Способ контроля содержания нефтив водном потоке и устройство дляего осуществления

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ()852184 (6I) Дополнительный к патеиту— (22) Заявлено 1110.77 (21) 2529153/23-26 (23) Приоритет — (32)— (51)M. Кл.

С 01 N 21/28

G 05 0 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33)— (33) (53) УДК 66. 012. 1:

:543.862(088.8}

Опубликовано 300781, Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания Зц0781

Иностранцы

Рэймонд Майкл Девайел и Филип Морайс Тейлор (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Бабкок- Контролз Лимитед" (Великобритания) = / (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ В ВОДНОМ

ПОТОКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам контроля потока воды на содержание в нем загрязняющей нефти и устройству для осуществления этого способа и мо5 жет применяться на грузовых танкерах, где возникает необходимость откачки воды из трюмов в течение длительного периода.

Известен способвопределения содер- 1О жания нефти в потоке жидкости, заключающийся в том, что производят непрерывный отбор пробы„ которая гомогеяизируется из этого состава берется вторичная проба, из которой извлекается нефть нефтерастворителем. По объему нефти, извлеченной растворителем, судят о содержании нефти в потоке (11 .

Недостатком этого способа является низкая точность определения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля содержания нефти в водном потоке путем непрерывного возбуждения в нем флюоресцентного излучения, замера ч регистрации интенсивности флюоресценции, и устройство, реализующее этот способ, содержащее установленные последовательно по ходу движения потока воды в сливной трубе блок генерирования флюорес центяого излучения и блок замера интенсивности флюоресценции с усилителем и регистратором интенсивности флюоресценции (21.

Недостатком этих технических решений является низкая точность измерения, обусловленная нестабильностью флюоресцентного излучения.

Цель изобретения — повыаение эффективности контроля водяного потока эа счет повьхнения точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что после замера интенсивности флюоресценции производят отбор дискретных проб, в каждую из которых добавляют растворитель нефти, отделяют от воды раствор нефти, замеряют методом ИК-поглощения степень загрязнения дискретной пробы нефтью, и по полученяым результатам корректируют замеренную интенсивность флкюресценции.

Кроме того, устройство дополнительно содержит блок .регулирования, один из входов которого соединен с регист-. ратором интенсивности флюоресценции, связанным через усилитель с выходом блока регулирования, управляющие клапаны, установленные в сливной трубе ниже точки замера интенсивности флюо ресценции, смеситель дискретных проб

852184! с растворителем нефти, трубопровод подачи растворителя, подключенный к смесителю, центрифугу, связанную с выходом смесителя, и анализатор ИКпоглощения, вход которого соединен с выходом центрифуги, а выход — с

-другим входом блока регулирования.

На фкг. 1 представлена блок-схема стройства, реализующего способ контроля содержания нефти в водном потоке, на фиг. 2 - схема блока измерения интенсивности флюоресценцик.

Устройство состоит из трубопровода 1 сброса загрязненной воды, сливной трубы 2 для отбора контролируемых проб с установленными на ней насосом

3, блоком генерирования флюоресцент- 15 ного излучения, включающим эмульсифккатор 4, выполненный в виде двух усеченных конусов 5 и б,один иэ которых неподвижный (5), а другой вращающийся (6) от мотора 7. Иежду усеченно" Щ коническими поверхностями конуса 5 и

8 вращающегося усеченного конуса 6 имеется кольцевое пространство 9.

Далее по ходу потока размещен блок 10 измерения .интенсивности флюоресценции, состоящий иэ пары стеклян ных к кварцевых окон 11, лампы 12 с парами ртути, фильтров 13 и 14 и .фотоумножителя 15, который связан с усилителем 16, подключенным к регистратору 17 (можно использовать индикатор) и к реле 18 прекращения слива в окружающую среду. Коррекция показаний производится с помощью блока 19 регулирования.

Устройство содержит анализатор ди- З скретных проб, которые отсекаются управляющими клапанами 20 и 21 и поступают в смеситель 22, снабженный лопастной мешалкой 23, и далее в центрифугу 24, приводимую ьо вращение 4р двигателем 25. Центрифуга 24 связана с анализатором ИК-поглощения, состоящим из источника 26 ИК-излучения, ячейки 27 с окнами 28 к детектора

29. На трубопроводе 1 смонтирован отсечной клапан 30 для перекрытия потока и отводной клапан 31. Для сброса потока при закрытом управляющем клапане 20 устройство снабжено перевернутой U-образной трубкой 32. Растворитель нефти поступает в смеситель

22 по трубопроводу 33.

Для удобства объяснения работы уст. ройства отрезки трубопровода между функциональнымк блоками обозначены

34-37, а клапаны 38-43. о 55

Способ к работа устройства осуществляется следующим образом.

Испытуемый поток отбирается кз трубопровода 1 сброса загрязненной воды прк помощи насоса 3 в сливную щ . трубу 2 к далее попадает в эмульсифйкатор 4, в котором этот поток протекает от более узкого конца к более широкому концу кольцевого пространства 9, определяемого снаружи непод вижной усеченно-конической поверхностью конуса 5 и изнутри усеченноконической поверхностью 8 вращающегося конуса 6, приводимого в движение мотором 7. Усеченно-коническая поверхность 5 и/или усеченно-коническая поверхность 8 могут быть снаб-. жены канавками, которые могут быть спирально-винтовыми, выступающими в кольцевое пространство 9, с помощью которых увеличивается завихряющее и дробящее действия в исследуемом потоке, проходящем через эмульснфккатор 4, и тем самым улучшается в потоке рассеивание нефтяного содержимого.

Максимальный размер частиц нефти в потоке, покидающем эмульсификатор, должен составлять пять микрон.

После эмульсификатора 4 проба поступает в блок 10 измерения интенсивности флюоресценции.

Лампа 12 с парами ртути установлена так, чтобы направлять луч ультрафиолетового излучения через одно иэ окон 11 на исследуемый поток, проходящий через блок 10 между окнами 11, а фотоумножитель 15 установлен так, чтобы принимать и реагировать на флюоресцентное излучения, возбуждаемое в исследуемом потоке в блоке 10 и эмиттируемое через другое окно 11.

Фильтр 13, установленный по ходу луча лампы 12, пропускает уэкую полосу длин волн, сосредоточенных у 365 нм, а фильтр 14 перед фотоумножителем 15 пропускает длины волн около 400 нм.

Центральная линия луча ультрафиолетового излучения, направляемого лампой

12 на блок 10, и центральная линия поля зрения элемента фотоумножителя

15 находяится псц прямым углом друг к другу, а средняя плоскость блока 10 целит прямой угол между двумя центральными линиями пополам.

Сигнал фотоумножителя 15 проходит через усилитель 16 к регистратору 17 (может быть использован индикатор степени загрязнения воды нефтью), Одновременно с выхода усилителя 16 сигнал подается на реле 18, предназначенное для прекращения слива через трубопровод 1 в окружающую среду, если выходкой сигнал усилителя показывае1, что содержание нефти в исследуемом потоке виае заданной величины. Слив загрязненной воды прекращается после срабатывания перекрыванием отсечного клапана 30 в конце трубопровода 1 и одновременном открывании отводного клапана 31 кз трубопровода 1 в предусмотренное место, например, в запасной резервуар нефтяного танкера (на фиг. 1 нара черных стрелок от реле

18 к клапанам 30 и 31).

Поток после прохождения через блох 10 измерения интенсивности по отрезку трубопровода 35 поступает к двунаправленному управляющему клапану 20, который в обычном из его двух

852184 положений, изображенном сплошными линиями, соединяет трубопровод 35 с нижним концом отрезка вертикального трубопровода 36, ведущего íà câîåì верхнем конце к второму двунаправленому управляющему клапану 21, который обычном из его двух положений,. показанном сплошной линией, соединяет отрезок трубопровода 36 со стоком.

Если одновременно управляющие клапаны 20 и 21 поворачиваются на 90 против часовой стрелки в другие положения, показанные пунктирными линиями, проба из вертикального трубопровода 36 вместе с пробой в канал управляющиХ клапанов поступает в.смеситель 22. Это действие выполняется периодически, причем клапаны 20 и 21 каждый раз возвращаются в свои первоначальные нормальные позиции немедленно после прохождения интервала, достаточного, чтобы дать возможность 20 указанному количеству жидкости протечь в смеситель 22.

Когда управляющий клапан 20 закрыт для отбора дискретной пробы, то поток, поступающий по отрезку трубопровода щ

35, проходит по перевернутой U-образной трубке 32 в сток в течение определенного времени.

Всякий раз, когда действием управляющих клапанов 20 и 21 проба потока фиксированного объема пропускается в смеситель 22, туда также подается через трубопровод 33 клапаном фиксированное количество тетрахлорэтилена или другого подходящего нефтерастворителя, после чего содержимое перемешивается лопастной мешалкой 23.

После заданного времени перемешивания, достаточного для поглощения, по существу, всей нефти в растворе, содержимое смесителя 22 поступает 40 через трубопровод с клапаном 41 в камеру центрифуги 24 с вертикальной осью вращения, которая затем приводится во вращение двигателем 25 до тех пор, пока вода и нефтяной раствор не отделятся друг от друга. Двигатель 25 далее замедляется и останавливается, после чего вода оказываетсяв слое, расположенном вьпае нефтяного раствора. 50

Иэ центрифуги 24 по трубопроводу с клапаном 42 нефтяной раствор занимает пространство ячейки 27 анализатора ИК-поглощения между окнами 28.

Лишняя проба сливается.

Через одно из окон 28 ячейки по направлению другого окна от источника 26 снаружи ячейки, содержащего инфракрасную лампу и фильтр, приспособленный для пропускания узкой полосы длин волн, сосредоточенной с цент-щ ром на 3417 нм, на нефтяной раствор . направляется инфракрасное излучение.

Снаружи ячейки на другой ее стороне находятся детектирующие устройства 29 инфракрасного излучения, получаю- . у щие от источника 26 инфракрасное излу-. чение, которое не было поглощено нефтяным раствором в ячейке. Чем больше количество нефти в растворе, тем больше поглощение инфракрасного излучения раствором и меньше количество инфракрасного излучения, детектируемого устройством 29. Соотношение между поглощением раствором инфракрасного излучения и количеством нефти в растворе является нелинейным. Выход инфракрасного детектора 29, когда он измеряет инфракрасное поглощение нефтяным раствором, а также выход инфракрасного детектора, когда он для целей стандартизации измеряет инфракрасное поглощение чистого растворителя, помещенного для этого в ячеку, подаются оба на регулирующий блок 19, которое преобразует два выхода в определение содержимого нефти в пробе фиксированного объема, извлеченной иэ исследуемого потока.

Последовательность операций, необходимых для выполнения определения нефти путем процедуры инфракрасного. поглощения, которая обычно должна занимать менее 10 мин, задается блоком

19 регулирования, который включает таймер, обеспечивающий регулярное повторение необходимой последовательности. В каждой последовательности первой операцией может быть операция стандартизации с наполнением ячейки

27 растворителем, далее сливаемым.

Управляющие клапаны 20 и 21 временно работают на обеспечение из исследуемого потока дискретной пробы воды, загрязненной нефтью, в смеситель 22, трубопровод подачи растворителя с клапаном временно открыт, чтобы пропустить в смесительный резервуар фик сированное количество воды, лопастная мяаалка 23 действует в течение соответ-. ствующего отрезка времени: трубопровод с клапаном 41 открыт, пропуская образуемую смесь в камеру центрифуги

24, которая затем вращается в течение соответствующего периода, замедляется и останавливается, трубопровод с клапаном 42 открывается, пропуская содержимое камеры центрифуги 24 в ячейку 27 в отделенном виде, в котором остается достаточио нефти, но из которого вода и излишек нефти раствора слиты. После того, как инфракрасное поглощение раствором в ячейке 27 измерено, открывается трубопровод с клапанами 43 и 39 для производства очистки устройства, вслед эа которой трубопроводы с клапанами 43, 41, 38 и 39 перекрываются, и устройство готово для следующего определения нефти процедурой инфракрасного поглощения.

Как показано линией сигнала между двумя одиночными белыми стрелками (фиг. 1), реакция инфракрасного детектора 29 подается в блок 19 регули8521 84 рования, который преобразует в течение периода, когда ячейка 24 содержит нефтяной раствор, реакцию укаэанного детектора, принимая в расчет предыдущую стандартизацию, в процент ный отсчет количества неФти в дискретной пробе загрязненной воды, извлеченной из исследуемого потока.

Как показано линией Сигнала между двумя двойными белыми стрелками (фиг..1)., выход усилителя 16, т.е. в действительности показываемая степень -загрязнения воды нефтью, также подается в блок 19 регулирования, который обеспечивает сравнение между определением нефти, выполняемым про" цедурой инфракрасного поглощения, и показываемой степеньк, загрязнения воды нефтью по степени флюоресценции.

Как показано линией между двумя тройными черными стрелками (фиг. 1) сигнал блока регулирования вводится Щ в усилитель 16, расположенный в цепи сигнала от фотоумножителя 15 к регистратору 17 (индикаторному устройству), блок 19 регулирует усиление усилителя 16 в соответствии с указан- д ным сравнейием, посредством этого повторно калибруя или корректируя насколько необходимо .показания регистратора 17 (индикаторного устройства),. Таким образом, например, если сравнение показывает, что в отношении части исследуемого потока процентное содержание нефти, определенное процедурой инфракрасного поглощения, на 5% больше, чем процентное содержание нефти, показанное регистратором

17 (индикаторным устройством) относительно той же части исследуемого потока, то усиление усилителя 16 перерегулируется блоком 19, заставляя регистратор 17 (индикаторное устрой- 40 ство) показывать с этого момента до следующего периодического определения нефти ее процентное содержание на 5Ъ вьые, чем это делалось бы в отсутствии перерегулировки усилит-JlR 1 6»

Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить точность контроля благодаря повторным калибровкам, которые производятся, какие О бы диапазоны содержания нефти не встречались, и которые автоматически компенсируют какие бы ни могли быть специальные характеристики уст»» ройства и какие-либо изменения параметров или предполагаемых констант контроля по способу флюоресценции, а именно, если блок генерирования флюоресцентного излучения изменяет свою эффективность, следующая повторная калибровка корректирует разницу, которая иначе была бы внесена в контрольные показания. Изменения в типе нефти, которые увеличивают или уменьшают флюоресценцию, также автоматически компенсируются. формула изобретения

1. Способ контроля содержания нефти в водном потоке путем непрерывного возбуждения в нем флюоресцентного излучения, замера и регистрации интенсивности флюоресценции, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности контроля водяного потока, после замера интенсивности флюоресценции производят, отбор дискретных проб, в каждую иэ которых прибавляют растворитель нефти, отделяют от воды раствор нефти, замеряют методом ИК-поглощения степень загрязнения дискретной пробы нефтью, и по полученнным результатам корректируют эамеренную интенсивность флюоресценции.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее установленные последОвательно по ходу движения потока воды в сливной трубе блок генерирования флюоресцентного излучения и блок замера интенсивности флюоресценцни с усилителем и регистратором интенсивности флюоресценции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство дополнительно содержит блок. регулирования, один иэ входов которого соединен с регистратором интенсивности флюоресценции, связанным через усилитель с выходом блока регулирования, управляющие клапаны, установленные в сливной трубе ниже точки замера интенсивности флюоресценции, смеситель дискретных проб с растворителем нефти, трубопровод подачи растворителя, подключенный к смесителю, центрифугу, связанную с выходом смесителя, и анализатор ИК-поглощения, вход которого соединен с выходом центрифуги, а выход — с другим входом блока регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3712118, кл. 73-611 R, опублик. 1973.

2. Патент Великобритании 91647312 кл. 6 01 и 21/28, опублик. 16.06.77.

852184

Составитель

Техред A. Мигунова Корректор Н. ШвЖ ка

Редактор R. Панп

Филиал ППП "Патент",г. Укгород, ул. Проектная,4

Заказ б408/90 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5