Устройство для определения границы раздела фаз жидких сред нефтепродукт - вода

Предложенное устройство относится к кондуктометрическим уровнемерам, использующимся для определения границы раздела фаз жидких сред нефтепродукт - вода. Оно может быть применено в области экологического контроля окружающей среды, а также нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Устройство содержит герметичный погружной щуп, состоящий из медного стержня, медной гильзы, с нанесенной на ее поверхность измерительной шкалой, с залитым между медным стержнем и медной гильзой компаундом; электронный блок с индикаторной лампой, присоединенный к герметичному погружному щупу посредством эластичного герметичного соединительного кабеля. Устройство позволяет с высокой точностью измерять слой нефтепродукта над поверхностью воды, что для заданного резервуара или емкости дает возможность определения общего объема нефтепродукта.

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для определения границы раздела фаз жидких сред. Она может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности.

На практике очистки сточных вод от жиров, нефтепродуктов и других органических веществ, несмешивающихся и нерастворимых в воде и имеющих по отношению к воде меньшую плотность, требуется определить толщину слоя всплывших органических веществ. В ряде случаев это имеет большое значение для определения способа удаления этих органических веществ.

С целью эффективного определения границы раздела жидких фаз используется ряд уровнемеров: механические, поплавковые, буйковые, гидростатические, электрические, емкостные, кондуктометрические, акустические, микроволновые, радарные. Действие кондуктометрических уровнемеров основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть стенка резервуара или аппарата). Первичный преобразователь кондуктометрического уровнемера представляет собой два электрода, глубина погружения которых в жидкость и определяет текущее значение ее уровня. Выходным параметром преобразователя является его сопротивление или проводимость.

Наиболее близким конструктивным аналогом является изобретение, относящееся к измерительной технике и предназначенное для измерения уровня и/или местоположения границы раздела жидких сред, преимущественно водонефтянных эмульсий, в резервуаре и используемое в системах автоматизации процессов добычи и переработки нефти, а также при учетных операциях [Патент 2170912 от 1.03.1999 г] «Способ измерения уровня и (или) границы раздела жидких сред, преимущественно водонефтяных эмульсий в резервуарах». Примем его в качестве прототипа.

Данное устройство состоит из набора дискретных датчиков и электронного вычислительного устройства. Принцип работы заключается в дискретном измерении уровня границы раздела фаз с помощью последовательно расположенных по высоте дискретных датчиков уровня и последующем уточнении положения границы раздела фаз по данным анализа сигнала от двух рядом расположенных датчиков с помощью электронного вычислительного блока. Устройство направлено на повышение точности измерения уровня границы раздела фаз нефтепродукт - вода.

Недостатком предложенного способа является то, что измерение ведется в дискретном режиме с последующим уточнением по результатам цифровой обработки сигналов с соседних датчиков, что потенциально имеет меньшую точность и требует дорогостоящего вычислительного устройства. Так же следует отметить, что данное устройство устанавливается в резервуар стационарно, что исключает возможность оперативного измерения в рамках лабораторных исследований.

Задача предлагаемой полезной модели: определение границы раздела фаз жидких сред нефтепродукт (на примере отхода зеленого масла) - вода за счет измерения толщины слоя нефтепродукта над поверхностью воды в емкостях, цистернах, отстойниках путем измерения их удельного сопротивления в зависимости от глубины слоя, за счет погружения в исследуемую жидкость кондуктометрического анализатора (герметичного погружного щупа). Задача определения толщины слоя отхода зеленого масла - продукта пиролиза крекинг-керосина - возникает в связи с необходимостью оперативного мониторинга количества данного вида отхода в дренажной системе, находящейся на территории бывшего сажевого завода и являющейся потенциальным источником загрязнения реки Волга. Разработка системы оперативного мониторинга и внедрение ее в работу позволит минимизировать экологический ущерб, наносимый окружающей среде вышеуказанными факторами.

Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит электронный блок 1, индикаторную лампу 2, эластичный герметичный соединительный кабель 3, герметичный погружной щуп, состоящий из медного стержня 4, установленного внутри медной гильзы 5 вдоль ее оси; между ними залит компаунд 6; на гильзе нанесена измерительная шкала 7.

На фиг.1 изображено устройство для определения границы раздела фаз жидких сред - нефтепродукт - вода.

Описание принципа работы устройства.

По функциональному признаку устройство можно разделить на 2 узла:

Первый узел - герметичный погружной щуп, состоящий из медного стержня 4, медной гильзы 5 с нанесенной на ее поверхность измерительной шкалой 7, с залитым между медным стержнем и медной гильзой компаундом 6.

Эластичный герметичный соединительный кабель 3 соединяет герметичный погружной щуп со вторым функциональным узлом, состоящим из электронного блока 1 с находящейся на нем индикаторной лампой 2.

Метод определения границы сред отход зеленого масла - водная эмульсия основан на различии их удельного объемного электрического сопротивления. Так для водной эмульсии этот показатель, в зависимости от концентрации растворенных примесей, составляет 10³-10⁵ Ом·см, а для отхода зеленого масла превышает 10¹² Ом·см. Так как последний имеет меньшую плотность и не смешивается с водной эмульсией, над ней будет находиться слой отхода зеленого масла с резкой нижней границей.

Для определения положения границы производится плавное погружение герметичного погружного щупа в резервуар с одновременным контролем индикаторной лампы 2 на электронном блоке 1. Загорание индикаторной лампы свидетельствует о достижении наконечником щупа верхнего слоя водной эмульсии. После загорания индикаторной лампы щуп извлекается из резервуара и по нанесенной на нем измерительной шкале 7 производится определение толщины слоя нефтепродукта.

Предлагаемое устройство для определения границы раздела фаз жидких сред нефтепродукт - вода позволяет с высокой точностью измерять слой нефтепродукта над поверхностью воды, что для заданного резервуара или емкости дает возможность определения общего объема нефтепродукта. Устройство отличается простотой конструкции. Для использования не требуется высокая квалификация персонала. Устройство мобильно, что позволяет его использовать в лабораторных исследованиях.

Устройство для определения границы раздела фаз жидких сред - нефтепродукт - вода, являющееся кондуктометрическим уровнемером, содержащим электронный блок, отличающееся тем, что оно содержит герметичный погружной щуп, состоящий из медного стержня и медной гильзы, с нанесенной на ее поверхность измерительной шкалой, с залитым между медным стержнем и медной гильзой компаундом, присоединенный к электронному блоку с индикаторной лампой посредством эластичного герметичного соединительного кабеля.