close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14132

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 30/00
G 01N 1/10
СПОСОБ ВВОДА ЖИДКОЙ ПРОБЫ УГЛЕВОДОРОДНЫХ
СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ В АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ИЛИ СВОЙСТВ
(21) Номер заявки: a 20080847
(22) 2008.06.25
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Белорусский
государственный институт метрологии" (BY)
(72) Авторы: Ананьин Владимир Николаевич; Мохнач Марина Владимировна (BY)
BY 14132 C1 2011.02.28
BY (11) 14132
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Белорусский
государственный институт метрологии" (BY)
(56) Европейский стандарт NF EN 27941
(ISO 7941) "Товарные пропан и бутан.
Анализ методом газовой хроматографии", 1994.
SU 1723516 A1, 1992.
US 3735640, 1973.
SU 1599695 A1, 1990.
EP 0461438 A2, 1991.
SU 1330554 A1, 1987.
(57)
Способ ввода жидкой пробы углеводородных сжиженных газов в анализатор состава
или свойств путем дозирования при помощи жидкостного крана-дозатора, дозировочный
объем которого заполняют жидкой фазой углеводородных сжиженных газов через выходной нижний вентиль вертикально установленного сосуда с пробой, присоединенного к
крану-дозатору с помощью прозрачной пластиковой трубки, с использованием компенсационной системы, включающей дроссель и игольчатый вентиль для сброса углеводородных
сжиженных газов в атмосферу, отличающийся тем, что сосуд с пробой углеводородных
сжиженных газов термостатируют при температуре выше температуры крана-дозатора,
заполняют дозировочный объем при давлении в сосуде с пробой выше давления насыщенных паров в дозировочном объеме, перекрывают поток углеводородных сжиженных
газов и после установления истинного равновесного состояния гетерогенной системы
жидкость-пар в дозировочном объеме осуществляют дозирование пробы.
Изобретение относится к метрологии - физико-химическим измерениям, а именно к
измерениям состава и свойств многокомпонентной смеси углеводородных сжиженных газов с числом атомов углерода 1-6, имеющих температуру кипения ниже комнатной и
находящихся в нормальных условиях при избыточном давлении, конкретно к способам
ввода газообразных видов топлива в хроматограф для определения компонентного состава
и в бомбовый калориметр для измерения объемной теплоты сгорания.
Изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности, а также при хранении, транспортировке, распределении и
применении газообразных видов топлива.
BY 14132 C1 2011.02.28
Известен способ ввода пробы углеводородных сжиженных газов в хроматограф [1].
Способ включает в себя отбор жидкой фазы углеводородного сжиженного газа непосредственно из пробоотборника непрерывно с постоянным расходом, не превышающим за
время подготовки и проведения анализа 10 % объема первоначально находящейся в пробоотборнике жидкой фазы углеводородного сжиженного газа, с помощью пробоотборочной
трубки, введенной в жидкую фазу углеводородного сжиженного газа, причем температура
и давление внутри пробоотборочной трубки совпадают с последними жидкой фазы, с последующим непрерывным превращением за счет создания положительного градиента
температуры до температуры превращения жидкой фазы в парогазовую и отрицательного
градиента давления выше атмосферного на всем протяжении пробоотборочной трубки
жидкой фазы в парогазовую фазу, и периодическое дозирование парогазовой фазы с помощью газового крана-дозатора в разделительную колонку хроматографа.
Недостатком указанного способа является необходимость воспроизведения, измерения и поддержания с высокой точностью во время анализа постоянного расхода парогазовой смеси, что технически сложно в условиях заводских лабораторий. Несоблюдение
указанных требований приводит к изменению состава дозы парогазовой фазы по сравнению с составом жидкой пробы углеводородных сжиженных газов и отклонению полученных результатов анализа содержания углеводородов от компонентного состава пробы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ ввода
жидкой пробы углеводородных сжиженных газов в хроматограф [2]. Способ ввода жидкой пробы углеводородных сжиженных газов в хроматограф осуществляется путем дозирования при помощи жидкостного крана-дозатора, дозировочный объем которого
заполняется жидкой фазой углеводородных сжиженных газов через выходной нижний
вентиль вертикально установленного сосуда с пробой и прозрачную пластиковую трубку с
использованием компенсационной системы, включающей дроссель и игольчатый вентиль
для сбора углеводородных сжиженных газов в атмосферу. Компенсационная система позволяет предотвратить превращение в пар (кипение) углеводородных сжиженных газов в
процессе установления равновесного (квазиравновесного) состояния потока жидкости через дозировочный объем.
При дозировании жидкой пробы углеводородных сжиженных газов открывают нижний выходной вентиль сосуда с углеводородным сжиженным газом и следят сквозь прозрачные стенки трубки за заполнением системы дозирования жидкостью без видимых
парогазовых пузырьков. После ввода дозы пробы в хроматограф выходной вентиль сосуда
с углеводородным сжиженным газом закрывают. Затем процедуру дозирования повторяют.
Недостатком указанного способа является низкая прецизионность дозирования пробы
в условиях повторяемости, приводящая к недостаточной точности анализа, а именно:
среднее квадратичное отклонение (СКО) результатов параллельных определений массовой доли углеводородов составляет 0,9-1,0 % относительных [2, 3].
Недостатки способа по прототипу обусловлены следующим:
углеводородные сжиженные газы представляют собой жидкую смесь кипящих при
температуре ниже 280 К углеводородов с растворенными в ней воздухом, метаном и другими газами и поэтому имеют при комнатной температуре в герметичной емкости давление, в зависимости от состава, до 1 МПа выше атмосферного [4];
истинного равновесного состояния жидкость - парогазовая фаза в системе ввода пробы
в потоке углеводородных сжиженных газов при сбросе парогазовой фазы через дроссель в
область более низкого давления достичь невозможно. Это квазиравновесное состояние, то
есть приближенное к равновесному состоянию, даже при абсолютно одинаковой температуре всех частей системы дозирования;
при сбросе парогазовой фазы в атмосферу в системе дозирования наблюдается понижение давления относительно давления в сосуде с пробой углеводородных сжиженных
газов, вследствие чего происходит выделение из объема жидкости растворенных в ней
2
BY 14132 C1 2011.02.28
воздуха, метана и других газов, а также флюктуационное вскипание наиболее легких углеводородов (этан, этилен, пропан, пропилен) со спонтанным образованием и исчезновением микропузырьков в объеме жидкой фазы и в особенности на поверхности раздела
жидкость - стенки системы ввода пробы, в том числе дозировочного объема;
описанное выше явление спонтанно изменяет дозировочный объем, заполняемый
жидкостью, и соответственно изменяет объем (количество) дозы. Поскольку один объем
жидкости углеводородных сжиженных газов превращается в анализаторе (при нормальных температуре и давлении) примерно в 250 объемов пара, то незначительное флюктуационное изменение объема жидкой дозы приводит к существенному (регистрируемому)
отклонению результатов анализа;
в прототипе не регламентированы температурные режимы сосуда с углеводородным
сжиженным газом и системы дозирования пробы. На практике типичной является ситуация, когда система дозирования имеет комнатную температуру, а сосуд с углеводородным
сжиженным газом, отобранный или принесенный из хранилища, - более низкую температуру. Такая ситуация многократно усугубляет описанные выше негативные процессы выделения растворенных газов и флюктуационного парообразования и конденсации легких
углеводородов, поскольку заполнение системы дозирования в этом случае происходит при
давлении насыщенных паров углеводородных сжиженных газов в сосуде с пробой, а температура жидкости и парциальные давления углеводородов выше в дозировочном объеме
крана-дозатора;
в процессе проведения 2-4 повторных определений в течение 3-5 часов сосуд с пробой
нагревается и давление насыщенных паров углеводородных сжиженных газов возрастает.
При этом от измерения к измерению меняются условия заполнения дозировочного объема
жидкой пробой.
Задачей изобретения является повышение точности определения состава и свойств углеводородных сжиженных газов за счет уменьшения изменений объема жидкой дозы во
время заполнения и введения пробы в анализатор (хроматограф, калориметр).
Задача решается тем, что способ ввода жидкой пробы углеводородных сжиженных газов в анализатор состава или свойств путем дозирования при помощи жидкостного кранадозатора, дозировочный объем которого заполняют жидкой фазой углеводородных сжиженных газов через выходной нижний вентиль вертикально установленного сосуда с пробой, присоединенного к крану-дозатору с помощью прозрачной пластиковой трубки, с
использованием компенсационной системы, включающей дроссель и игольчатый вентиль
для сбора углеводородных сжиженных газов в атмосферу, отличается тем, что сосуд с
пробой углеводородных сжиженных газов термостатируют при температуре выше температуры крана-дозатора, заполняют дозировочный объем при давлении в сосуде с пробой
выше давления насыщенных паров в дозировочном объеме, перекрывают поток углеводородных сжиженных газов и после установления истинного равновесного состояния гетерогенной системы жидкость-пар в дозировочном объеме осуществляют дозирование
пробы.
Более высокое давление насыщенных паров в сосуде с углеводородным сжиженным
газом, имеющим температуру выше температуры крана-дозатора, препятствует выделению растворенных газов и парообразованию легких углеводородов в дозировочном объеме, а
отсутствие потока жидкости и сброса парогазовой фазы в атмосферу перед дозированием
приводит к установлению истинного равновесного состояния в системе жидкость-пар,
растворению выделившихся газов и конденсации испарившихся углеводородов, то есть к
исчезновению микропузырьков и поверхностного слоя парогазовой фазы.
Поскольку жидкость практически не сжимаема, то количество ее не зависит от давления, а определяется дозировочным объемом, заполнение которого при таких условиях составляет 100 %.
3
BY 14132 C1 2011.02.28
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Жидкостной кран-дозатор присоединяют к анализатору. Сосуд с углеводородным
сжиженным газом устанавливают вертикально и нижний запорный вентиль присоединяют
к крану-дозатору с помощью прозрачной пластиковой трубки. Сосуд с углеводородным
сжиженным газом нагревают и термостатируют при температуре выше температуры кранадозатора на интервал, который в три раза превышает точность термостатирования. Нагрев
и термостатирование осуществляются любым известным способом, например с помощью
водяного термостата или электронагревателя с блоком управления. Затем открывают запорный вентиль сосуда и устанавливают поток углеводородного сжиженного газа через
кран-дозатор, регулируя дросселем сброс парогазовой фазы в атмосферу с расходом, позволяющим сохранить жидкую фазу в системе дозирования. После пропускания жидкой
смеси углеводородных газов в объеме, превышающем в несколько раз объем системы дозирования, прекращают сброс парогазовой фазы в атмосферу путем перекрывания игольчатого
крана-дросселя и после установления равновесия в системе вводят дозу углеводородных
сжиженных газов в анализатор.
Техническим результатом предложенного способа является уменьшение изменений
объема дозы и отклонений компонентного состава дозы от углеводородного состава в сосуде с пробой, что приводит к повышению точности измерений состава и свойств углеводородных сжиженных газов, в частности прецизионности определения их компонентного
состава хроматографическим методом. Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (по прототипу).
Стандартный образец смеси углеводородных сжиженных газов (массовые доли %:
пропан - 30,81; изобутан - 34,17; н-бутан - 35,03), приготовленный в соответствии с международным стандартом ИСО 6142 весовым методом с точностью (относительной неопределенностью) не более 1 % относительного, анализировали хроматографическим методом
по ГОСТ 10679 [5], а дозирование пробы осуществляли по европейскому стандарту
NF EN 27941 [3] с использованием хроматографа "Цвет-800" с детектором по теплопроводности. Устройство дозирования жидкости УДЖ-179 с объемом дозирующего объема
1 мкл соответствует описанию системы дозирования с жидкостным краном-дозатором
европейского стандарта. Открыли выходной нижний вентиль вертикально установленного
сосуда со стандартным образцом углеводородного сжиженного газа и пропустили через
систему дозирования (УДЖ-179) жидкую смесь углеводородов в течение 10 минут с расходом парогазовой фазы 250 мл (1 мл жидкой фазы) в минуту, после чего ввели пробу в
испаритель анализатора и проанализировали компонентный состав. Определение содержания пропана, изобутана, н-бутана по прототипу провели шесть раз. Из полученных данных рассчитали среднее значение содержания каждого компонента, прецизионность среднее квадратичное отклонение (СКО) параллельных определений и точность - неопределенность полученных результатов по сравнению с содержанием компонентов в стандартном образце (в % относительных). Полученные результаты представлены в таблице.
Пример 2 (по заявляемому способу).
Анализировали компонентный состав стандартного образца смеси углеводородных
сжиженных газов на оборудовании и по методике, описанных в примере 1. Сосуд с углеводородным сжиженным газом установили вертикально в водяной термостат 5 ОК 20/0,5
(точность поддержания температуры 0,5 К). Система дозирования имела комнатную температуру 295 К. Температуру термостатирования пробоотборника установили 297 К и выдержали в течение часа. Открыли нижний выходной вентиль пробоотборника, установили
дросселем сброс парогазовой фазы углеводородных сжиженных газов из системы дозирования с расходом 250 мл в минуту. Пропустили жидкую фазу через кран-дозатор в течение 10 минут, затем закрыли дроссель (игольчатый вентиль), выдержали 5 минут для
установления равновесия в системе жидкость-пар и ввели дозу в анализатор. Определение
4
BY 14132 C1 2011.02.28
содержания пропана, изобутана, н-бутана по заявляемому способу провели шесть раз. Из
полученных данных рассчитали среднее значение содержания каждого компонента, прецизионность - среднее квадратичное отклонение (СКО) параллельных определений и точность - неопределенность полученных результатов по сравнению с содержанием
компонентов в стандартном образце (в % отн.). Полученные результаты представлены в
таблице.
Среднее
Результаты анализа по прототипу
Неопредезначение
Содержание компонента, массовая доля, %
СКО, % ленность
содержаотн. результата,
№ пония ком1
2
3
4
5
6
% отн.
вторности
понента
1 Пропан
31,9 31,2 31,8 31,2 31,4 31,8
31,5
1,0
2,5
Компонент
2 Изобутан
3
34,2
33,5
34,4
33,4
33,7
34,0
33,9
1,1
2,3
Н-бутан
Компонент
35,0 34,2 34,9 34,2 34,6 34,6
34,6
1,0
2,2
Среднее
Результаты анализа по изобретению
Неопредезначение
Содержание компонента, массовая доля, %
СКО, % ленность
содержаотн. результата,
№ пония ком1
2
3
4
5
6
% отн.
вторности
понента
1 Пропан
31,5 31,1 31,5 31,2 31,1 31,2
31,3
0,7
1,6
2 Изобутан
34,0
33,8
33,7
34,3
34,2
33,6
33,9
0,6
1,3
Н-бутан
34,8
35,0
34,7
34,9
35,0
34,5
34,8
0,5
1,1
3
Из представленных в таблице данных видно, что способ дозирования пробы углеводородных сжиженных газов по изобретению повышает точность анализа компонентного состава в 1,5-2,0 раза по сравнению с прототипом, а именно: среднее квадратичное
отклонение результатов параллельных определений снижается, пропорционально уменьшается и неопределенность результата измерений.
Источники информации:
1. Патент Беларуси 9858 С1, 2007.
2. Европейский стандарт NF EN 27941 (ISO 7941) Товарные пропан и бутан. Анализ
методом газовой хроматографии (п. 8.3.1)".
3. Ананьин В.Н., Морозова А.И. Межлабораторные сличения различных способов
ввода пробы в хроматограф при измерении компонентного состава углеводородных сжиженных газов // Метрология и приборостроение, № 1. - 2008. - С. 8-12.
4. Ананьин В.Н. Метрологические аспекты измерений компонентного состава углеводородных сжиженных газов / Метрология и приборостроение. - № 4. -2005. - С. 15-18.
5. ГОСТ 10679-76 Газы углеводородные сжиженные. Метод определения углеводородного состава.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
104 Кб
Теги
by14132, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа