一种石油产品安全碳化装置的制作方法

本发明属于石油产品检测技术领域，特别涉及一种石油产品安全碳化装置。

背景技术：

石油产品中杂质元素的存在可能导致产品性能的劣化，尤其是金属及其离子含量的高低直接影响产品的质量。作为动力时，可能引起调速系统卡涩、机组转动部分磨损等潜在故障，影响汽轮机油的乳化性能和分离空气的性能；用于绝缘时，可能引起绝缘油的绝缘强度、介质损耗因数及体积电阻率等电气性能下降，影响变压器散热导致局部过热故障；在汽车行业，可能堵塞滤油器和滤网，影响油箱油位的显示，磨损油泵齿轮等等。为保证石油产品满足使用要求，通常需对其中金属含量作定量分析。受检测仪器限制，大部分仪器无法对石油产品类的有机样品直接进行分析，或者直接进样分析结果的可信度较低，因此需对石油样品进行无机化预处理。当前采取的无机化方法主要分为湿法消解法、萃取法和干法灰化法，湿法消解需加入大量试剂和样品，引入杂质，导致测试结果误差很大，同时湿法消解试验条件严格，可能消解不完全影响测试结果；萃取法需要根据样品性质寻找合适的萃取剂，同时部分金属与有机物反应生产的缔合产物难以被无机物萃取，测试误差大；干法灰化法则先将石油样品加热碳化后高温灰化，再用酸溶解后进行检测，该方法操作简单，对各类样品无使用条件限制，适用范围广，可操作性强，缺点是碳化过程中高温油蒸汽直接与空气接触，易引起火灾，同时由于在敞开环境中操作，易引入环境误差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种石油产品安全碳化装置。

本发明解决其技术问题采取以下技术方案实现：

一种石油产品安全碳化装置，包括氮气发生器、进气管、碳化单元、出气管、冷凝单元，其特征在于：所述氮气发生器通过进气管与碳化单元相连接，所述碳化单元通过出气管与所述冷凝单元相连接；

所述碳化单元包括底座和气罩；

所述底座内部设置有加热炉，所述加热炉上设置有碳化容器，所述碳化容器用于盛放需要碳化的石油产品；

所述气罩上设置有活动门、进气孔、温度传感器、出气孔；

所述活动门设置在所述气罩上，用于取放需要碳化的石油产品；

所述进气孔设置在所述气罩的一侧，通过所述进气管与所述氮气发生器相连接；

所述出气孔设置在所述气罩另一侧的顶部，通过所述出气管与所述冷凝单元相连接；

所述温度传感器设置在所述出气孔周围，用于检测所述出气孔排出的气体温度并结合控制电路实现安全控制；

所述冷凝单元内设置有螺旋状管路，所述螺旋状管路的一端与所述出气管相连接，用于提高冷凝单元的冷却能力；

优选的，所述底座外表面壳体上设置有显示屏、 加热功率调节旋钮以及按键，所述加热炉内部设置有电热丝。

优选的，所述气罩采用耐热玻璃材料制成，用于将所述碳化单元内的气体与外界空气隔离并能够清楚观察所述碳化单元内部碳化过程。

优选的，所述碳化容器主要由石英坩埚组成。

优选的，所述电热丝采用高电阻合金材料制成。

优选的，所述气罩一侧板上设置有导轨，用于能够使所述活动门可以沿着该导轨滑动。

优选的，所述冷凝单元内部装填高分子高热容量吸热材料，用于吸收石油蒸汽携带的热量，使蒸汽重新冷凝成液态。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

1、碳化时间可通过按钮设置，并可通过实时温度显示，对不同样品的碳化过程进行调整，使样品完全碳化，保证碳化过程的可控性和高效性；

2、通过温度传感器检测排气口温度，根据待处理样品的着火点设置加热温度上限，达到上限立即切断加热回路，同时设置加热温度下限，冷却至温度下限立即重启加热过程，保证碳化过程的安全性；

3、碳化过程在氮气氛围下进行，避免易燃高温石油蒸汽直接与空气接触，同时氮气带走耐热玻璃箱中部分热量，消除碳化过程的起火隐患；

4、高温石油蒸汽通过螺旋状管路与冷凝单元中的高分子高热容量吸热材料发生热交换，重新冷凝成液态，直接防止石油蒸汽直接排放至大气，吸热材料则可烘干后放入马弗炉再生，该冷凝单元为一种可再生环保装置；

5、整套装置与外界环境隔绝，消除环境误差，提升石油产品金属含量检测的准确度。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的电气控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种石油产品安全碳化装置，包括氮气发生器1、进气管2、碳化单元3、出气管4、冷凝单元5，氮气发生器1通过进气管2与碳化单元3相连接，碳化单元3通过出气管4与冷凝单元5相连接；

碳化单元3包括底座301和采用耐热玻璃材料制成的气罩302，该气罩302可以将碳化单元3内的气体与外界空气隔离并能够清楚观察所述碳化单元3内部碳化过程；

底座301内部设置有加热炉303，加热炉303内部设置有采用高电阻合金材料制成的电热丝308，加热炉303上设置有用于盛放需要碳化的石油产品的碳化容器304，该碳化容器采用石英坩埚做成；底座301外表面壳体上设置有显示屏305、加热功率调节旋钮306以及按键307；

气罩302上装设有活动门309、进气孔310、温度传感器312、出气孔313；活动门309设置在气罩302一侧的导轨311上，活动门309可以沿着导轨311滑动；进气孔310设置在气罩302的另一侧，通过进气管2与氮气发生器1相连接；温度传感器312设置在出气孔313周围， 出气孔313设置在气罩302的顶部，通过出气管4与冷凝单元5相连接；

冷凝单元5内装设有螺旋状管路501，螺旋状管路501的一端与出气管4相连接，冷凝单元5内还装填高分子高热容量吸热材料502，用于吸收石油蒸汽携带的热量，使蒸汽重新冷凝成液态；

该装置采用单片机作为控制核心实现自动碳化控制，如图2所示。直流电源与R3、D1串联，然后与VR1并联构成稳压电路，输出稳定的直流参考电压V_ref，该点与R₁、R₂、PT100、VR₂构成的电阻桥相连接，其中R1、R2为精密电阻，R1=R2，VR2为精密可调电阻，PT100为铂热电阻，电阻桥两个中间点分别与差分放大器输入端U1连接，差分放大器U1的输出端通过R₄与一个滤波电容C₁及数模转换模块相连接，单片机分别与数模转换模块、按钮、液晶显示模块以及继电器驱动电路相连接，继电器驱动电路与继电器连接，继电器触点T₁与电热丝串联实现电热丝的通断控制。

工作原理

需要进行石油产品碳化时首先打开气罩302上的活动门309，从加热炉303上取出碳化容器304并在碳化容器304内放入待处理的石油产品，再将碳化容器304放回到加热炉303上，接着关闭活动门309，然后打开氮气发生器1，使氮气从气管2进入碳化单元3内并连续通气20分钟将碳化单元3内部的空气排尽后，启动碳化单元3，再通过按键307进行温度的上限和下限设置，通常该极限值根据待处理石油产品的着火点设置，上限与下限的温差一般设置在50-100℃范围内，如果需要设置碳化时间，也可以再次通过按键307进行相应的时间设置，参数设置过程中显示屏305也同时显示所设置的参数值，经过上述参数设置后，调节加热功率调节旋钮306开始进行加热碳化，碳化过程中通过温度传感器312实时检测出气孔313周围的气体温度进行自动控制，保证碳化单元3内的温度处于预设的极限值范围内，避免被处理的石油产品起火。在整个碳化过程中，碳化单元3中的氮气一直保持流动状态，避免易燃高温石油蒸汽直接与空气接触，同时带走碳化单元3中的部分热量，消除碳化过程的起火隐患，从碳化单元3排出的气体通过出气管4进入冷凝单元5中，高温气体被螺旋状管路501和高分子高热容量吸热材料502进行冷却，使蒸汽重新冷凝成液态。

该发明可以实现：碳化时间可通过按钮设置，并可通过实时温度显示，对不同样品的碳化过程进行调整，使样品完全碳化，保证碳化过程的可控性和高效性；通过温度传感器检测排气口温度，根据待处理样品的着火点设置加热温度上限，达到上限立即切断加热回路，同时设置加热温度下限，冷却至温度下限立即重启加热过程，保证碳化过程的安全性；碳化过程在氮气氛围下进行，避免易燃高温石油蒸汽直接与空气接触，同时氮气带走耐热玻璃箱中部分热量，消除碳化过程的起火隐患；高温石油蒸汽通过螺旋状管路与冷凝单元中的高分子高热容量吸热材料发生热交换，重新冷凝成液态，直接防止石油蒸汽直接排放至大气，吸热材料则可烘干后放入马弗炉再生，该冷凝单元为一种可再生环保装置；整套装置与外界环境隔绝，消除环境误差，提升石油产品金属含量检测的准确度。