RU114533U1 - FLOW TYPE STEAM SAMPLE - Google Patents

Abstract

1. Парофазный пробоотборник проточного типа, содержащий корпус, трубопровод подачи анализируемой нефти, трубопровод отвода паровой фазы на анализ, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен стоком нефти (4) и стоком нефти (5), на котором установлен электромагнитный клапан, внутри корпуса дополнительно установлена пробоотборная камера (7) в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, при этом нижний край пробоотборной камеры (7) расположен выше дна корпуса и ниже отверстия стока нефти (5), а внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти. ! 2. Парофазный пробоотборник проточного типа по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен нагревателями и датчиками температуры. 1. A vapor-phase flow-through sampler containing a housing, a pipeline for supplying the analyzed oil, a pipeline for removing the vapor phase for analysis, characterized in that the housing is additionally equipped with an oil drain (4) and an oil drain (5), on which an electromagnetic valve is installed, inside the housing additionally a sampling chamber (7) is installed in the form of a hollow cylinder without a bottom, to the upper part of which a vapor phase removal pipeline is connected, while the lower edge of the sampling chamber (7) is located above the bottom of the body and below the oil drain hole (5), and is installed inside the sampling chamber reflector, under which the analyzed oil supply pipeline is vertically connected. ! 2. A vapor-phase flow-through sampler according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with heaters and temperature sensors.

Description

Техническое решение относится к аппаратуре аналитической химии для получения пробы равновесной паровой фазы из нефти с целью дальнейшего газохроматографического анализа паровой фазы на содержание сероводорода, метил- и этилмеркаптанов на потоковом хроматографе и может использоваться на нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих предприятиях и предприятиях, транспортирующих нефть.The technical solution relates to analytical chemistry equipment for obtaining a sample of the equilibrium vapor phase from oil for the purpose of further gas chromatographic analysis of the vapor phase for the content of hydrogen sulfide, methyl and ethyl mercaptans in a flow chromatograph, and can be used in oil producing, oil refining, and oil transporting enterprises.

Содержание соединений серы в нефтепродуктах является одним из показателей их качества. Из сернистых соединений, встречающихся в нефтях наиболее агрессивны сероводород и меркаптаны. Они токсичны и вызывают коррозию на металлических элементах трубопроводов и нефтеперегонных установках. Таким образом, определение содержания серосодержащих соединений в нефти и нефтепродуктах является важной составляющей контроля качества нефти. Особенно актуальной является задача создания анализатора нефти, работающего в потоковом режиме.The content of sulfur compounds in petroleum products is one of the indicators of their quality. Of the sulfur compounds found in oils, hydrogen sulfide and mercaptans are the most aggressive. They are toxic and cause corrosion on the metal elements of pipelines and refineries. Thus, the determination of the content of sulfur-containing compounds in oil and oil products is an important component of oil quality control. Particularly relevant is the task of creating an oil analyzer operating in a streaming mode.

В России основным способом определения сероводорода, метил- и этилмеркаптанов в нефти является метод, реализованный в ГОСТ Р 50802-95 «Нефть. Метод определения сероводорода, метил- и этилмеркаптанов». В этом методе анализ сернистых соединений в нефти проводят на лабораторном хроматографе с пламенно-фотометрическим детектором, при этом проба нефти вводится в испаритель хроматографа с установленным в нем вкладышем из фильтровальной бумаги. Анализ нефти в потоковом режиме по этому ГОСТу невозможно реализовать из за сложной природы нефти, в состав которой входят тяжелые углеводороды, смолы и асфальтены. Такая проба быстро выведет из строя систему дозирования хроматографа.In Russia, the main method for determining hydrogen sulfide, methyl and ethyl mercaptans in oil is the method implemented in GOST R 50802-95 “Oil. Method for the determination of hydrogen sulfide, methyl and ethyl mercaptans. " In this method, the analysis of sulfur compounds in oil is carried out on a laboratory chromatograph with a flame photometric detector, while an oil sample is introduced into the chromatograph's evaporator with a filter paper insert installed in it. Oil analysis in a streaming mode according to this GOST is impossible to implement due to the complex nature of oil, which includes heavy hydrocarbons, resins and asphaltenes. Such a test will quickly disable the chromatograph dosing system.

Одним из вариантов анализа сернистых соединений в нефти является парофазный анализ. Парофазный анализ - это метод определения состава жидкостей и твердых тел, основанный на анализе контактирующей с ними газовой фазы. Методы парофазного анализа серосодержащих соединений в нефти и нефтепродуктах описаны некоторых зарубежных стандартах - IP 399, IP 570, ASTM - 7621, а так же в патенте РФ - №2285917. Сущность методов анализа приведенных в этих документах заключается в отдувке сероводорода из нефти током воздуха или азота с последующим его поглощением и химическим анализом или детектированием с помощью электрохимического датчика. Недостатком этих методов является невозможность определения метил- и этилмеркаптанов.One of the options for the analysis of sulfur compounds in oil is vapor-phase analysis. The vapor-phase analysis is a method for determining the composition of liquids and solids, based on the analysis of the gas phase in contact with them. Methods for vapor-phase analysis of sulfur-containing compounds in oil and oil products are described by some foreign standards - IP 399, IP 570, ASTM - 7621, as well as in the patent of the Russian Federation - No. 2285917. The essence of the analysis methods given in these documents is to blow off hydrogen sulfide from oil by an air or nitrogen flow, followed by its absorption and chemical analysis or detection using an electrochemical sensor. The disadvantage of these methods is the impossibility of determining methyl and ethyl mercaptans.

Известна «СИСТЕМА ОТБОРА ПРОБ ДЛЯ ПАРОФАЗНОГО ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СЕРОВОДОРОДА И МЕРКАПТАНОВ В НЕФТИ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТАХ» по патенту 92195 от 07.10.2009, опубликован 10.03.2010, МПК G01N 33/22 содержащая линию подачи гелия с клапаном, линию подачи калибровочной смеси с клапаном, линию вывода паровой фазы в хроматограф, отличающаяся тем, что снабжена устройством извлечения и подготовки паровой фазы из нефти или нефтепродуктов, включающим корпус с нижней камерой и верхней камерой, нижний, средний и верхний поршни, шток запорный, пневмопривод, присоединенный к нижнему поршню, пневмопривод, присоединенный через шток к среднему поршню, пневмопривод, присоединенный к верхнему поршню, в отверстии которого размещен шток запорный, присоединенный к пневмоприводу, линию вывода паровой фазы в хроматограф, присоединенную через дополнительное отверстие в верхнем поршне к месту контакта штока запорного с верхним поршнем, верхнюю камеру, соединенную каналом с клапанами линии подачи гелия и линии подачи калибровочной смеси, входной канал подачи нефти или нефтепродуктов и выходной канал нефти или нефтепродуктов, соединенные с верхней частью нижней камеры.Known "SAMPLE SYSTEM FOR VAPOR CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF HYDROGEN SULFUR AND MERCAPTANES IN OIL OR OIL PRODUCTS" according to patent 92195 dated 10/07/2009, IPC G01N 33/22 containing a supply line for helium with a valve, a mixture with a valve and a valve the output of the vapor phase into the chromatograph, characterized in that it is equipped with a device for extracting and preparing the vapor phase from oil or oil products, including a housing with a lower chamber and an upper chamber, lower, middle and upper pistons, a shutoff rod, a pneumatic actuator, a pris displaced to the lower piston, a pneumatic actuator connected through the rod to the middle piston, a pneumatic actuator connected to the upper piston, in the hole of which a shutoff rod is attached, connected to the pneumatic actuator, a vapor phase output line to the chromatograph connected through an additional hole in the upper piston to the rod contact shut-off with the upper piston, the upper chamber, connected by a channel with the valves of the helium supply line and the calibration mixture supply line, the input channel of oil or oil products and the output channel of oil and whether petroleum products connected to the upper part of the lower chamber.

В этом техническом решении для извлечения паровой фазы определенный объем анализируемой нефти помещается в пробоотборную камеру и за счет перемещения поршня создается разреженное пространство с фиксированным объемом над пробой нефти. Затем после достижения равновесного состояния происходит отделение паровой фазы от анализируемой пробы нефти с последующей подачей извлеченной паровой фазы в дозирующую петлю хроматографа. Недостатками этого решения является сложное аппаратурное исполнение полезной модели и сложная система расчета итоговой концентрации, в которой незначительная ошибка в определении концентрации анализируемых компонентов в газовой фазе приводит к значительной ошибке в измерении концентрации определяемых компонентов непосредственно в нефти.In this technical solution, to extract the vapor phase, a certain volume of the analyzed oil is placed in the sampling chamber and, due to the movement of the piston, a rarefied space with a fixed volume above the oil sample is created. Then, after reaching the equilibrium state, the vapor phase is separated from the analyzed oil sample, followed by the supply of the extracted vapor phase to the metering loop of the chromatograph. The disadvantages of this solution are the complex hardware design of the utility model and the complex system for calculating the final concentration, in which a small error in determining the concentration of the analyzed components in the gas phase leads to a significant error in measuring the concentration of the determined components directly in the oil.

Наиболее близким по технической сути, является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОТОЧНОЙ ПАРОФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ЖИДКИХ СРЕД» по патенту RU 58049 от 06.02.2006, опубликован 10.11.2006, МПК B01D 11/04, включающее один или несколько экстракционных модулей, состоящих из отгонной емкости, дозатора с трубопроводом для подачи жидкого экстрагента, паропровода, холодильника, отвода для подключения вакуумного насоса или компрессора и приемной емкости, отличающееся тем, что оно содержит входной трубопровод для непрерывной подачи исходной пробы в отгонную емкость и выходной трубопровод, через который проба направляется в следующий экстракционный модуль или утилизируется, позволяет реализовать фракционированное выделение целевых компонентов из пробы в составляющих его экстракционных модулях путем применения в них различных экстрагентов. Устройство работает в режиме непрерывной подачи пробы.The closest in technical essence is "DEVICE FOR FLOW VAPOR EXTRACTION OF ORGANIC SUBSTANCES FROM LIQUID MEDIA" according to patent RU 58049 dated 02/06/2006, published November 10, 2006, IPC B01D 11/04, including one or more extraction modules consisting of a distillation tank , a dispenser with a pipeline for supplying a liquid extractant, a steam line, a refrigerator, an outlet for connecting a vacuum pump or compressor and a receiving tank, characterized in that it contains an inlet pipe for continuously supplying the initial sample to the distant bone and an outlet conduit through which the sample is sent to the next module or extraction is utilized, allows for selection fractionated target component from the sample in the extraction of its constituent modules by applying them to various extractants. The device operates in a continuous sample flow mode.

При анализе паровой фазы нефти на содержание сероводорода, метил- и этилмеркаптанов на потоковом хроматографе одним из важнейших параметров является степень концентрации легких сернистых газов в отбираемой пробе, которой можно добиться за счет постоянного протока жидкой фазы нефти через пробоотборник при сохранении неподвижности газовой фазы.When analyzing the vapor phase of oil for the content of hydrogen sulfide, methyl and ethyl mercaptans on a flow chromatograph, one of the most important parameters is the degree of concentration of light sulfur gases in the sample taken, which can be achieved due to the constant flow of the liquid oil phase through the sampler while maintaining the gas phase immobility.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства обеспечивающего отбор пробы равновесной паровой фазы из нефти с увеличенной степенью концентрации легких сернистых газов в отбираемой пробе при постоянном протоке жидкой фазы нефти через пробоотборник и сохранении неподвижности газовой фазы, простого в конструкции, надежного в эксплуатации, обеспечивающего отбор и подачу на хроматограф для анализа равновесной паровой фазы нефти в автоматическом режиме.The objective of the proposed technical solution is to create a device for sampling the equilibrium vapor phase from oil with an increased degree of concentration of light sulfur gases in the sample with a constant flow of the liquid phase of the oil through the sampler and maintaining the immobility of the gas phase, simple in design, reliable in operation, providing sampling and supply to the chromatograph for analysis of the equilibrium vapor phase of oil in automatic mode.

Поставленная задача решена за счет парофазного пробоотборника проточного типа содержащего корпус, трубопровод подачи анализируемой нефти, трубопровод отвода паровой фазы на анализ, при этом корпус дополнительно снабжен контрольно-предохранительным стоком нефти и оперативным стоком нефти, на котором установлен электромагнитный клапан, внутри корпуса дополнительно установлена пробоотборная камера в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, при этом нижний край пробоотборной камеры расположен выше дна корпуса и ниже отверстия оперативного стока, а внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти; корпус пробоотборника снабжен нагревателями и датчиками температуры.The problem is solved by means of a flow-type vapor-phase sampler containing a housing, an analyzed oil supply pipe, a vapor phase discharge pipeline for analysis, while the housing is additionally equipped with a safety and control oil drain and an operational oil drain on which an electromagnetic valve is installed, and a sampling probe is additionally installed inside the housing a chamber in the form of a hollow cylinder without a bottom, to the upper part of which a vapor phase discharge pipe is connected, while the lower edge of the sampling chamber s is located above the bottom of the case and below the opening of the operational drain, and a reflector is installed inside the sampling chamber, under which the pipeline for supplying the analyzed oil is vertically connected; The sampler body is equipped with heaters and temperature sensors.

Парофазный пробоотборник проточного типа изображен на фиг.1, где корпус 1, трубопровод 2 подачи анализируемой нефти, трубопровод 3 отвода паровой фазы на анализ, контрольно-предохранительный сток 4 нефти, оперативный сток 5 нефти, электромагнитный клапан 6, проботборная камера 7, отражатель 8.A flow-type vapor-phase sampler is shown in Fig. 1, where the housing 1, the analyzed oil supply pipe 2, the vapor phase discharge pipe 3 for analysis, the safety oil drain 4, the operational oil drain 5, the solenoid valve 6, the sample chamber 7, the reflector 8 .

Парофазный пробоотборник проточного типа выполнен следующим образом.The flow-through vapor-phase sampler is as follows.

Парофазный пробоотборник проточного типа содержит трубопровод 2 подачи анализируемой нефти, трубопровод 3 отвода паровой фазы на анализ и корпус 1. Корпус 1 дополнительно снабжен контрольно-предохранительным стоком 4 нефти и, расположенным ниже стока 4, оперативным стоком 5 нефти. На оперативном стоке 5 нефти установлен электромагнитный клапан 6. Через нижнюю часть корпуса 1 проведен трубопровод 2 подачи анализируемой нефти. Внутри корпуса 1 дополнительно установлена пробоотборная камера 7, выполненная в виде полого цилиндра без дна. Нижний край пробоотборной камеры 7 расположен выше дна корпуса 1 и ниже отверстия оперативного стока 5. К верхней части пробоотборной камеры 7 подведен трубопровод 3 отвода паровой фазы на анализ, при этом верхняя часть пробоотборной камеры 7 может быть герметично присоединена к внутренней поверхности верхней торцевой части корпуса 1 пробоотборника. Внутри пробоотборной камеры 7 установлен отражатель 8, под который вертикально подведен трубопровод 2 подачи анализируемой нефти. Корпус 1 снабжен нагревателями и датчиками температуры.The flow-type vapor-phase sampler contains an analyte oil supply pipe 2, a vapor phase discharge pipe 3 for analysis and a housing 1. The housing 1 is additionally equipped with a safety and control oil drain 4 and an oil drain 5 located below the drain 4. An electromagnetic valve 6 is installed on the operational drain 5 of oil. A pipe 2 for supplying the analyzed oil is drawn through the lower part of the housing 1. Inside the housing 1 is additionally installed a sampling chamber 7, made in the form of a hollow cylinder without a bottom. The lower edge of the sampling chamber 7 is located above the bottom of the housing 1 and below the opening of the operational drain 5. To the upper part of the sampling chamber 7 there is a vapor phase discharge pipe 3 for analysis, while the upper part of the sampling chamber 7 can be hermetically connected to the inner surface of the upper end part of the housing 1 sampler. A reflector 8 is installed inside the sampling chamber 7, under which a pipe 2 for supplying the analyzed oil is vertically connected. Case 1 is equipped with heaters and temperature sensors.

Парофазный пробоотборник проточного типа работает следующим образом.A flow-through vapor phase sampler operates as follows.

Предварительно подогретая анализируемая нефть непрерывно поступает внутрь пробоотборной камеры 7 по трубопроводу 2, выходит из него струей и, ударяясь об отражатель 8, стекает вниз, способствуя ускорению образования равновесной паровой фазы внутри пробоотборной камеры 7. Нефть, стекающая вниз, образует жидкостной затвор, препятствующий выходу из камеры 7 накопившейся паровой фазы. За счет большой площади соприкосновения потока нефти с газовой фазой пробоотборника в значительной мере увеличивается степень извлечения легких сернистых газов, а, следовательно, уменьшается время достижения равновесия паровой газовой фазы.The preheated analyzed oil continuously enters the sampling chamber 7 through pipe 2, exits from it by a jet, and striking the reflector 8, flows downward, contributing to the acceleration of the formation of an equilibrium vapor phase inside the sampling chamber 7. Oil flowing down forms a liquid shutter that prevents the exit from the chamber 7 of the accumulated vapor phase. Due to the large area of contact between the oil flow and the gas phase of the sampler, the degree of extraction of light sulfur gases increases significantly, and, consequently, the time to reach equilibrium of the vapor gas phase decreases.

В режиме накопления, поступающая по трубопроводу 2, нефть стекает вниз, выходит через нижнюю часть пробоотборной камеры 7 и сливается через оперативный сток 5. Нижний край пробоотборной камеры 7 расположен ниже отверстия оперативного стока 5, а значит ниже уровня нефти, поэтому паровая фаза оказывается запертой снизу жидкостным (нефтяным) затвором. После установления фазового равновесия между нефтью и паровой фазой внутри пробоотборной камеры 7, электромагнитный клапан 6, расположенный на оперативном стоке 5 нефти перекрывается, уровень нефти в пробоотборнике начинает повышаться, равновесная паровая фаза вытесняется через трубопровод 3 и поступает на дозирующую петлю потокового хроматографа. Контрольно-предохранительный сток 4 препятствует попаданию жидкой фазы нефти в трубопровод 3 отвода паровой фазы на анализ. После получения пробы равновесной паровой фазы нефти электромагнитный клапан 6 открывается, нефть сливается через оперативный сток 5 нефти, и уровень нефти понижается до первоначального состояния.In accumulation mode, flowing through pipeline 2, oil flows downward, exits through the lower part of the sampling chamber 7 and is drained through the operational drain 5. The lower edge of the sampling chamber 7 is located below the opening of the operational drain 5, which means below the oil level, so the vapor phase is locked bottom liquid (oil) shutter. After the phase equilibrium is established between the oil and the vapor phase inside the sampling chamber 7, the electromagnetic valve 6 located on the operative drain 5 of the oil is shut off, the oil level in the sampler begins to rise, the equilibrium vapor phase is forced out through line 3 and enters the metering loop of the flow chromatograph. Control and safety runoff 4 prevents the liquid phase of oil from entering the pipeline 3 of the vapor phase outlet for analysis. After receiving a sample of the equilibrium vapor phase of the oil, the electromagnetic valve 6 opens, the oil is drained through the operational drain 5 of the oil, and the oil level drops to its original state.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является создание устройства обеспечивающего отбор пробы равновесной паровой фазы из нефти с увеличенной степенью концентрации легких сернистых газов в отбираемой пробе при постоянном протоке жидкой фазы нефти через пробоотборник и сохранении неподвижности газовой фазы, простого в конструкции, надежного в эксплуатации, обеспечивающего отбор и подачу на хроматограф для анализа равновесной паровой фазы нефти в автоматическом режиме за счет парофазного пробоотборника проточного типа содержащего корпус, трубопровод подачи анализируемой нефти, трубопровод отвода паровой фазы на анализ, при этом корпус дополнительно снабжен контрольно-предохранительным стоком нефти и оперативным стоком нефти, на котором установлен электромагнитный клапан, внутри корпуса дополнительно установлена пробоотборная камера в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, при этом нижний край пробоотборной камеры расположен выше дна корпуса и ниже отверстия оперативного стока, а внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти; корпус пробоотборника снабжен нагревателями и датчиками температуры.The technical effect of the proposed technical solution is the creation of a device for sampling the equilibrium vapor phase from oil with an increased degree of concentration of light sulfur gases in the sample with a constant flow of the liquid phase of oil through the sampler and maintaining the immobility of the gas phase, simple in design, reliable in operation, providing sampling and supply to the chromatograph for analysis of the equilibrium vapor phase of oil in automatic mode due to the vapor-phase sampler flow about the type containing the housing, the pipeline for supplying the analyzed oil, the pipeline for removing the vapor phase for analysis, while the housing is additionally equipped with a safety and control oil drain and an operative oil drain on which the solenoid valve is installed; an additional sampling chamber in the form of a hollow cylinder without a bottom is installed inside the housing , to the upper part of which a vapor phase discharge pipe is connected, while the lower edge of the sampling chamber is located above the bottom of the body and below the opening of the operational drain, and inside During the sampling chamber, a reflector is installed under which the analyzed oil supply pipeline is vertically connected; The sampler body is equipped with heaters and temperature sensors.

Claims (2)

1. Парофазный пробоотборник проточного типа, содержащий корпус, трубопровод подачи анализируемой нефти, трубопровод отвода паровой фазы на анализ, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен стоком нефти (4) и стоком нефти (5), на котором установлен электромагнитный клапан, внутри корпуса дополнительно установлена пробоотборная камера (7) в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, при этом нижний край пробоотборной камеры (7) расположен выше дна корпуса и ниже отверстия стока нефти (5), а внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти.1. A flow-type vapor-phase sampler comprising a housing, an analyte oil supply pipe, a vapor phase exhaust pipe for analysis, characterized in that the housing is additionally provided with an oil drain (4) and an oil drain (5), on which an electromagnetic valve is mounted, inside the housing a sampling chamber (7) is installed in the form of a hollow cylinder without a bottom, to the upper part of which a vapor phase discharge pipe is connected, the lower edge of the sampling chamber (7) located above the bottom of the housing and below the oil drain hole (5), and inside a reflector probotbornoy chamber under which the vertically summed conduit supplying oil analyzed. 2. Парофазный пробоотборник проточного типа по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен нагревателями и датчиками температуры.

2. The flow-through vapor-phase sampler according to claim 1, characterized in that the body is equipped with heaters and temperature sensors.