專利名稱：石油餾分油酸值(度)在線紅外分光分析儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油產(chǎn)品的酸度分析儀器，特別涉及石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀及分析方法。
隨著我國西部南疆油田的大量開采以及各個油田原油稠油的增多，使酸值大大增加，原油及其中間產(chǎn)品的酸性對煉油裝置的腐蝕日趨嚴重，使得煉油生產(chǎn)過程對石油產(chǎn)品酸性的在線分析有了迫切的需求。目前對石油產(chǎn)品酸性的分析采用人工化驗的方法，采用標準為《GB264-83潤滑油酸值測定法》和《GB258-77汽、煤、柴油酸度測定法》，其方法是都用沸騰的Z醇抽提出其中的有機酸，然后用氫氧化鉀乙醇溶液進行滴定，根據(jù)顏色判定酸值或酸度的大小。這種分析方法需要時間長且人為誤差很大，不但需要大量的人力及化學試劑，而且其結果不及時誤差大，對指導生產(chǎn)不利，難以適應工業(yè)連續(xù)自動生產(chǎn)、監(jiān)測控制質量的需要，不能使操作人員及時掌握質量情況從而調(diào)整工藝參數(shù)來實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)。
另外，由于這種離線化驗室分析方法不能滿足工業(yè)裝置先進控制，閉環(huán)優(yōu)化控制對酸度及時在線分析的需要，尤其是堿洗工藝中不能自動控制注堿量，因此不能提高產(chǎn)品的質量和處理量。
根據(jù)檢索和調(diào)研，國內(nèi)外沒有在線測量石油餾份油酸度的專用分析儀表，也沒有石油產(chǎn)品酸度在線紅外分光分析儀。
本發(fā)明的目的是提供一種專用于測量石油餾份油酸度的在線紅外分光分析儀；本發(fā)明的另一個目的是提供一種石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀的分析方法。
本發(fā)明的分析原理是朗伯-比耳定律。即當一束平行的單色光垂直于介質平面進入吸收介質時，輻射功率隨光程長度b或吸收物度濃度c(單位g/L)的減弱呈指數(shù)級數(shù)量關系T＝10-A＝10-abc其中T-透射比、透過率透過率＝通過試樣后未被吸收的輻射功率P1比入射光束輻射功率P0a——待測組分吸收率b——光程c——待測物質濃度A——吸光度定義透射比T倒數(shù)的以10為底的對數(shù)為吸光度A。則A=-1gT=1g1T=1gPPo=abc]]>可見，只要正確地改變或選擇吸收頻率便可測到所需的官能團。正確地選擇分光系統(tǒng)及其參數(shù)b光程的大小，保證吸光度A達到一定精度，就可用吸光度A的變化來表征被測物質的濃度。
酸值測定法GB264-83和酸度測定法GB258-77均是用沸騰的乙醇抽提出試樣中的有機酸，然后用氫氧化鉀乙醇溶液進行滴定，根據(jù)顏色變化判定酸值大小，因此測定的實質上是有機酸的含量。因為石油產(chǎn)品中主要酸為有機酸(約占95％)，稱之為羧酸，其通式RCOOH。羧酸由于氫鍵作用，在石油產(chǎn)品中通常以二分子締合形式存在 通過試驗分析已證實羧酸在石油產(chǎn)品中存在形式主要是二聚體。在1710cm-1處找到了由于C＝O伸展振動引起的特征峰，還有O-H的伸展振動特征峰均已證實。而紅外光譜是分子振動光譜，組成分子的各種基團都有自己的特征吸收峰與特征吸收頻率，而同一種化學鍵或基團的特征吸收頻率在不同的分子外界環(huán)境中只是大致相同，即有一定的頻率范圍。因此根據(jù)C＝O伸縮振動頻率的差別和譜帶形狀可以確定羰基化合物類型。因此分析有機酸即羰基的含量便可間接地測出酸度大小。
一種石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀，包括進樣及分析器裝置、防爆及表架裝置、電源裝置、光學裝置，其特征在于，其中光學裝置由能斯特燈發(fā)出的含較多紅外光成份的全色光，經(jīng)球面鏡聚焦反射到樣品池，通過樣品吸收后的光經(jīng)入縫S1到光柵G1分成單色光，將所需波長的單色光入中縫S2再經(jīng)反射鏡到光柵G2再次分光，所需極低雜散光的單色光經(jīng)出縫S3到光電轉換器件上轉換成電信號，同波長控制部件能實現(xiàn)對波長的選擇。
一種石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀的分析方法，運用紅外分光光度法，測量石油產(chǎn)品及其中間產(chǎn)品的有機酸根羧基量并與分析結果進行關聯(lián)，從而間接測量出石油產(chǎn)品的酸度，其特征在于，該關聯(lián)方式如下S＝K(1oglo/I-loglo低/I低)+S式中S-酸度K-關聯(lián)系數(shù)由實驗求得Io-波數(shù)為1610±40cm-1的光強信號；I-波數(shù)為1710±10cm-1的光強信號；Io低-波數(shù)為1610±40cm-1時低樣品的信號；I低-波數(shù)為1710±10cm-1的光強信號；So-低樣品的酸值或酸度值。
上述的方法是通過下列步驟確定的(1)調(diào)整波長控制機構，確定兩個波長；(2)通過實際樣品波長掃描確定波數(shù)1610±40cm-1和1710±10cm-1的準確位置；(3)通入量程的低樣品，顯示值S＝So，So將自動儲存在計算機內(nèi)，Io低值和I低值時儲存；(4)然后進入量程的高樣品，讓輸出顯示值等S值，K值將自動儲存；(5)此時公式S＝K +So中除Io和I沒有確定外，其它參數(shù)均確定并儲存；并且切換切波長測得Io和I值，從而計算出S值輸出。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(1)滿足石油產(chǎn)品及其中間產(chǎn)品的酸度在線測量要求，及時指導生產(chǎn)操作，降低能耗，提高效率，提高產(chǎn)品質量，取得非常明顯的效果。
(2)在線分析中不加入任何試劑和溶劑，提高在線分析儀表的長期運行的可靠性，標準性，實現(xiàn)人工簡單操作的自動化分析，為先進優(yōu)化控制提供及時的分析數(shù)據(jù)。
下面參照附圖，對本發(fā)明進行詳細描述。


圖1是本發(fā)明的石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀的方框圖；圖2是本發(fā)明的石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀光學裝置的示意圖。
現(xiàn)在參照圖1，光電信號的流程如圖箭頭所示。紅外光源1經(jīng)過信號調(diào)制2輸入到樣品池3，另外，進樣系統(tǒng)13同時將樣品輸送到樣品池3，其輸出經(jīng)單色器4、信號轉換5到信號放大處理及V/F轉換6，然后送到計算機數(shù)采、數(shù)據(jù)處理、數(shù)模關聯(lián)、D/A轉換及控制10進行處理并由輸出部分11輸出，波長控制9采用電磁鐵控制光柵轉動的方法來實現(xiàn)波長切換，電源部分包括系統(tǒng)電源8和光源電源7，以供給紅外光源及分析儀的電源。由于紅外光是一種熱能，其絕對能量受環(huán)境溫度影響較大。所以必須將光信號調(diào)制成交流信號，否則其溫漂無法解決。現(xiàn)在設計了用目前電機帶動的調(diào)制盤，可將燈源發(fā)出的恒定光，調(diào)制成方波?？紤]到抗干擾問題，其調(diào)制后頻率最好與工頻頻率具有整倍數(shù)關系，疊加在檢測信號上的工頻干擾在半波內(nèi)的均值為零，待解調(diào)處理后，工頻干擾理論值為零。出于這一考慮，選擇設計了12.5HZ的調(diào)制頻率。
在圖2中，標號21表示能斯特燈，22表示球面鏡，23為檔光板，24為反光鏡，光柵用G1、G2表示，S1表示入縫，S2表示中縫，S3表示出縫，25為密封暗室，26為光電轉換器件，27為正弦波長調(diào)節(jié)機構，28為波長調(diào)節(jié)顯示機構，29為波長控制轉換機構。由能斯特燈21發(fā)出的含較多紅外光成份的全色光，經(jīng)球面鏡22聚焦反射到樣品池3，通過樣品吸收后的光經(jīng)入縫S1到光柵G1分成單色光，將所需波長的單色光入中縫，S2再經(jīng)反射鏡到光柵G2再次分光，所需極低雜散光的單色光經(jīng)出縫S3到光電轉換器件26轉換換成電信號，同波長控制部件27、28、29能實現(xiàn)對波長的選擇。由于樣品池光程由分析儀量程所確定，在0.5-2.0mm選擇，因之樣品池設計應易安裝拆卸，以增加現(xiàn)場應用的靈活性。而且還有加熱伴熱等措施。樣品池由兩片CaF2晶片組成，中間夾0.5mm至2.0mm厚的聚四氟乙烯板，并刻成特殊的流線型，留有進出油樣口。樣品池前加一擋光板由拉桿手動，用以零點校對。在樣品池上設計有恒溫控制系統(tǒng)，由加熱板和溫度繼電器實現(xiàn)。
光學器件怕振怕潮，由于現(xiàn)場條件十分惡劣，因此在光系統(tǒng)底板與防爆箱底固定時，防爆箱與支架固定，二次采取隔震措施，減少振動。經(jīng)工業(yè)現(xiàn)場試驗，振動沒有影響儀表精度。儀表需要防爆，采用隔爆型，并按光學系統(tǒng)最小幾何尺寸設計了防爆內(nèi)腔尺寸，其余空余部分可裝下電氣部分。
權利要求
1.一種石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀，包括進樣及分析器裝置、防爆及表架裝置、電源裝置、光學裝置，其特征在于，其中光學裝置由能斯特燈發(fā)出的含較多紅外光成份的全色光，經(jīng)球面鏡聚焦反射到樣品池，通過樣品吸收后的光經(jīng)入縫S1到光柵G1分成單色光，將所需波長的單色光入中縫S2再經(jīng)反射鏡到光柵G2再次分光，所需極低雜散光的單色光經(jīng)出縫S3到光電轉換器件上轉換成電信號，同波長控制部件能實現(xiàn)對波長的選擇。
2.一種石油餾份油酸度在線紅外分光分析儀的分析方法，運用紅外分光光度法，測量石油產(chǎn)品及其中間產(chǎn)品的有機酸根羧基量并與分析結果進行關聯(lián)，從而間接測量出石油產(chǎn)品的酸度，其特征在于，該關聯(lián)方式如下S＝K(logIo/I-logIo低/I低)+S式中S-酸度 K-關聯(lián)系數(shù) 由實驗求得Io-波數(shù)為1610±40cm-1的光強信號；I-波數(shù)為1710±10cm-1的光強信號；Io低-波數(shù)為1610±40cm-1時低樣品的信號；I低-波數(shù)為1710±10cm-1的光強信號；So-低樣品的酸值或酸度值。
3.根據(jù)權利要求2所述的分析方法，其特征在于上述的方法是通過下列步驟確定的(1)調(diào)整波長控制機構，確定兩個波長；(2)通過實際樣品波長掃描確定波數(shù)1610±40cm-1和1710±10cm-1的準確位置；(3)通入量程的低樣品，顯示值S＝So，So將自動儲存在計算機內(nèi)，Io低值和I低值同時儲存；(4)然后進入量程的高樣品，讓輸出顯示值等S值，K值將自動儲存；(5)此時公式S＝K +So中除Io和I沒有確定外，其它參數(shù)均確定并儲存；并且切換切波長測得Io和I值，從而計算出S值輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油餾份油酸度在線紅外分光 分析儀及其分析方法。運用紅外分光光度法測量石油及其中間 產(chǎn)品的有機酸根羧基量并與分析結果進行關聯(lián),從而測出石油 產(chǎn)品的酸度;紅外分光分析儀包括進樣及分析器裝置,防爆及表 架裝置、電源裝置和光學裝置。該分析儀滿足石油產(chǎn)品及其中 間產(chǎn)品的酸度在線測量要求,及時指導生產(chǎn),降低能耗,提高效率, 對提高產(chǎn)品質量,取得非常明顯的效果。
文檔編號G01N21/31GK1261664SQ9910143
公開日2000年8月2日 申請日期1999年1月19日 優(yōu)先權日1999年1月19日
發(fā)明者陳軍, 漆隨平, 白萬紅, 石蘭霞, 齊惠娟, 邢根順 申請人:中國石化蘭州煉油化工總廠