипения 450-550°C) по зависимости (7):

Т=278-0,6678⋅RsRGB=278-0,6678⋅79=225 (°C).

Значения температуры вспышки в закрытом тигле исследуемых нефтяных масляных фракций (примеры 1-4), определенные стандартным (ASTM D 93, ISO 2719, IP 34, EN 22719, ГОСТ 6356) и предлагаемым способом приведены в таблице 1.

Вывод: как следует из таблицы 1, относительная погрешность определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций по предлагаемому способу по сравнению со стандартным в среднем составляет 3,5%. Следовательно, предлагаемый способ может быть использован для экспрессного определения вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций.

Преимущества заявляемого способа экспрессного определения температуры вспышки в закрытом тигле масляных фракций заключаются в следующем:

1. впервые для такого важного свойства, как температура вспышки в закрытом тигле, предложен экспрессный и простой способ определения без специального дорогостоящего оборудования;

2. использование небольшого количества образца нефтяной масляной фракции (порядка 3 мл);

3. упрощение и небольшая стоимость необходимой аппаратуры, что позволяет использовать способ не только в стационарных лабораториях, но и в мобильных лабораториях в переносном варианте;

4. сокращение затрат времени до нескольких минут;

5. не требуется предварительная подготовка образцов;

6. достаточно одного фотографического изображения;

7. подходит для нефтяных масляных фракций в широком диапазоне температур кипения 300-550°C;

8. имеется потенциальная возможность дистанционного контроля температуры вспышки в закрытом тигле без отбора проб, что позволяет применять способ в системе оперативного контроля качества сырья и продуктов маслоблоков на нефтеперерабатывающих заводах.

Способ определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций путем определения цветовой характеристики координаты красного цвета, линейно коррелирующей с температурой вспышки в закрытом тигле, отличающийся тем, что координата красного цвета RsRGB определяется в колориметрической системе sRGB в растровом графическом редакторе по фотоизображению нефтяной масляной фракции, которое регистрируется с люминесцентной лампой в качестве источника излучения, путем помещения нефтяной масляной фракции в прозрачную кювету:

Т=278-0,6678⋅RsRGB,

где Т - температура вспышки в закрытом тигле, °С;

RsRGB - координата красного цвета в колориметрической системе sRGB, определяемая по фотоизображению нефтяной масляной фракции;

278 - постоянный коэффициент, равный 278°С;

0,6678 - постоянный коэффициент, равный 0,6678°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытания материалов. .

Изобретение относится к области испытания материалов. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к противопожарной технике летательных аппаратов и может быть использовано в космической технике, в частности для проведения исследования предельной для горения скорости газового потока с целью построения систем пожарной безопасности в замкнутых объемах.

Изобретение относится к устройствам для исследования органических жидкостей. .

Изобретение относится к противопожарной технике летательных аппаратов и может быть использовано в космической технике. .

Изобретение относится к технике измерения температур и может быть использовано при создании устройств для сжигания газов. .

Изобретение относится к области испытания материалов с помощью нагрева, в частности к технологии определения температуры вспышки смазочных масел без применения поджога паров, и может быть использовано при оценке эксплуатационных характеристик товарных и работающих смазочных масел. Согласно заявленному решению пробы смазочного масла постоянной массы термостатируют при атмосферном давлении без перемешивания, минимум при двух температурах ниже температуры вспышки в течение времени, обеспечивающего испарение установленной минимальной массы смазочного масла. При этом через равные промежутки времени испытания термостатированную пробу взвешивают и определяют массу испарившегося смазочного масла. Термостатирование продолжают до установленной массы испарившегося смазочного масла при каждой температуре. Строят графические зависимости массы испарившегося смазочного масла от времени и температуры термостатирования, по которым определяют время достижения установленного значения массы испарившегося смазочного масла при двух температурах. Расчетным методом определяют время достижения установленного значения массы испарившегося смазочного масла при температурах выше принятых. Определяют десятичные логарифмы времени достижения принятых значений массы испарившегося смазочного масла, строят графическую зависимость десятичных логарифмов времени достижения установленной массы испарившегося смазочного масла от температурного диапазона термостатирования, а температуры вспышки определяют по пересечению вышеуказанной зависимости с осью абсцисс. Технический результат - повышение точности определения температуры вспышки. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области контроля свойств углеводородов и касается способа определения температуры вспышки в закрытом тигле нефтяных масляных фракций. Способ включает в себя определения цветовой характеристики координаты красного цвета, линейно коррелирующей с температурой вспышки в закрытом тигле. Координата красного цвета RsRGB определяется в колориметрической системе sRGB в растровом графическом редакторе по фотоизображению нефтяной масляной фракции, помещенной в прозрачную кювету и освещенной люминесцентной лампой. Температура определяется по формуле Т278-0,6678⋅RsRGB, где Т - температура вспышки в закрытом тигле, °С; RsRGB - координата красного цвета в колориметрической системе sRGB, определяемая по фотоизображению нефтяной масляной фракции; 278 - постоянный коэффициент, равный 278°С; 0,6678 - постоянный коэффициент, равный 0,6678°С. Технический результат заключается в упрощении способа измерений. 1 табл.

Наверх