专利名称：石油馏分油酸值(度)在线红外分光分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油产品的酸度分析仪器，特别涉及石油馏份油酸度在线红外分光分析仪及分析方法。
随着我国西部南疆油田的大量开采以及各个油田原油稠油的增多，使酸值大大增加，原油及其中间产品的酸性对炼油装置的腐蚀日趋严重，使得炼油生产过程对石油产品酸性的在线分析有了迫切的需求。目前对石油产品酸性的分析采用人工化验的方法，采用标准为《GB264-83润滑油酸值测定法》和《GB258-77汽、煤、柴油酸度测定法》，其方法是都用沸腾的Z醇抽提出其中的有机酸，然后用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定，根据颜色判定酸值或酸度的大小。这种分析方法需要时间长且人为误差很大，不但需要大量的人力及化学试剂，而且其结果不及时误差大，对指导生产不利，难以适应工业连续自动生产、监测控制质量的需要，不能使操作人员及时掌握质量情况从而调整工艺参数来实现优化生产。
另外，由于这种离线化验室分析方法不能满足工业装置先进控制，闭环优化控制对酸度及时在线分析的需要，尤其是碱洗工艺中不能自动控制注碱量，因此不能提高产品的质量和处理量。
根据检索和调研，国内外没有在线测量石油馏份油酸度的专用分析仪表，也没有石油产品酸度在线红外分光分析仪。
本发明的目的是提供一种专用于测量石油馏份油酸度的在线红外分光分析仪；本发明的另一个目的是提供一种石油馏份油酸度在线红外分光分析仪的分析方法。
本发明的分析原理是朗伯-比耳定律。即当一束平行的单色光垂直于介质平面进入吸收介质时，辐射功率随光程长度b或吸收物度浓度c(单位g/L)的减弱呈指数级数量关系T＝10-A＝10-abc其中T-透射比、透过率透过率＝通过试样后未被吸收的辐射功率P1比入射光束辐射功率P0a——待测组分吸收率b——光程c——待测物质浓度A——吸光度定义透射比T倒数的以10为底的对数为吸光度A。则A=-1gT=1g1T=1gPPo=abc]]>可见，只要正确地改变或选择吸收频率便可测到所需的官能团。正确地选择分光系统及其参数b光程的大小，保证吸光度A达到一定精度，就可用吸光度A的变化来表征被测物质的浓度。
酸值测定法GB264-83和酸度测定法GB258-77均是用沸腾的乙醇抽提出试样中的有机酸，然后用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定，根据颜色变化判定酸值大小，因此测定的实质上是有机酸的含量。因为石油产品中主要酸为有机酸(约占95％)，称之为羧酸，其通式RCOOH。羧酸由于氢键作用，在石油产品中通常以二分子缔合形式存在 通过试验分析已证实羧酸在石油产品中存在形式主要是二聚体。在1710cm-1处找到了由于C＝O伸展振动引起的特征峰，还有O-H的伸展振动特征峰均已证实。而红外光谱是分子振动光谱，组成分子的各种基团都有自己的特征吸收峰与特征吸收频率，而同一种化学键或基团的特征吸收频率在不同的分子外界环境中只是大致相同，即有一定的频率范围。因此根据C＝O伸缩振动频率的差别和谱带形状可以确定羰基化合物类型。因此分析有机酸即羰基的含量便可间接地测出酸度大小。
一种石油馏份油酸度在线红外分光分析仪，包括进样及分析器装置、防爆及表架装置、电源装置、光学装置，其特征在于，其中光学装置由能斯特灯发出的含较多红外光成份的全色光，经球面镜聚焦反射到样品池，通过样品吸收后的光经入缝S1到光栅G1分成单色光，将所需波长的单色光入中缝S2再经反射镜到光栅G2再次分光，所需极低杂散光的单色光经出缝S3到光电转换器件上转换成电信号，同波长控制部件能实现对波长的选择。
一种石油馏份油酸度在线红外分光分析仪的分析方法，运用红外分光光度法，测量石油产品及其中间产品的有机酸根羧基量并与分析结果进行关联，从而间接测量出石油产品的酸度，其特征在于，该关联方式如下S＝K(1oglo/I-loglo低/I低)+S式中S-酸度K-关联系数由实验求得Io-波数为1610±40cm-1的光强信号；I-波数为1710±10cm-1的光强信号；Io低-波数为1610±40cm-1时低样品的信号；I低-波数为1710±10cm-1的光强信号；So-低样品的酸值或酸度值。
上述的方法是通过下列步骤确定的(1)调整波长控制机构，确定两个波长；(2)通过实际样品波长扫描确定波数1610±40cm-1和1710±10cm-1的准确位置；(3)通入量程的低样品，显示值S＝So，So将自动储存在计算机内，Io低值和I低值时储存；(4)然后进入量程的高样品，让输出显示值等S值，K值将自动储存；(5)此时公式S＝K +So中除Io和I没有确定外，其它参数均确定并储存；并且切换切波长测得Io和I值，从而计算出S值输出。
与现有技术相比较，本发明具有下列优点(1)满足石油产品及其中间产品的酸度在线测量要求，及时指导生产操作，降低能耗，提高效率，提高产品质量，取得非常明显的效果。
(2)在线分析中不加入任何试剂和溶剂，提高在线分析仪表的长期运行的可靠性，标准性，实现人工简单操作的自动化分析，为先进优化控制提供及时的分析数据。
下面参照附图，对本发明进行详细描述。
图1是本发明的石油馏份油酸度在线红外分光分析仪的方框图；图2是本发明的石油馏份油酸度在线红外分光分析仪光学装置的示意图。
现在参照图1，光电信号的流程如图箭头所示。红外光源1经过信号调制2输入到样品池3，另外，进样系统13同时将样品输送到样品池3，其输出经单色器4、信号转换5到信号放大处理及V/F转换6，然后送到计算机数采、数据处理、数模关联、D/A转换及控制10进行处理并由输出部分11输出，波长控制9采用电磁铁控制光栅转动的方法来实现波长切换，电源部分包括系统电源8和光源电源7，以供给红外光源及分析仪的电源。由于红外光是一种热能，其绝对能量受环境温度影响较大。所以必须将光信号调制成交流信号，否则其温漂无法解决。现在设计了用目前电机带动的调制盘，可将灯源发出的恒定光，调制成方波。考虑到抗干扰问题，其调制后频率最好与工频频率具有整倍数关系，叠加在检测信号上的工频干扰在半波内的均值为零，待解调处理后，工频干扰理论值为零。出于这一考虑，选择设计了12.5HZ的调制频率。
在图2中，标号21表示能斯特灯，22表示球面镜，23为档光板，24为反光镜，光栅用G1、G2表示，S1表示入缝，S2表示中缝，S3表示出缝，25为密封暗室，26为光电转换器件，27为正弦波长调节机构，28为波长调节显示机构，29为波长控制转换机构。由能斯特灯21发出的含较多红外光成份的全色光，经球面镜22聚焦反射到样品池3，通过样品吸收后的光经入缝S1到光栅G1分成单色光，将所需波长的单色光入中缝，S2再经反射镜到光栅G2再次分光，所需极低杂散光的单色光经出缝S3到光电转换器件26转换换成电信号，同波长控制部件27、28、29能实现对波长的选择。由于样品池光程由分析仪量程所确定，在0.5-2.0mm选择，因之样品池设计应易安装拆卸，以增加现场应用的灵活性。而且还有加热伴热等措施。样品池由两片CaF2晶片组成，中间夹0.5mm至2.0mm厚的聚四氟乙烯板，并刻成特殊的流线型，留有进出油样口。样品池前加一挡光板由拉杆手动，用以零点校对。在样品池上设计有恒温控制系统，由加热板和温度继电器实现。
光学器件怕振怕潮，由于现场条件十分恶劣，因此在光系统底板与防爆箱底固定时，防爆箱与支架固定，二次采取隔震措施，减少振动。经工业现场试验，振动没有影响仪表精度。仪表需要防爆，采用隔爆型，并按光学系统最小几何尺寸设计了防爆内腔尺寸，其余空余部分可装下电气部分。
权利要求
1.一种石油馏份油酸度在线红外分光分析仪，包括进样及分析器装置、防爆及表架装置、电源装置、光学装置，其特征在于，其中光学装置由能斯特灯发出的含较多红外光成份的全色光，经球面镜聚焦反射到样品池，通过样品吸收后的光经入缝S1到光栅G1分成单色光，将所需波长的单色光入中缝S2再经反射镜到光栅G2再次分光，所需极低杂散光的单色光经出缝S3到光电转换器件上转换成电信号，同波长控制部件能实现对波长的选择。
2.一种石油馏份油酸度在线红外分光分析仪的分析方法，运用红外分光光度法，测量石油产品及其中间产品的有机酸根羧基量并与分析结果进行关联，从而间接测量出石油产品的酸度，其特征在于，该关联方式如下S＝K(logIo/I-logIo低/I低)+S式中S-酸度 K-关联系数 由实验求得Io-波数为1610±40cm-1的光强信号；I-波数为1710±10cm-1的光强信号；Io低-波数为1610±40cm-1时低样品的信号；I低-波数为1710±10cm-1的光强信号；So-低样品的酸值或酸度值。
3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于上述的方法是通过下列步骤确定的(1)调整波长控制机构，确定两个波长；(2)通过实际样品波长扫描确定波数1610±40cm-1和1710±10cm-1的准确位置；(3)通入量程的低样品，显示值S＝So，So将自动储存在计算机内，Io低值和I低值同时储存；(4)然后进入量程的高样品，让输出显示值等S值，K值将自动储存；(5)此时公式S＝K +So中除Io和I没有确定外，其它参数均确定并储存；并且切换切波长测得Io和I值，从而计算出S值输出。
全文摘要
本发明涉及一种石油馏份油酸度在线红外分光 分析仪及其分析方法。运用红外分光光度法测量石油及其中间 产品的有机酸根羧基量并与分析结果进行关联,从而测出石油 产品的酸度;红外分光分析仪包括进样及分析器装置,防爆及表 架装置、电源装置和光学装置。该分析仪满足石油产品及其中 间产品的酸度在线测量要求,及时指导生产,降低能耗,提高效率, 对提高产品质量,取得非常明显的效果。
文档编号G01N21/31GK1261664SQ9910143
公开日2000年8月2日 申请日期1999年1月19日 优先权日1999年1月19日
发明者陈军, 漆随平, 白万红, 石兰霞, 齐惠娟, 邢根顺 申请人:中国石化兰州炼油化工总厂