Устройство для исследования углеводородных смесей

Устройство для исследования углеводородных смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Социалистических

Республик (и) 881598 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 02. 80 (21) 2895556/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15. 11. 81. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 17. 11. 81 (51)M. Кл.

G 01 М 27/22

Гоаударстюиый комитет

СССР ио делам изабретеииЯ и открытиЯ (53) УДК 543.б42 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П.В. Михальков, Б.А. Альбов, Г.Ф. Тиняков и JI.M. - Кравченко

Волгоградский государственный научно.-исследовательский проектный институт нефтяной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ

СМЕСЕЙ

Изобретение относится к исследованию фазовых равновесий системы газ-жидкость и может быть использовано для изучения физических свойств углеводородных смесей.

Известно устройство для исследования газожидкостных смесей, содержащее рабочую камеру переменного объема, мешалку, термостатирующую рубашку, вискозиметр и микропресс, причем

10 измерительная трубка вискозиметра помещена внутри рабочей камеры (I).

Однако„хотя устройство позволяет получить параметры, характеризующие физические свойства жидкой и газовой

«1$ фаз, но не.позволяет фиксировать границы раздела фаз и проводить наблюдения за изменениями их объемов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой20 ство, содержащее сосуд высокого давления с входным и выходным вентилями, мешалку с впаянным в нее постоян.ным магнитиком, соленоид, пьезометр, поршень и смотровые окна, через которые наблюдают за положением мениска между фазами и получают представление о фазовом и объемном поведении изучаемой системы 12) .

Однако установка недостаточно эффективна для исследования систем в критической и вблизи критической области, где возможно образование интерфазы и появляется необходимость фиксировать верхний уровень раздела с газовой фазой, нижний — с жидкой фазой и определять объем интерфазы.

Целью изобретения является повышение эффективности исследования углеводородных смесей в области близкой к критической путем обеспечения возможности определения границ и объема интерфаэы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее камеру с входным и выходным вентилями, мешалку в виде электрода, измерительный колебательный контур, соленоид., снабз 88 жено мерительным лимбом, коаксиально расположенным относительно верхней части камеры, а соленоид мешалкаэлектрода помещен на подвижной части мерительного лимба, причем мешалкаэлектрод установлена с возможностью осевого перемещения. Ha фиг.1 схематично показано устройство: на фиг.2 — структурная схема устройства.

Устройство содержит (см фиг. 1) камеру 1, которая в верхней части 2 выполнена из немагнитного материала и имеет выходной вентиль 3, соленоид

4, одетый на верхнюю часть 2 камеры установленный на подвижной части мерительного лимба 5. В нижней части камеры 1 имеет выходной вентиль 6. Внешнюю поверхность камеры 1 охватывает нагреватель 7. Внутри камеры 1 размещена мешалка-электрод 8, закрепленная на изоляторе 9, через который проходит проводник 10, электрически соединенный через скользящие контакты

1I с выходным проводником 12. Изолятор 9 нижней частью опирается на возвратную пружину 13, а на верхней час ти изолятора 9 закреплен сердечник

14 мешалки-электрода. Камера 1 имеет вводы для подключения датчиков давления 15 и температуры 16. Камера 1 соединена в нижней части через вентиль

6 (см.фиг. 2) с измерительным прессом рабочей жидкости 17, а в верхней части через вентиль 3 — с пробоотборником 18 и измерительным прессом 19.

Электрод 8 соединен с индуктивностью

20 и входом (осциллографа 21, а через индуктивность связи 22 — с выходом генератора стандартных сигналов 23.

Вход X осциллографа 21 соединен также ,с выходом генератора стандартных сигналов 23. Таким образом, мешалкаэлектрод 8 и внутренняя поверхность камеры 1 является электрической емкостью, а при соединении ее с индуктивностями 20 и 22 образуется резонансный колебательный контур, позволяющий определить границу раздела фаз газ-жидкость в камере 1 методом фазового сдвига двух электрических напряжений, что наблюдают на экране осциллîrpафа 21.

Сердечник электрода-мешалки 12 находится в магнитном поле соленои да 4, соединенного с выходом выпрямителя 24, который в зависимости от режима работы установки, обеспечивает

1598

-питание соленоида 4 либо постоянным

5

50 током, либо импульсами. тока. Датчик давления 15 соединен с индикатором давления 25, а термодатчик 16 — с индикатором температуры 26.

Принцип действия устройства для исследования углеводородных смесей сводится к следующему.

Камеру 1 заполняют рабочей жидкостью (например жидким нетоксичным металлическим сплавом). Определенное количество углеводородной смеси из пробоотборника 18 прессом 19 переводят в камеру 1, при этом часть рабочей жидкости при определенном давле— нии отбирают из камеры 1 прессом

17. В отобранной пробе при определенных давлении и температуре проводят поиск границы раздела газа и жидкости путем осевого перемещения электрода 8.

Фиксирование границы раздела фаз производят следующим образом, На колебательный контур 1,8,20 и 22 с генератора стандартных сигна-. лов 23 подают немодулированные стабильные колебания высокой частоты (<=3-4 МГц). При положении мешалкиэлектрода 8 в жидкой или газовой фазах частота собственных колебаний контура Ц,) не равна частоте колебаний генератора стандартных сигналов

23 (t, 8 f -) и поэтому напряжение, поступающее с колебательного контура 1,8,20 и 22 на вход осциллографа 21, сдвинуто по фазе относительно напряжения, поступающего на вход (на экране осциллографа наблюдают эллипс1. В момент нахождения мешалки-электрода 8 на границе раздела фаз газ-жидкость частота собственных колебаний (fq) контура 1,8,20 и 22 становится равной частоте коле— баний генератора (f,) стандартных сигналов 23 (1 p „). B колебательном. контуре возникает явление резонанса, при этом сдвиг по фазе между напряжениями, поступающими на входы ! и Х осциллографа 21, равен 0 или

130 (на экране осциллографа наблюдают одну четкую линию, расположенную под некоторым углом относительно координатных осей экрана осциллографа) . Таким образом, границу раздела фаз газ-жидкость в камере 1 определяют по методу фазового сдвига двух напряжений, поступающих на входы . и Х осциллографа 21 (метод эллипса) . В процессе определения (поиска) 881598

Формула изобретения границы раздела фаз газ-жидкость в камере 1 соленоид 4 питается от выпрямителя 24 постоянным током, обеспечивающим создание внутри верхней (немагнитной) части 2 сильного магнитного поля. Под действием магнитного поля сердечник 14 и жестко скрепленная с ним мешалка-электрод 8 занимают определенное положение, которое на уровне раздела фиксируется на- 36 чальным отсчетом { N — см ) на мериs тельном лимбе 5. После того, как граница раздела фаз (отсчет ¹) давление (P ) и температура (Т ) зафиксированы, при закрытом вентиле 3 и открытом вентиле 6 включают нагреватель 7 и ступенями поднимают температуру пробы в камере 1. На каждой ступени, с целью установления фазового равновесия пробы, включают мешалку 20 (4,8 и 14). При этом, питание обмотки соленоида 4 осуществляют от выпрямителя 24 импульсами тока, По показаниям индикаторов 25 и 26 фиксируют давление Р и температуру Т;. После установления фазового равновесия пробы питание обмотки соленоида 4 импульсами тока прекращают (т.е. выключают мешалку) и в обмотку соленоида 4 от выпрямителя 24 включают поточный ток. 30

Сердечник 14, а, следовательно, и электрод 8, занимают определенное положение в камере 1, определяемое положение соленоида 4. Соленоид 4 имеет возможность перемещаться по образующей цилиндра 2, где положение его . фиксируется при помощи мерительного лимба 5 с точностью отсчета порядка

0,1 мм (см.фиг.1) . При этом сердечник

14 и жестко скрепленная с ним мешалка- 4О электрод 6, имеют осевое перемещение внутри камеры 1.

Мешалку- электрод 8 перемещают в осевом направлении до получения на экране осциллографа 21 одной четкой ли- 4s нии, показывающей, что электрод 8 находится на границе раздела фаз б газ-жидкость. По шкале мерительного

f лимба снимают отсчет Н;(см ). Разница в отсчетах 1 1;1, показывает измерение о объема жидкой фазы, Фиксируют давление

Ри температуру 1

При достижении температуры, близкой к критической, фиксируют границу раздела с газовой фазой, снимают отсчет Ni (см ) на мерительном лимбе 5 и продолжают перемещение мешалкиэлектрода 8 в сторону жидкой фразы до тех пор, пока на экране осциллографа 21 останется одна четкая линия..

В момент раздвоения четкой линии (начало появления эллипса) снимают отсчет "1(см ). Разница в отсчетах

Hi-Йопределяет объем интерфазы. Таким путем достигается увеличение эффективности исследования фазового и объемного поведения углеводородной смеси в области близкой к критической.

Устройство для исследования углеводородных смесей, содержащее камеру с входным и выходным вентилями, мешалку в виде электрода, соленоид и измерительный колебательный контур, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ис-, . следований углеводородных смесей в, области близкой к критической, оно снабжено мерительным лимбом, коак-. сиально расположенным относительно верхней части камеры, а соленоид мешалки-электрода помещен на подвижной части мерительного лимба, причем мешалка-электрод установлена с возможностью осевого перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 42 319, кл. G 01 и 11/00, 1968.

2. Циклис Д.С. Расслоение газовых смесей. "Химия", 1969, с.154-155 (прототип) .

881598 г1

Составитель В. Гусева

Редактор М, Погориляк Техред Р.Олиян Коррректор М. Пожо

Заказ 9961/66 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r . Ужгород, ул. Проектная, 4