Контроль смеси по оптической плотности

 

Спектрофотометрический метод измерения концентрации нефтепро­дуктов для различных парных сочетаний последовательно перекачивае­мых нефтепродуктов (бензин - бензин, бензин - дизтопливо, дизтопливо - дизтопливо) построен на различии оптических плотностей разных ма­рок нефтепродуктов, измеренных в ультрафиолетовой области спектра.

На рис. 1.16 приведена структурно-функциональная схема информа­ционно-измерительной системы «Компаунд», в которую входят: два ульт­рафиолетовых абсорбционных фотометра 3 типа ФА-1, разнесенных по нефтепродуктопроводу на расстояние 10 - 15 км, т.е. превышающее длину потока смеси нефтепродуктов, и устройство контроля, управления и об­работки информации 7 типа УКУ.

 

 

Рис. 1.16. Структурно-функциональная схема ИИС "Компаунд"

1, 2, 4 -элементы отбора и подготовки пробы; 3 - ультрафиолетовый абсорбционный фотомер; 5,6 - каналы телемеханики; 7 - устройство контроля, управления и обработки информации

 

На выносном (ВКП) и местном (МКП) контрольных пунктах устанавливаются фотометры ФА-1, элементы отбора и подготовки пробы 1, 2, 4, а в операторной - устройство контроля, управления и обработки информации. Управление и получение информации с ВКП осуществляется по каналам телемеханики 5, 6 типа ТМ - 800 В.

Определение концентрации С_А и С_В нефтепродуктов производится следующим образом: при прохождении смеси нефтепродуктов через кюветы фотометра ФА - 1 (ВКП) на диаграмме регистрирующего прибора типа КСП-4 записывается график, показывающий качественный характер изменения концентрации смеси. Значения оптической плотности снимается оператором с графика смеси на ВКП и вводятся в блок обработки информации 7, что приводит к установлению в устройстве 7 диапазона изменения на массовой концентрации 0 - 100 %. При прохождении этой через кювет фотометра ФА - 1, установленного на МКП, происходит автоматическое измерение плотности смеси и вычисление С_А и С_В с записью значений на диаграмме прибора.

 

Контроль смеси с помощью индикаторов

 

Сущность индикаторного метода заключается в том, что в зону контакта двух последовательно перекачиваемых жидкостей помещается вещество-индикатор, которое распределяется по длине зоны смеси в соответствии с законами распределения примеси (рис. 1.17).

По мере продвижения по трубопроводу зона распространения индикатора увеличивается в обе стороны, совпадая по размерам с зоной смеси перекачиваемых жидкостей.

Между законами продольного распространения индикаторов и образования смеси существует достаточно строгая связь, позволяющая по

 

 

Рис. 1.17. Распределение примеси по длине смеси

 

концентрации вещества-индикатора находить концентрации последова­тельно перекачиваемых жидкостей.

В качестве веществ-индикаторов могут применяться радиоактивные изотопы, красители, галлоидированные углеводороды и др.

Еще в 1956 г. в нашей стране были проведены промышленные испы­тания по контролю смеси тракторного керосина и дизтоплива с помощью радиоактивных изотопов сурьмы-124. Радиоактивность смеси измеряли при помощи счетчиков, установленных снаружи нефтепродуктопровода. Впоследствии у нас в стране и за рубежом для этих целей применяли ра­диоактивные изотопы кобальта-60, йода-126, бария-140 и др.

К радиоактивному индикатору предъявляются следующие требова­ния: 1) он должен обеспечивать необходимую мощность излучения, 2) пе­риод его полураспада не должен быть очень большим (иначе нефтепро­дукт длительное время будет радиоактивным) и очень малым (в противном случае это вызовет осложнения с контролем).

В 1965 г. в США были опубликованы результаты испытаний флуоресцентных веществ для контроля смеси. В качестве люминофора использовалась органическая краска Oil Color-131, хорошо растворимая в бензи­не и керосине.

В 1968 г. на VII симпозиуме по газовой хроматографии в Копенгагене не были сообщены результаты испытаний контроля смеси с помощью галоидопроизводных индикаторов (CCl₄, SF и др.). Проба смеси нефтепродуктов в пункте контроля поступала в хроматограф для определения в ней концентрации индикатора.

В 1973 г. в МИНХ и ГП им. Губкина была проведена экспериментальная проверка возможности применения красителей в качестве индикаторов для контроля последовательной перекачки автомобильных неэтилированных бензинов. Установлено, что наиболее целесообразно использовать в качестве жировой фиолетовый атрахиновый краситель. Он выпускается в нашей стране, экономичен в применении и не ухудшает свойств перекачиваемых бензинов. Оптическую плотность смеси нефтепродуктов с красителем можно измерять при помощи автоматических калориметров непрерывного действия, например, АКН-57.

Применение различных веществ в качестве индикаторов позволяет осуществлять контроль последовательной перекачки жидкостей независимо от различия физических свойств.

К индикаторам предъявляется ряд общих требований: они не должны вступать в химическую реакцию с нефтепродуктами, выпадать в осадок, оседать на внутренней стенке трубопровода, вредно воздействовать на эксплуатационный персонал; должны быть дешевыми, применение их для контроля не должно вызвать усложнения и значительного удорожания перекачки.

Имеются также приборы контроля смеси, основанные на различии вязкости, температуры вспышки и иных параметров последовательно пе­рекачиваемых нефтепродуктов.

В табл. 1.1 приведена сравнительная характеристика методов контроля смеси.

Таблица 1.1

Характеристика известных методов контроля смеси

Параметр	Метод контроля
	по оптической плотности D	по плотности ρ	по вязкости   ν	по скорости распростра- нения ультразвука С	По диэлектри -ческой проницае -мости ε
Максимальный диапазон изменения показателей нефтепродуктов для смеси, ед. измерения показателя: бензин - дизтопливо бензин – бензин дизтопливо- дизтопливо	0,925-1,155 0.025-0,430 0,755-1,155	705-860 705-750 825-860	0,55-8,00 0,55-0,67 2,20- 8,00	1390-1130 1130-1190 1375-1390	1,82-2,10 1,82-1,94 2,05-2,10
Относительная погрешность δ, % по объему: бензин - дизтопливо бензин- бензин дизтопливо- дизтопливо	± 1,1 + 1.1 + 3,0	± 1,4 + 4.2 + 6,1	± 2,6 + 18,9 + 3,4	+ 13,3 + 49,0 + 50,0	+ 18,7 + 40,0 + 50,0

Примечания.

1. Единицы измерения показателей: D - безразмерный; ρ -кг/м³; ν - 10^-6 м²/с; С - м/с; ε - безразмерный.

2. δ и S' приведены к максимальному диапазону при измерении концентрации.

 

Как видно из табл. 1.1, наибольшей точностью обладает спектрофо-тометрический метод, несколько уступает ему метод контроля смеси по плотности, наименее точны определение концентрации нефтепродуктов друг в друге по скорости распространения ультразвука и по диэлектрической проницаемости.