CN111458425A - 一种油船油舱内voc气体组分分析实验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，其特征在于，包括：氮气瓶、减压阀、第一玻璃管、温度传感器、压力传感器，第一手动截止阀、色谱仪、计算机、第一手动截止阀、三通、第二手动截止阀、真空泵、恒温水浴锅、抽滤瓶、第二玻璃管、密封塞、第三手动截止阀和电磁截止阀。本发明可以模拟不同原油运输船船型在航行时，各种石油油品在不同压力、不同温度工况下释放的VOC气体，并通过色谱仪进行组分分析研究，为后续的处理或防止污染提供数据基础。
Description
技术领域
本发明涉及挥发性有机污染物(VOC)组分实验技术领域，尤其涉及一种油船油舱内VOC气体组分实验装置及其使用方法。
背景技术
原油船舶运输是我国原油进口最重要的运输方式，原油在运输及码头装船作业中产生的高浓度、大处理量的挥发性石油油气(VOC)，其排放不仅造成巨大的经济损失，而且还导致环境污染，给生产、生活带来潜在安全隐患。
原油运输船舶的VOC气体排放对环境的污染以及对原油品质的损耗已成为一个需要解决的不可忽视的问题，因此，识别原油运输船舶油舱内VOC气体的组分对后续进行这类气体的回收和处理有重要意义。
原油运输船舶在运输过程中VOC气体释放的速率和总量，取决于油舱内原油和原油上部空间VOC气体的温度及油舱内压力设定值或控制值，主要由油舱温度的变化引起。同时，不同的石油油品在不同压力、温度下，其释放的VOC气体的组分也不尽相同。
然而，目前针对油船油舱内VOC气体组分的实验研究相对较少，无法通过一套实验装置模拟油舱内不同温度与压力下VOC气体组分的变化。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置及其使用方法，以解决现有技术中无法通过一套实验装置分析识别油舱内不同温度与压力下VOC气体组分。
为达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：
一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，包括：恒温水浴锅和抽滤瓶，其中，所述抽滤瓶安置在所述恒温水浴锅中，瓶口中塞有密封塞，所述密封塞上穿插有一端伸入所述抽滤瓶中的第一玻璃管、温度传感器的采集端、压力传感器的采集端和第二玻璃管，其中所述第一玻璃管的另一端通过管路依次连通减压阀和氮气瓶；所述第二玻璃管的另一端通过管路依次连通第一手动截止阀和色谱仪；
所述抽滤瓶的瓶口一侧通过管路依次连通第二手动截止阀、电磁截止阀、三通阀的第一接口；
所述三通阀的第二接口通过管路连通第三手动截止阀至接入大气；所述三通的第三接口通过管路依次连通第四手动截止阀和真空泵；
所述温度传感器、压力传感器、色谱仪、电磁截止阀通过导线连接至计算机。
进一步优选，所述密封塞为橡胶密封塞。
进一步优选，所述管路为硅胶软管和/或四氟乙烯软管。
进一步优选，所述恒温水浴锅中注入有水。
进一步优选，所述抽滤瓶中注入有测试油样。
本发明的一种油船油舱内VOC气体组分实验装置的使用方法，根据测试油样保护状态分为无氮气保护状态时的使用方法以及有氮气保护状态时的使用方法，
一、测试油样为无氮气保护状态时，所述使用方法的具体步骤是：
步骤1：在抽滤瓶中注入测试油样，将抽滤瓶置入恒温水浴锅中；
步骤2：关闭减压阀、第一手动截止阀、第四手动截止阀、电磁截止阀，打开第二手动截止阀、第三手动截止阀；
步骤3：根据实验工况，在计算机中设置电磁截止阀的压力联动值；
步骤4：根据实验工况，设置恒温水浴锅的恒温水温，启动恒温水浴锅；
步骤5：当恒温水浴锅达到恒温水温并持续预设恒温时间后，开起第一手动截止阀，进行VOC气体温度、压力以及组分测量；
步骤6：测量完成后关闭第一手动截止阀，并根据其他实验工况重复步骤3-5，直至实验完成。
二、测试油样为有氮气保护状态时，所述使用方法的具体步骤是：
步骤1)：在抽滤瓶中注入测试油样，将抽滤瓶置入恒温水浴锅中；
步骤2)：关闭减压阀、第一手动截止阀、第三手动截止阀，打开电磁截止阀、第二手动截止阀、第四手动截止阀；
步骤3)：启动真空泵，持续预设开泵时间后，缓慢打开减压阀，使抽滤瓶内压力恢复至常压，保持此时减压阀开度，使抽滤瓶内压力始终保持在常压；
步骤4)：持续预设停泵时间后，关闭真空泵、减压阀、第四手动截止阀、电磁截止阀、第三手动截止阀；
步骤5)：根据实验工况，在计算机中设置电磁截止阀的压力联动值；
步骤6)：根据实验工况，设置恒温水浴锅的恒温水温，启动恒温水浴锅；
步骤7)：当恒温水浴锅达到恒温水温并持续预设恒温时间后，开起第一手动截止阀，进行VOC气体温度、压力以及组分测量；
步骤8)：测量完成后关闭第一手动截止阀，并根据其他实验工况重复步骤5-7，直至实验完成。
进一步优选，所述预设开泵时间为2-3分钟，所述预设停泵时间为4-6分钟。
进一步优选，所述预设恒温时间为10-15分钟。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点和有益效果主要是：
本发明的油船油舱内VOC气体组分的实验装置及其使用方法，可以模拟不同原油运输船船型在航行时，各种石油油品在不同压力、温度工况下释放的VOC气体，并通过色谱仪进行组分研究，为后续的处理或防止污染提供数据基础。不同的原油运输船船型，其油舱透气阀压力设定值不尽相同，同时还有有无氮气保护气之分，本实验装置可以通过设定不同电磁截止阀的动作压力和是否加入氮气保护气来模拟不同船型，并通过恒温水浴锅中水温变化来模拟原油油温变化引起的VOC气体压力与组分的变化。同时，本装置结构简单，方便试验人员操作，便于使用。
附图说明
图1为本发明具体实施例的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置的技术方案作进一步的详细说明。
一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，氮气瓶1、减压阀2、软管3、第一玻璃管4、温度传感器5、压力传感器6，温度信号线7、压力信号线8、第一手动截止阀9、软管10、色谱仪11、色谱仪信号线12、计算机13、电磁截止阀信号线14、第三手动截止阀15、三通16、第四手动截止阀17、真空泵18、恒温水浴锅19、水20、测试油样21、抽滤瓶22、第二玻璃管23、密封塞24、软管25、第二手动截止阀26和电磁截止阀27；
其中，氮气瓶1通过减压阀2及软管3与第一玻璃管4的一端连接；第一玻璃管4的另一端、温度传感器5的采集端、压力传感器6的采集端及第二玻璃管23的一端被固定在密封塞24上，并通过密封塞24伸入抽滤瓶22内部；第二玻璃管23通过第一手动截止阀9及软管10与色谱仪11连接；温度传感器5通过温度信号线7与计算器13连接，压力传感器通过压力信号线8与计算机13连接，色谱仪11通过色谱仪信号线12与计算机13连接，电磁截止阀27通过电磁截止阀信号线14与计算机13连接；抽滤瓶22通过软管25及第二手动截止阀26与电磁截止阀27的入口连接；电磁截止阀27的出口通过软管与三通16的A端连接，三通16的B端通过软管与第四手动截止阀17连接，第四手动截止阀17再通过软管与真空泵连接；同时，三通16的C端通过软管连接第三手动截止阀15入口，第三手动截止阀15入口通过软管接入大气；抽滤瓶22中含有适量测试油样21，并置于恒温水浴锅19中，锅中加入适量水20。
本实施例中，密封塞24采用为橡胶密封塞。软管3、软管10、软管25等软管均采用硅胶软管或聚四氟乙烯软管，对应的阀门、三通、玻璃管接头处采用外螺纹结构或快速接头，方便与软管进行快速连接并保证气密。进一步的，根据油舱实际工况，模拟压力通过计算机13及电磁截止阀27等装置控制在10KPa-16KPa间变化，因此不会引起上述密封和接头的失效。
氮气瓶1中的氮气通过减压阀2、软管3及第一玻璃管4进入抽滤瓶22中，减压阀2用于调节进入抽滤瓶22中氮气的压力和用量，模拟部分油船油舱中含有氮气保护气的状态。
抽滤瓶22模拟油船油舱，其内部放有适量原油即测试油样21，原油上方密闭空间为实验待测VOC气体。抽滤瓶22被置于恒温水浴锅19中，恒温水浴锅19中水温均匀并可以精确调节，用于模拟油船油舱在不同温度下的VOC气体组分的变化。
温度传感器5、压力传感器6及第二玻璃管23被固定在密封塞24上，并通过密封塞24进入抽滤瓶22内部。温度传感器5用于测量VOC气体温度，压力传感器6用于测量VOC气体压力。第二玻璃管23作为采样管通过第一手动截止阀9及软管10与色谱仪11连接，用于测量VOC气体组分。
抽滤瓶22侧方出口通过软管25、第二手动截止阀26与电磁截止阀27、三通16、第四手动截止阀17与真空泵18连接。通过真空泵18抽出抽滤瓶22中原油上方的初始空气，再注入氮气，模拟采用氮气保护气的油舱状态。
抽滤瓶22还通过软管25、第二手动截止阀26与电磁截止阀27、三通16、第三手动截止阀15构成一个排气通道。该通道用于模拟船舶航行时油舱透气阀的工作，作用是使油舱压力保持在合理范围内(10KPa-16KPa)。计算机13通过对压力传感器6的实时值采集与比较来控制电磁截止阀27的开闭。进一步的，当抽滤瓶22内气体压力高于开启联动值(如16KPa)时，电磁截止阀27自动开启，VOC气体通过三通16经第三手动截止阀15和软管排出。当抽滤瓶22内气体压力低于关闭联动值时，电磁截止阀27自动关闭。第三手动截止阀15后部软管出口置于室外，已避免产生室内安全隐患。
本发明的一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置的使用方法，
一、当需要模拟具有氮气保护气的油舱状态时，实验步骤如下：
1)将适量原油试样倒入抽滤瓶22中；
2)将抽滤瓶22置入恒温水浴锅19中；
3)用密封塞24将抽滤瓶22上方瓶口塞紧；用软管25连接抽滤瓶22侧方出口及第二手动截止阀26；用软管3连接第一玻璃管4；用软管10连接玻璃采样管23；
4)关闭减压阀2、第一手动截止阀9、第三手动截止阀15，同时打开第二手动截止阀26、电磁截止阀27、第四手动截止阀17；
5)启动真空泵18，2-3分钟后，缓慢打开减压阀2，使抽滤瓶22内压力缓慢恢复至常压，保持此时减压阀2开度，使抽滤瓶22内压力始终在常压左右。
6)5分钟后，关闭真空泵18，关闭减压阀2；
7)关闭第四手动截止阀17，关闭电磁截止阀27，打开第三手动截止阀15；
8)根据实验工况，在计算机13上设置好电磁截止阀27的压力联动值；
9)根据实验工况，设置恒温水浴锅19水温，启动恒温水浴锅19；
10)待恒温水浴锅19达到所设温度，并保持15分钟后，开启第一手动截止阀9，进行VOC气体温度、压力和组分测量；
11)关闭第一手动截止阀9，重复步骤8、9、10，可得到不同温度、压力下该原油试样VOC气体组分变化规律。
二、当不需要需要模拟具有氮气保护气的油舱状态时，实验步骤如下：
1)将适量原油试样倒入抽滤瓶22中；
2)将抽滤瓶22置入恒温水浴锅19中；
3)用密封塞24将抽滤瓶22上方瓶口塞紧；用软管25连接抽滤瓶22侧方出口及第二手动截止阀26；用软管3连接第一玻璃管4；用软管10连接玻璃采样管23；
4)关闭减压阀2、第一手动截止阀9、电磁截止阀27、第四手动截止阀17，
5)打开第三手动截止阀15、第二手动截止阀26；
6)根据实验工况，在计算机13上设置好电磁截止阀27的压力联动值；
7)根据实验工况，设置恒温水浴锅19水温，启动恒温水浴锅19；
8)待恒温水浴锅19达到所设温度，并保持15分钟后，开启第一手动截止阀9，进行VOC气体温度、压力和组分测量；
9)关闭第一手动截止阀9，重复步骤6、7、8，可得到不同温度、压力下该原油试样VOC气体组分变化规律。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，包括：恒温水浴锅和抽滤瓶，其特征在于，所述抽滤瓶安置在所述恒温水浴锅中，瓶口中塞有密封塞，所述密封塞上穿插有一端伸入所述抽滤瓶中的第一玻璃管、温度传感器的采集端、压力传感器的采集端和第二玻璃管，其中所述第一玻璃管的另一端通过管路依次连通减压阀和氮气瓶；所述第二玻璃管的另一端通过管路依次连通第一手动截止阀和色谱仪；
所述抽滤瓶的瓶口一侧通过管路依次连通第二手动截止阀、电磁截止阀、三通阀的第一接口；
所述三通阀的第二接口通过管路连通第三手动截止阀至接入大气；所述三通阀的第三接口通过管路依次连通第四手动截止阀和真空泵；
所述温度传感器、压力传感器、色谱仪、电磁截止阀通过导线连接至计算机。
2.如权利要求1所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，其特征在于，所述密封塞为橡胶密封塞。
3.如权利要求1所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，其特征在于，所述管路为硅胶软管或四氟乙烯软管。
4.如权利要求1所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，其特征在于，所述恒温水浴锅中注入有水。
5.如权利要求1所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置，其特征在于，所述抽滤瓶中注入有测试油样。
6.一种油船油舱内VOC气体组分分析实验装置的使用方法，其特征在于，根据测试油样保护状态分为无氮气保护状态时的使用方法以及有氮气保护状态时的使用方法，
一、测试油样为无氮气保护状态时，所述使用方法的具体步骤是：
步骤1：在抽滤瓶中注入测试油样，将抽滤瓶置入恒温水浴锅中；
步骤2：关闭减压阀、第一手动截止阀、第四手动截止阀、电磁截止阀，打开第二手动截止阀、第三手动截止阀；
步骤3：根据实验工况，在计算机中设置电磁截止阀的压力联动值；
步骤4：根据实验工况，设置恒温水浴锅的恒温水温，启动恒温水浴锅；
步骤5：当恒温水浴锅达到恒温水温并持续预设恒温时间后，开起第一手动截止阀，进行VOC气体温度、压力以及组分测量；
步骤6：测量完成后关闭第一手动截止阀，并根据其他实验工况重复步骤3-5，直至实验完成；
二、测试油样为有氮气保护状态时，所述使用方法的具体步骤是：
步骤1)：在抽滤瓶中注入测试油样，将抽滤瓶置入恒温水浴锅中；
步骤2)：关闭减压阀、第一手动截止阀、第三手动截止阀，打开电磁截止阀、第二手动截止阀、第四手动截止阀；
步骤3)：启动真空泵，持续预设开泵时间后，缓慢打开减压阀，使抽滤瓶内压力恢复至常压，保持此时减压阀开度，使抽滤瓶内压力始终保持在常压；
步骤4)：持续预设停泵时间后，关闭真空泵、减压阀、第四手动截止阀、电磁截止阀、第三手动截止阀；
步骤5)：根据实验工况，在计算机中设置电磁截止阀的压力联动值；
步骤6)：根据实验工况，设置恒温水浴锅的恒温水温，启动恒温水浴锅；
步骤7)：当恒温水浴锅达到恒温水温并持续预设恒温时间后，开起第一手动截止阀，进行VOC气体温度、压力以及组分测量；
步骤8)：测量完成后关闭第一手动截止阀，并根据其他实验工况重复步骤5-7，直至实验完成。
7.如权利要求6所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置的使用方法，其特征在于，所述预设开泵时间为2-3分钟，所述预设停泵时间为4-6分钟。
8.如权利要求6所述的油船油舱内VOC气体组分分析实验装置的使用方法，其特征在于，所述预设恒温时间为10-15分钟。
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