一种液氨/成品油混油特征规律测试装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种液氨/成品油混油特征规律测试装置及使用方法。

背景技术

在长距离输送的管道中，相邻油品由于二者的物性参数不同，在输送过程中前后油品容易出现混合现象并形成混油段，油品物性参数的时空分布对研究管道内油品的混合特性十分关键，而管内油品物性的时空分布又与油品压力、温度等状态参数分布相关。因此管道输送时的压力、温度等状态参数对管内混油特征规律有显著的影响。混油特征规律的研究，能够提升分输站和末站的混油分离的效率，进一步提高下游油品的质量。如何在提高管输效率的同时减少混油段长度，以符合经济效益要求，是目前管输任务中需要解决的难题。因此研究液氨/成品油在管输中的混油特征规律并计算管输状态下的物性参数十分重要。

中国专利201220668958.4（授权专利公告号CN203075945U）公开了一种适用于原油搅拌的反应釜。反应釜由带有加热功能的内胆和保温层组成，通过对釜内增加的多项搅拌叶实现均匀搅拌，并设置测温功能的压力探测器。中国专利201710148894.2（授权专利公告号CN106969793A）公开了一种成品油顺序输送混油实验环道平台，基于混油机理，通过调整实验环道系统中管道的运行长度和阀门，探究混油在运行不同长度的情况下的发展规律。

目前，国内外对液氨/成品油管道顺序输送的研究内容较少，未见相关的液氨/成品油混油特征规律测试仪器的报道。综上，有必要发明一种液氨/成品油混油特征规律测试装置及方法，用于模拟并研究管道中液氨与成品油在不同输送压力、温度等参数下的状态，并通过搅拌模拟混合，并测试混油的状态及物性参数，为实现成品油管道顺序输送液氨提供数据支持，奠定研究基础。

发明内容

本发明目的是提供一种液氨/成品油混油特征规律测试装置，能够模拟成品油管道中油流的混合并改变管输状态参数，从内外部队反应釜内釜进行准确控温，记录并拍摄反应釜内釜中混油搅拌后的形态变化并测定，研究液氨/成品油混油特征规律。测试结果可结合混油分离技术，能够合理地调整管道输送的温度和压力以减少混油段的长度，为管道顺序输送液氨/成品油的设计与优化奠定研究基础。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种液氨/成品油混油特征规律测试装置，其特征在于：包括可视反应釜、温度控制系统、进料模块、排气模块、排液模块以及数据采集系统，所述温度控制系统、进料模块、排气模块、排液模块以及数据采集系统均分别与可视反应釜连接。

进一步的，所述可视反应釜包括反应釜内釜、反应釜外壳，所述反应釜内釜位于反应釜外壳内，所述反应釜内釜的外壁与反应釜外壳的内壁之间存在有分隔反应釜内釜、反应釜外壳的腔体，所述反应釜内釜内中部设置有搅拌机构，所述反应釜内釜内设置有冷指冷凝器，所述冷指冷凝器、腔体与温度控制系统连接。

进一步的，所述温度控制系统包括低温恒温槽Ⅰ与低温恒温槽Ⅱ，所述可视反应釜的顶部设置有入水口Ⅰ和出水口Ⅰ，所述入水口Ⅰ、出水口Ⅰ别经管路与低温恒温槽Ⅰ的输出端、输入端连接，所述冷指冷凝器的输入端、输出端分别与入水口Ⅰ、出水口Ⅰ连接，所述反应釜外壳上设置有入水口Ⅱ和出水口Ⅱ，所述入水口Ⅱ、出水口Ⅱ分别经管路与低温恒温槽Ⅱ的输出端、输入端连接。

进一步的，所述进料模块包括液氨瓶、氮气瓶，所述可视反应釜上开设有与反应釜内釜连通的进料口，所述液氨瓶、氮气瓶经带有开关阀的并连管路与进料口连接。

进一步的，所述排气模块包括喷淋塔，所述可视反应釜上开设有与反应釜内釜连通的排气口，所述排气口经带有开关阀的管路与喷淋塔连接。

进一步的，所述排液模块包括集油槽，所述可视反应釜的底部上开设有与反应釜内釜连通的排液口，所述集油槽的输入端经带有开关阀的管路与排液口连接。

进一步的，所述可视反应釜上设置有反应釜视窗，所述反应釜外壳上部通过反应釜上盖封闭，所述反应釜内釜通过反应釜内盖封闭，所述搅拌机构包括由搅拌电机驱动的搅拌杆，搅拌杆贯穿反应釜上盖、反应釜内盖伸入反应釜内釜中。

进一步的，所述可视反应釜上设置有若干用于检测反应釜内釜中温度和压力的温度感应器与压力传感器。

进一步的，所述数据采集系统包括对应反应釜视窗设置的摄像机、照明灯，所述摄像机、照明灯与外部的控制计算机连接，所述温度感应器与压力传感器均与控制计算机电连。

一种液氨/成品油混油特征规律测试装置的使用方法：

1）打开反应釜上盖，将油品倒入反应釜内釜，再盖上反应釜上盖并锁紧；

2）打开对整个反应釜内釜进行氮气吹扫；

3）打开低温恒温槽Ⅰ与低温恒温槽Ⅱ，根据实验要求调节温度并开启循环；

4）通过进料口往反应釜内釜通入液氨；

5）开启搅拌电机，带动搅拌杆对反应釜内釜中的油品进行搅拌，模拟管输混油过程；

6）摄像机和照明灯拍摄记录反应釜内釜中混油搅拌时的形态分布等微观特征；

7）温度感应器和压力传感器所采集的物性参数数据都会实施传输到计算机中；

8）打开排气口使液氨气化通过排气口进入喷淋塔中；

9）打开排液口使下层液体通过排液口排出并进入集油槽中；

10）改变反应釜内釜的温度以及进口液氨的压力等参数，重复测试步骤1）~9），可以研究混合液体性质以及压力、温度等参数对混油的形态变化等微观特性的影响。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构紧凑、适用范围广、流程简单、操作灵活、易于改变研究参数的优点；该反应釜可以根据不同的使用需求，调整内盖的高度，选择不同的容积，扩大了装置的适用范围。通过拆卸反应釜上盖，有利于在实验结束后对内釜进行清洗、保养和延长整体反应釜的使用寿命。通过调节进料口球阀的开度和设置低温恒温槽设定温度，可以准确调节反应釜内釜温度，可准确评价不同压力和温度对混油的形态变化和含氨量的影响。利用数据采集系统可以精确地捕捉到混合搅拌过程中的形态变化等微观特征及参数的变化。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图中：1—液氨瓶；2—氮气瓶；3—液氨泵；4—球阀Ⅰ；5—球阀Ⅱ；6—流量计；7—摄像机；8—低温恒温槽Ⅰ；9—低温恒温槽Ⅱ；10—进料口；11—出水口Ⅱ；12—入水口Ⅱ；13—冷指冷凝器；14—反应釜视窗；15—排液口；16—搅拌杆；17—压力传感器Ⅱ；18—温度传感器Ⅲ；19—温度传感器Ⅱ；20—温度传感器Ⅰ；21—压力传感器Ⅰ；22—集油槽；23—针阀Ⅱ；24—计算机；25—照明灯；26—针阀Ⅰ；27—喷淋塔；28—反应釜内釜；29—反应釜外壳；30—腔体；31—反应釜内釜外壁；32—排气口；33—反应釜内盖；35—入水口Ⅰ；37—磁力耦合器；38—搅拌电机；39—出水口Ⅰ；40—反应釜上盖。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种液氨/成品油混油特征规律测试装置，其特征在于：包括可视反应釜、温度控制系统、进料模块、排气模块、排液模块以及数据采集系统，所述温度控制系统、进料模块、排气模块、排液模块以及数据采集系统均分别与可视反应釜连接。

在本实施例中，所述可视反应釜包括反应釜内釜28、反应釜外壳29，所述反应釜内釜位于反应釜外壳内，所述反应釜内釜的外壁31与反应釜外壳的内壁之间存在有分隔反应釜内釜、反应釜外壳的腔体30，所述反应釜内釜内中部设置有搅拌机构，所述反应釜内釜内设置有冷指冷凝器13，所述冷指冷凝器、腔体与温度控制系统连接。

在本实施例中，所述温度控制系统包括低温恒温槽Ⅰ8与低温恒温槽Ⅱ9，所述可视反应釜的顶部设置有入水口Ⅰ和出水口Ⅰ，所述入水口Ⅰ、出水口Ⅰ别经管路与低温恒温槽Ⅰ的输出端、输入端连接，所述冷指冷凝器的输入端、输出端分别与入水口Ⅰ35、出水口Ⅰ39连接，通过入水口Ⅰ、出水口Ⅰ与低温恒温槽Ⅰ连接可实现其对内釜进行内控温，所述反应釜外壳上设置有入水口Ⅱ12和出水口Ⅱ11，所述入水口Ⅱ、出水口Ⅱ分别经管路与低温恒温槽Ⅱ的输出端、输入端连接，该腔体通过入水口Ⅱ、出水口Ⅱ与低温恒温槽Ⅱ连接实现对反应釜内釜的外部控温，内外同时控温能够加快反应釜内釜的温度调节，提升控温效率。

在本实施例中，所述进料模块包括液氨瓶1、氮气瓶2，所述可视反应釜上开设有与反应釜内釜连通的进料口10，所述液氨瓶、氮气瓶经带有开关阀的并连管路与进料口连接，具体的，液氨瓶的输出端上经管路依次连接有液氨泵3、球阀Ⅰ4、流量计6，氮气瓶的输出端上连接有球阀Ⅱ5，球阀Ⅱ的输出端与流量计的输出端经并连管路与进料口连接，液氨瓶通过液氨泵进行加压，再根据流量计从进料口往反应釜内釜通入一定体积的液氨；氮气瓶用于吹扫反应釜内釜。

在本实施例中，所述排气模块包括喷淋塔27，所述可视反应釜上开设有与反应釜内釜连通的排气口32，所述排气口经带有开关阀的管路与喷淋塔连接，具体的，所述排气口经带有针阀Ⅰ26的管路与喷淋塔连接，实验结束后打开针阀Ⅰ，反应釜内釜中的液氨在泄压后气化，并通过排气口进入喷淋塔中进行尾气处理。

在本实施例中，所述排液模块包括集油槽22，所述可视反应釜的底部上开设有与反应釜内釜连通的排液口15，所述集油槽的输入端经带有开关阀的管路与排液口连接，具体的，所述集油槽的输入端经带有针阀Ⅱ23的管路与排液口连接，实验结束并排完液氨后打开针阀Ⅱ，反应釜内釜中的下层混油通过排液口排出并进入集油槽中以进行后续的检测工作。

在本实施例中，所述可视反应釜上设置有反应釜视窗14，所述反应釜外壳上部通过反应釜上盖40封闭，所述反应釜内釜通过反应釜内盖33封闭，所述搅拌机构包括由搅拌电机38驱动的搅拌杆16，搅拌杆贯穿反应釜上盖、反应釜内盖伸入反应釜内釜中，搅拌电机通过一磁力耦合器37与搅拌杆相连并使搅拌杆延伸至内釜中。

在本实施例中，所述可视反应釜上设置有若干用于检测反应釜内釜中温度和压力的温度感应器与压力传感器，具体的，设置有3个温度感应器18/19/20，2个压力传感器17/21，能够实时地检测出反应釜内釜的温度和压力，并将采集的数据发送至计算机。

在本实施例中，所述数据采集系统包括对应反应釜视窗设置的摄像机7、照明灯25，所述摄像机、照明灯与外部的控制计算机24连接，所述温度感应器与压力传感器均与控制计算机电连，摄像机通过反应釜视窗对反应釜内釜内部混油状态进行观察和记录，照明灯对反应釜内釜进行照明，为摄像机提供更好的拍摄条件，摄像机所拍摄记录的画面、温度感应器和压力传感器所采集的物性参数数据都会实施传输到计算机中。

一种液氨/成品油混油特征规律测试装置的使用方法：

1）打开反应釜上盖，将油品倒入反应釜内釜，再盖上反应釜上盖并锁紧；

2）打开球阀Ⅰ对整个反应釜内釜进行氮气吹扫；

3）打开低温恒温槽，根据实验要求调节温度并开启循环；

4）打开球阀Ⅱ和液氨泵，通过进料口往反应釜内釜通入液氨；

5）开启搅拌电机，带动搅拌杆对反应釜内釜中的油品进行搅拌，模拟管输混油过程；

6）摄像机和照明灯拍摄记录反应釜内釜中混油搅拌时的形态分布等微观特征；

7）温度感应器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ和压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ所采集的物性参数数据都会实施传输到计算机中；

8）打开针阀Ⅰ使液氨气化通过排气口进入喷淋塔中；

9）打开针阀Ⅱ使下层液体通过排液口排出并进入集油槽中；

10）改变反应釜内釜的温度以及进口液氨的压力等参数，重复测试步骤1）~9），可以研究混合液体性质以及压力、温度等参数对混油的形态变化等微观特性的影响。

本发明的基本原理是根据管道顺序输送的特性，利用反应釜模拟管道运输产生混油段的条件，即给定反应釜的压力和温度等物性参数，并利用搅拌装置模拟管道内油流的混合，通过传感器实时测量混油的温度、压力等参数变化。基于数据采集系统，记录混油在改变不同的实验温度和压力下的形态变化等微观特性，并根据测出的混油含氨量，计算出最佳管输的物性参数。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。