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一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的方法、装置
| 专利名称： | 一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的方法、装置 |
| 摘要： | 一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的方法、装置，该装置通过高压原油管线控制从管线上自动采样，由于定量采样管容积一定，因此，每次测试均能够抽取等量原油油样；然后从轻油油箱中抽取定量轻油对原油油样进行稀释，原油油样与轻油在反应罐中进行搅拌混合，待油样中的硫化氢充分挥发后停止，并通过电化学传感器测量气体中硫化氢的含量，利用原油中硫化氢含量与其气相硫化氢含量的函数关系式得到原油油样中硫化氢含量。本发明管路少，测量方法简单，对应用环境要求不高，尤其适用于室外检测，检测时间短且准确率高。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 北京;11 |
| 申请人： | 中国石油化工股份有限公司 |
| 发明人： | 李皓;王德治;倪广地;吴杰;赵辉社;张一丁;孙祖一;尤金龙;麻广;李亚平;曹旦夫;姜和圣;许丹;王一然;苏航;马雨薇;成旭霞 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-01-17T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-05-17T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910043573.5 |
| 公开号： | CN109765275A |
| 代理机构： | 徐州市淮海专利事务所 |
| 代理人： | 孟洁 |
| 分类号： | G01N27/26(2006.01);G;G01;G01N;G01N27 |
| 申请人地址： | 100000 北京市朝阳区朝阳门北大街22号 |
| 主权项： | 1.一种室外快速在线检测原油硫化氢的测算方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)通过定量管选取相同剂量的原油和轻油； 2)将步骤(1)中选取的原油和轻油放入反应罐(8)中混合，待气液组分平衡后，通过电化学传感器(2)测量出气相中硫化氢含量C气，同时，通过温度传感器测量出反应罐(8)周围的环境温度Tt，基于以下公式计算得出电化学传感器(2)温度校正后的气相中硫化氢含量： CT＝C气*(1-(Tt-20)*TK) 公式① 其中，TK是电化学传感器(2)温度换算系数； 3)通过气压传感器采集反应罐(8)所在地的大气压力P空及其计量体积V空，并将Tt转换为开氏温度，基于理想气体状态方程，计算得出反应罐(8)中空气的质量m空： m空＝M空*V空*P空/(R*(Tt+273)) 公式② 其中，M空是空气的摩尔质量； 4)根据公式①和公式②，基于以下公式得出空气中硫化氢的质量mH2S气， mH2S气＝CT*m空 ＝C气*(1-(Tt-20)*TK)*M空*V空*P空/(R*(Tt+273)) 公式③ 其中，R是比例常数为8.314帕·米3/摩尔·K； 5)根据亨利定律反算出原油中硫化氢的质量mH2S液： mH2S液＝mH2S气*(1-(Tt-20)*TE)/HH2S ＝C气*(1-(Tt-20)*TK)*(1-(Tt-20)*TE)*M空*V空*P空/(HH2S*R(Tt+273)) 公式④ 其中，HH2S是原油中硫化氢的析出率位0.6，TE为油的析出系数随温度变化而变化校正系数为0.012； 6)测量出定量管内液体体积V液及原油密度ρ原油，并基于以下公式计算得出原油中硫化氢的含量： C液＝mH2S液/(V液*ρ原油) ＝C气*(1-(Tt-20)*TK)*(1-(Tt-20)*TE)*M空*V空*P空/(HH2S*V液*ρ原油*R*(Tt+273)) 公式⑤ 2.根据权利要求1所述的一种室外快速检测原油硫化氢的测算方法，其特征在于，步骤(4)中HH2S的值通过以下方法确定： a按1:20的比例取原油与柴油混合油液，在实验室通过碘量法滴定法计算得出原油中硫化氢的含量C滴，即步骤(5)中的C液； b通过公式⑤反算得出HH2S的值。 3.一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，包括原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置、硫化氢循环检测装置、温度传感器和气压传感器，所述原油定量采样装置输入端连接高压原油管线(12)，输出端连接原油稀释进样装置和循环搅拌装置，所述循环搅拌装置连接硫化氢循环检测装置，还包括用于控制原油定量采样装置、原油稀释进样装置、循环搅拌装置和硫化氢循环检测装置工作或暂停的控制装置；其特征在于， 所述原油定量采样装置包括齿轮泵(13)、定量采样管(19)和第一流量开关(21)，所述齿轮泵(13)输入端连接高压原油管线(12)，输出端连接第一三通阀(14)的B端口，第一三通阀(14)的A端口连接定量采样管(19)的第一端；所述定量采样管(19)的第二端连接第二三通阀(20)的A端口，E端口通过第一流量开关(21)连接高压原油管线(12)； 所述原油稀释进样装置包括轻油油箱(17)和第一伺服柱塞泵(18)；所述第一伺服柱塞泵(18)输入端连接轻油油箱(17)，输出端连接第二三通阀(20)的D端口； 所述循环搅拌装置包括反应罐(8)、第二伺服柱塞泵(15)和第二流量开关(11)；所述反应罐(8)的进流口(22)通过第一直通阀(10)连接第一三通阀(14)的C端口，所述反应罐(8)的出流口(23)通过第二流量开关(11)连接第二伺服柱塞泵(15)输入端，第二伺服柱塞泵(15)输出端通过第一直流阀(10)连接反应罐(8)的进流口(22)； 所述硫化氢循环检测装置包括过滤器(1)、电化学传感器(2)和隔膜泵(3)，所述过滤器(1)输入端通过出气管(24)伸入到反应罐(8)中，输出端通过电化学传感器(2)连接隔膜泵(3)输入端，隔膜泵(3)输出端通过进气管(25)伸入到反应罐(8)中； 所述电化学传感器(2)、隔膜泵(3)、第一直通阀(10)、齿轮泵(13)、第一三通阀(14)、第二三通阀(20)、第二流量开关(11)、第二伺服柱塞泵(15)、第一伺服柱塞泵(18)、第一流量开关(21)、温度传感器和气压传感器均与控制装置电连接。 4.根据权利要求3所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，其特征在于，所述反应罐(8)中设有隔离网(9)，所述隔离网(9)下部为液体空间，上部为气体空间，所述反应罐(8)的进流口(22)和出流口(23)位于液体空间，所述出气管(24)和进气管(25)位于气体空间；所述温度传感器和气压传感器均安装在反应罐(8)上。 5.根据权利要求4所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，其特征在于，所述反应罐(8)内的进气管(25)的长度比出气管(24)的长，进气管(25)进气口靠近隔离网(9)，出气管(24)的出气口靠近反应罐(8)顶部；所述反应罐(8)的进流口(22)的高度高于出流口(23)。 6.根据权利要求5所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，其特征在于，所述隔膜泵(3)输出端连接第三三通阀(4)的F端口，第三三通阀(4)的G端口连接一吸收罐(5)，H端口连接进气管(25)，所述进气管(25)通过第二直通阀(6)连接一干燥器(7)，所述第三三通阀(4)、第二直通阀(6)和干燥器(7)与控制装置电连接。 7.根据权利要求6所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢的装置，其特征在于，所述轻油油箱(17)安装有与控制装置相连的液位开关(16)和报警器。 8.根据权利要求7所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，其特征在于，还包括防爆壳体，以及与控制装置相连的触摸屏，所述控制装置为PLC控制器，所述触摸屏和PLC控制器安装在防爆壳体内；所述电化学传感器(2)以及隔膜泵(3)、齿轮泵(13)、第一伺服柱塞泵(18)、第二伺服柱塞泵(15)、第一三通阀(14)、第二三通阀(20)、第三三通阀(4)、第二直流阀(6)和第一直流阀(10)均是隔爆的。 9.根据权利要求7所述的一种室外快速在线检测原油硫化氢含量的装置，其特征在于，其特征在于，所述反应罐(8)是内部经钝化处理的反应罐(8)，所述进气管(25)、出气管(24)以及反应罐(8)与高压原油管线(12)、轻油油箱(17)之间的管路是经钝化处理的管路。 10.利用权利要求1-8任一项所述的装置检测原油硫化氢含量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：采集原油样本 启动PLC控制器，控制第一三通阀(14)切换到B-A端口，第二三通阀(20)切换到A-E端口，控制齿轮泵(13)开启，与齿轮泵(13)相连的高压原油管线(12)中的原油依次流经齿轮泵(13)、定量采样管(19)、第一流量开关(21)，最终回流到与第一流量开关(21)输出端相连的高压原油管线(12)中，当流经第一流量开关(21)的原油触发第一流量开关(21)时，将信号传送至PLC控制器，PLC控制器进行设定好的延迟时间后控制齿轮泵(13)关闭，此时定量管中是原油样本，此过程结束； 步骤二：原油稀释进样 PLC控制器控制第一三通阀(14)切换到A-C端口，第二三通阀(20)切换到D-A端口，开启第一直通阀(10)后，启动第一伺服柱塞泵(18)，第一伺服柱塞泵(18)从轻油油箱(17)中抽取设定量的轻油，轻油依次流经第一伺服柱塞泵(18)、定量采样管(19)、第一直通阀(10)，最终从反应罐(8)下部的进流口(22)流入反应罐(8)中，所述轻油流经定量采样管(19)时混合步骤(一)中定量采样管(19)采集到的原油共同流入反应罐(8)中，抽取的轻油量达到设定量后，进样过程结束，第一伺服柱塞泵(18)停止工作； 步骤三：循环混合搅拌，充分释放硫化氢气体 PLC控制器启动第二伺服柱塞泵(15)，同时开始计时，所述步骤(二)中流入反应罐(8)中的轻油和原油混合流体从反应罐(8)的出流口(23)流出，然后依次流经第二流量开关(11)、第二伺服柱塞泵(15)、第一直通阀(10)，最终从反应罐(8)的进流口(22)再次流入反应罐(8)，以此循环，使原油样本中的硫化氢充分挥发出来，挥发出的硫化氢气体进入反应罐(8)的气体空间；当第二伺服柱塞泵(15)工作到设定好的时间后，PLC控制器控制其停止，搅拌结束； 步骤四：硫化氢气体的检测 第二伺服柱塞泵(15)停止工作后，控制第三三通阀(4)切换到F-H端口，打开隔膜泵(3)，在隔膜泵(3)的作用下，反应罐(8)的气体空间中的硫化氢气体从反应罐(8)的出气管(24)流出，然后依次流经过滤器(1)、电化学传感器(2)、隔膜泵(3)，最后从反应罐(8)的进气管(25)回流至反应罐(8)的气体空间中，以此循环，循环过程中，电化学传感器(2)将采集到的气体中硫化氢的含量传送至PLC控制器，同时温度传感器和气压传感器将采集到的周围的环境温度以及反应罐(8)所在地的大气压力传送至PLC控制器，PLC控制器根据预先存储的原油中硫化氢含量与其气相硫化氢含量的函数关系式，计算得出原油中硫化氢含量的具体数值，并在触摸屏上显示出来，待电化学传感器(2)显示的数值稳定后，触摸屏上显示的含量即为原油中的硫化氢含量，此过程结束； 步骤五：排出气体 控制第二直通阀(6)、隔膜泵(3)和吸收罐(5)开启，第三三通阀(4)切换到F-G端口，在隔膜泵(3)的作用下，反应罐(8)的气体空间中的硫化氢气体从反应罐(8)的出气管(24)流出，然后依次流经过滤器(1)、电化学传感器(2)、隔膜泵(3)、第三三通阀(4)，最后从吸收罐(5)释放，同时电化学传感器(2)的值逐渐减少，减小到0时，隔膜泵(3)和吸收罐(5)停止工作，此过程结束； 步骤六：排出液体 控制第一直通阀(10)关闭，第一三通阀(14)切换到A-C端口，第二三通阀(20)切换到A-E端口，启动第二伺服柱塞泵(15)，原油与轻油的混合流体从反应罐(8)的出流口(23)流出，然后依次流经第二流量开关(11)、第二伺服柱塞泵(15)、定量采样管(19)、第一流量开关(21)，最后流入高压原油管线(12)。 11.根据权利要求9所述的一种检测原油硫化氢含量的控制方法，其特征在于，PLC控制器预先存储的原油中硫化氢含量与其气相硫化氢含量的函数关系式为权利要求1所述的公式⑤。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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