原油含蜡量测定仪制造技术

本发明专利技术涉及一种原油含蜡量测定仪，包含外桶、內桶，內桶中填充有冷却介质，內、外桶之间构成环槽间隙存放原油样品，且外桶的内、外壁之间相互隔开形成流道，外桶上还设有进液口和出液口；其中，流道包含多个迂回段，热流介质不断的从进液口进入流道后从出液口排出，通过此方式对环槽间隙内的原油样品进行加热。同现有技术相比，多个迂回段改变了热流介质在流道内的流动方向，使热流介质伴随有小漩涡产生，提高了外桶壁面的传热系数，以保证对原油样品温度的控制精度。此外，通过不断增加內桶的旋速，便能在环槽间隙内制造出不同的流场，实现原油样品的紊流状态，工作人员可在此状态下对蜡沉积进行研究，得到与实际情况相对应的关键参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量仪器，具体的说是一种原油含蜡量测定仪。
技术介绍
原油管道蜡沉积(俗称“结蜡”)，是指原油中的蜡分子由于油温降低到析蜡点以下达到过饱和而结晶析出，并在管壁温度梯度作用下与原油中的其他组分一道沉积在管壁上，一方面使得管道流通面积减小，有效内径降低，摩擦阻力上升，原油流动阻力增大，造成管道输送能力降低；另一方面，结蜡也增大了油流至管内壁的热阻，使总传热系数下降，减缓了管道的散热。虽然说增加热阻后，能够起到一定的保温作用，改善原油的流变性，但当与所增加的管道摩擦阻力相比，其有益性可以忽略。因此，为了原油能够安全、经济地输送，有必要了解管道输送条件下的蜡沉积规律。而目前国内外运用比较普遍的实验方法为基于传统冷指法而发展出来的外旋转式原油蜡沉积实验装置，该装置的基本结构如图1所示：主要由內桶11、外桶12、蛇形盘管13、高速旋转机构14、恒温水浴水箱15、测量系统和电控系统及数据采集处理系统等组成。其中，外桶12放置在恒温水浴水箱15内，实验时，将待测原油样品倒入外桶12内，通过水箱15内的循环水可以控制外桶12内的原油温度。随后通过调节升降台将內桶11垂直放入原油样品中，內桶11内分别放有蛇形盘管13及一定量的冷却介质，如：水、导热油等。通过向蛇形盘管13中通入循环水，使其对內桶11内不流动的冷却介质进行冷却，从而调节內桶11外壁的温度。在实际应用时，通过控制系统开启高速旋转机构14带动外桶12旋转，由此带动外桶12内的原油样品旋转，形成一个速度场来近似模拟原油在管道内流动时的速度场。而原油在管道内流动时的温度场则由外桶12外的水箱15中水浴以及內桶11内的循环水之间的温度差来控制，近似形成。待装置运转稳定一段时间后，使用升降台将內桶从原油样品中取出，进行称重。通过上述步骤，分别比较在相同结蜡条件下，稳定运行不同时间后，內桶的重量，便可得到原油样品在该条件下的蜡沉积速率。该套装置可以实现在不同油温、内外油壁温差、旋转速度、结蜡时间等条件下，对影响蜡沉积速率的因素进行研究。该套装置虽然可以通过水浴简单地控制内外桶壁面的温度差，并同时可以旋转外桶，使筒内的原油样品因其内部存在的粘度形成相对运动，从而研究原油样品间相对运动时产生的剪切力对蜡沉积速率的影响。但即便如此，也不能把实验数据直接应用到实际管线上，原因有两点：第一，流态；要使装置测试结果与实际管道内产生的现象相同，两者的流态、流速必须相同。但对于物性相同的原油而言，测试装置内原油样品的流道尺寸与实际管道尺寸相差非常大，即使能够保证两者的流速能够相同，但雷诺数会相差很大，流态肯定不同。因此，该套装置由高速旋转机构带动外桶旋转，从而引起筒内原油流动，这种方式形成的流动状态只能是层流状态。而相同流速下，实际管道内原油的流动状态为紊流状态，并且原油传输的过程中，流态一般均为紊流。由于原油对管壁的剪切力不同，对壁面上沉积的蜡层的冲刷作用也不相同，因此，壁面上的蜡沉积厚度和速度均不相同。层流时，因原油流速较小，对壁面上沉积的蜡层冲刷作用较小，因此，在相同的时间段内，层流情况下，蜡沉积厚度比紊流时厚。第二，温度梯度及其均匀性；原油在管道向前流动的过程中，由于不断向管道周围环境散失热量，导致油温不断降低，当油温降至析蜡点以下时，石蜡开始结晶并从原油中分离出来，然后与一部分原油分子形成网状胶体结构；由于管壁温度低于原油流体的温度，由此产生的沿管径方向的温度梯度成为石蜡晶体向管壁分子扩散的动力。沿管径方向的温度梯度越大，蜡晶分子的扩散速度也就越大，管壁附近的石蜡晶体就会增多，造成管壁结蜡量迅速增加。与此同时，沉积层中低分子量的烃也会向管中心处进行反扩散。又考虑到，流态对管内的对流传热系数有着巨大的影响。一般紊流时的传热系数大于层流时的传热系数。因此在实际管道中，管壁与原油间的温度梯度是变化的，而并非像该套装置在层流状态下，外桶内壁面和內桶外壁面的温度梯度是不变的。由此也就造成了原油样品测试时的扩散情况和实际管道中的扩散情况不同，导致蜡的沉积速率的不同。另外，该套装置的外壁温度是通过水箱15中的循环水浴的温度来控制的，但由于水浴体积很大，在其内部的水流速度很小，因此均可看作为层流，其对流传热系数很小，不能及时得与外壁面进行热交换，使外壁面在沿轴方向存在较大的温度梯度，难以保证温度控制精度。同样的，虽然在內桶11内含有蛇形盘管13，使循环水在其管内流动时可以得到很大的对流传热系数和传热面，但由于蛇形盘管13与內桶11间的换热是通过內桶11内的冷却介质来传递的，而这部分冷却介质是静止不动的，即其传热过程为热传导，传热系数仅由冷却介质物性决定，因此传热量非常有限，并且热量传递速度慢，同样也会使内壁面在沿轴向方向存在较大的温度梯度，也难以保证温度控制精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原油含蜡量测定仪，使其能够模拟出实际原油在管道内传输时，其流态及温度梯度的变化，以确保工作人员能够准确的对蜡沉积的情况进行研究。为了实现上述目的，本专利技术设计了一种原油含蜡量测定仪，包含用于容纳原油样品的外桶、插入所述外桶腔体内的內桶，所述內桶中填充有对所述外桶内的原油样品进行换热的冷却介质，且所述內桶与所述外桶之间构成用于存放原油样品的环槽间隙，且所述外桶的内壁与外壁之间相互隔开形成用于导入热流介质的流道，且所述外桶上还设有与所述流道连通的进液口和出液口；其中，所述流道按从所述外桶的桶底至桶顶的方向包含N个依次相连的迂回段，所述N为自然数，且所述进液口和所述出液口分别设置在靠近所述外桶的桶底和桶顶处，所述热流介质不断的从所述进液口进入所述流道后从所述出液口排出对存放在所述环槽间隙内的原油样品进行加热；所述原油含蜡量测定仪还包含：带动所述內桶在所述外桶内进行旋转的驱动装置，且原油样品在所述內桶旋转后，在所述外桶与所述內桶之间形成紊流。本专利技术的实施方式相对于现有技术而言，由于外桶的内壁与外壁之间形成用于填充热流介质的流道，通过热流介质对存放在外桶与內桶所构成的环槽间隙中的原油样品进行加热，且该流道由于是带有多个依次相连的迂回段构成，从而使得热流介质在通过进液口进入外桶的腔体后，可在多个迂回段的作用下，改变热流介质在流道内的流动方向，使热流介质伴随有小漩涡产生，变为湍流状态，从而大大提高了对外桶壁面的传热系数，以减小外桶壁面上的温度梯度，以保证填充在外桶腔体内的原油样品温度场的一致性，提高了对原油样品温度的控制精度。此外，由于本专利技术的测定仪是通过旋转填充有冷却介质的內桶来带动外桶腔体内的原油样品进行流动，使原油样品能够在外桶与內桶所构成的环槽间隙中产生泰勒漩涡。在实际应用时，只需通过驱动装置不断增加內桶的旋转速度，既能够使泰勒数增大，便能在环槽间隙内制造出不同的流场，以实现原油样品在外桶内的紊流状态，并具有在该状态下的温度梯度变化，从而使得工作人员能够在此状态下对蜡沉积情况进行研究，得到能够与实际情况相对应的关键参数。进一步的，所述流道内分布有用于改变热流介质流动方向的折流板，且各折流板在所述流道内按从桶底至桶顶的方向左右或前后交替分布，且每相邻两块折流板之间所形成的空间构成所述流道每个迂回段的前进通道或折返通道。通过分布在腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原油含蜡量测定仪，包含外桶、插入所述外桶腔体内的內桶，所述內桶中填充有对所述外桶内的原油样品进行换热的冷却介质，且所述內桶与所述外桶之间构成用于存放原油样品的环槽间隙，其特征在于：所述外桶的内壁与外壁之间相互隔开形成用于导入热流介质的流道，且所述外桶上还设有与所述流道连通的进液口和出液口；其中，所述流道按从所述外桶的桶底至桶顶的方向包含N个依次相连的迂回段，所述N为自然数，且所述进液口和所述出液口分别设置在靠近所述外桶的桶底和桶顶处，所述热流介质不断的从所述进液口进入所述流道后从所述出液口排出对存放在所述环槽间隙内的原油样品进行加热；所述原油含蜡量测定仪还包含：带动所述內桶在所述外桶内进行旋转的驱动装置，且原油样品在所述內桶旋转后，在所述外桶与所述內桶之间形成紊流。

【技术特征摘要】
1.一种原油含蜡量测定仪，包含外桶、插入所述外桶腔体内的內桶，所述內桶中填充有对所述外桶内的原油样品进行换热的冷却介质，且所述內桶与所述外桶之间构成用于存放原油样品的环槽间隙，其特征在于：所述外桶的内壁与外壁之间相互隔开形成用于导入热流介质的流道，且所述外桶上还设有与所述流道连通的进液口和出液口；其中，所述流道按从所述外桶的桶底至桶顶的方向包含N个依次相连的迂回段，所述N为自然数，且所述进液口和所述出液口分别设置在靠近所述外桶的桶底和桶顶处，所述热流介质不断的从所述进液口进入所述流道后从所述出液口排出对存放在所述环槽间隙内的原油样品进行加热；所述原油含蜡量测定仪还包含：带动所述內桶在所述外桶内进行旋转的驱动装置，且原油样品在所述內桶旋转后，在所述外桶与所述內桶之间形成紊流。2.根据权利要求1所述的原油含蜡量测定仪，其特征在于：所述流道内分布有用于改变热流介质流动方向的折流板，且各折流板在所述流道内按从桶底至桶顶的方向左右或前后交替分布，且每相邻两块折流板之间所形成的空间构成所述流道每个迂回段的前进通道或折返通道。3.根据权利要求1所述的原油含蜡量测定仪，其特征在于：所述原油含蜡量测定仪还包含：与所述內桶连接对填充在所述內桶中的冷却介质进行换热的换热循环系统，且所述换热循环系统至少包含一个与所述內桶连接对所述內桶中已被汽化的冷却介质进行冷却的换热器；其中，所述换热器和所述內桶按顺序自上而下进行设置，且所述內桶中已被汽化的冷却介质在经所述换热器冷却后形成液态，并重新进入所述內桶中。4.根据权利要求3所述的原油含蜡量测定仪，其特征在于：所述换热循环系统还包含：对所述內桶中已被汽化的冷却介质的压力进行检测的压力传感器、对进入所述换热器内已被汽化的冷却介质的流量进行调节的流量调节器、对所述內桶中已被汽化的冷却介质的温度进...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇华，潘运幸，
申请(专利权)人：亚申科技研发中心上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31