汽油馏分族组成和辛烷值测控方法及装置制造方法及图纸

一种汽油馏分族组成和辛烷值测控装置，主要由电容式传感器、电容／频率变换电路和微处理器组成，并运用统计规律，在相对介电常数与汽油馏分的族组成及辛烷值之间建立关联式。通过传感器测出汽油的相对介电常数，经微处理器处理得到并显示该汽油的族组成和辛烷值。其在线测控装置，还在产品产率和原料族组成及工艺参数之间建立关联，并通过工艺参数控制装置，对产品质量进行在线实时控制和生产优化控制。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽油组分及品质的测定技术，具体来说是测定汽油馏分族组成和汽油辛烷值的方法及其测控装置，它是专利95117437.1和96205017.2的延续和发展。汽油是由几百个单体烃类化合物构成的复杂混合液体。从化学组成与化学结构上来看，可以将这些化合物分成如下几类同系物或族烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃。汽油馏分族组成是石油加工中常用的信息。由于它提供了某种加工工艺原料与产品之间在化学结构上的变化情况，而一切产品性质又取决于其化学组成及结构，所以人们就可以根据族组成信息有目的地考虑加工条件，以便达到预期的产品性质。例如催化裂化工艺的目的是方了经过加工获得高辛烷值汽油，那么只要提高汽油烯烃、异构烃与芳香烃含量即可；如果是为了获得更多的乙烯、丙烯，那么就需要提高温度和压力，增加裂化深度。这些加工条件的改变必须以族组成分析信息为依据。同样，重整工艺的原料精制，各反应器的过程控制，以及生成油的评价都需要族组成数据。汽油馏分的族组成分析，过去常用吸附法。该法是将试样加入装有硅胶的吸附柱，利用顶替溶剂通过吸附柱的冲洗而得到族分离，分离后的各族被荧光指示剂标示出所占据的长度，通过测量长度计算出各族含量。但是，这种方法往往由于指示剂所形成的界限不明显而导致很大误差。近年来，由于气液色谱分析法的发展，广泛地采用气相色谱法分离汽油组分，进而测定其族组成。概略的说，该法是让气化后的试样首先通过一支强极性的色谱柱，使烷烃与烯烃通过，但是保留芳烃。然后烷、烯组分又通过一个烯烃可逆吸附器，在此，烯烃被保留下来，烷烃通过并进入检测器，呈现出一个烷烃族峰。接着经阀切换反吹芳烃，得到芳烃族峰。最后将烯烃可逆吸附器升温，脱附烯烃，产生烯烃峰，随后积分就得到汽油的族组成。采用吸附法或气相色谱法来测量汽油的族组成，只能是人工采样，离线测量，因此在时间上有相当的滞后。而且测试时间长，操作复杂。辛烷值是表示汽油燃料抗爆性能的条件单位，是车用汽油重要的质量指标之一。汽油燃料的辛烷值是一个国家炼油工业和车辆设计制造水平的综合反映。故世界上多数国家均以辛烷值表示车用汽油的标号。汽油发动机的热功效率与其压缩比有直接的关系。随着压缩比的提高，发动机的燃料比消耗率降低，功率增加，经济性亦随之提高。因此，人们总希望应用有较高压缩比的内燃机。然而，内燃机的压缩比受到所使用汽油燃料抗爆性的制约。如果汽油的辛烷值过低，汽油发动机在运转时会产生一种所谓的爆震现象。这时气缸会发出敲击声，燃烧室温度猛增，且排放黑烟，不仅大大降低了发动机的热功效率，严重时还会损坏发动机的零件。如果汽油燃料的抗爆性好，即使使用高压缩比的发动机，也不会出现爆震现象。但是，若汽油的辛烷值远远高于发动机的要求，也是一种浪费，并无多大好处。所以，一个发动机的耐用年限，功率和燃料经济性取决于是否选用具有合适辛烷值的汽油。现行普遍采用的汽油辛烷值的评定方法专利技术于1927年。此法利用专门设计制造的可变压缩比单缸发动机(ASTM-C.F.R.标准爆震机)，在标准试验条件下，把试样与参比燃料(正庚烷和异辛烷)的爆燃倾向相比较而测定出来。这种沿用了近七十年的模拟对比法，既需要精密、贵重的设备和操作熟练的技术人员，又消耗参比燃料和待测油料，是一项耗资耗时的实验。此外，这种方法及测定机虽经人们的不断改进和完善，其测定工况及测量精度得到不断提高，但由于测定程序及操作相当复杂，影响测量精度的因素繁多，从而影响实际测量结果的可靠性。随着科学技术的发展，国内外许多科研单位都开始从汽油的物理、化学特性人手，探索测定辛烷值的新方法，如光谱法、色谱法、核磁共振法、冷燃法等，但多因设备笨重、测定结果不稳定等原因未能得到推广。美国推出了ZX101型手持式辛烷值分析仪是用固态光学系统构成的窄带光谱仪，但只能检测无铅高标号汽油，而对我国多数低标号及含铅汽油不适用。近年来，随着汽车发动机压缩比的逐步提高，对高标号汽油的需求量越来越大，各炼油厂对出厂汽油的辛烷值要求更加严格，使分析频度增加。为此，美国生产了8154型在线辛烷值分析仪，它是ASTM-CFR标准爆震机的改进。我国也利用冷燃法生产了ZXW-12型汽油辛烷值在线分析仪。这两种在线测量设备的共同特点是将原来的测量设备集中安装于生产管线附近的测试室内，把人工取样改为自动采样，间歇测定辛烷值。其共同不足为1)只能测定辛烷值一个参数；2)不能连续测定和显示；3)难以对生产过程进行实时控制。本专利技术的目的在于针对现有测量技术的不足，提供一种同时测定汽油馏分族组成和辛烷值的方法及相应的测量仪器和在线测控设备，从而解决现有专用设备在油品测试方面的种种不便，并实现闭环质量控制及优化生产。附图说明图1为便携式汽油馏分族组成及辛烷值测定仪结构示意图；图2为另一种便携式汽油馏分族组成及辛烷值测定仪结构示意图；图3为袖珍型汽油标号测定仪结构示意图；图4为汽油馏分族组成及辛烷值测定仪电路逻辑框图；图5为可供采用的电子线路图之一种实例；图6为汽油馏分族组成与相对介电常数的相关函数关系；(A)烷烃，(B)烯烃，(C)环烷烃，(D)芳香烃。图7为汽油辛烷值与相对介电常数的相关函数关系；图8为以相对介电常数为相关变量测得的辛烷值的调合特性；图9为环形同心电极电容式传感器结构图；图10为具有温度补偿性能的环形同心电极电容式传感器结构图；图11为平行极板型电容式传感器结构图；(A)正视图，(B)侧视图，(C)顶视图。图12为另一种平行极板型电容式传感器结构图；(A)正视图，(B)侧视图，(C)顶视图。图13为在线检测用管道式密封型电容传感器结构图；图14为在线检测用管道密封式环形同心电极电容传感器结构图；图15为在线测控系统框图；图16为在线测控系统示意图。本专利技术采用以电容式敏感元件为传感器，以相对介电常数为相关变量，间接测定汽油馏分族组成与辛烷值的方法(简称SW法)。它是一种电子技术与统计法相结合的汽油馏分族组成及辛烷值的测定新方法。汽油是具有电气绝缘性能的液体混合物，粘度低、流动性好、挥发性强，为使用电容式传感器直接测量其相对介电常数创造了有利条件。由理论电工学可知，平行极板间的电容为C＝ε0·εr·S/b其中ε0＝8.85415×10-12F/M为真空的介电常数；εr为相对介电常数(在空气中εr0≈1)S为平行极板的面积；b为平行极板的间距。一平行极板电容式传感器在空气中的电容是C0＝ε0·εr0·S/b同一传感器在汽油中的电容是C＝ε0·εr·S/b于是有C/C0＝εr/εr0≈εr所以，汽油的相对介电常数εm约等于同一传感器以汽油为介质时的电容值C与以空气为介质时的电容值C0之比。对同一品质的汽油，该比值为一常数。于是，便可以通过测定浸入待测油品中的电容传感器的电容C值来得到待测汽油的相对介电常数εr。汽油馏分的相对介电常数介于1.8～2.4之间，而不同品质的汽油，其相对介电常数也不相同。通过对大量实测数据的统计分析，得出汽油馏分族组成--烷烃YP、烯烃YO、环烷烃YN、芳香烃YA--及辛烷值Yn与其相对介电常数εr之间的相关函数关系，即YP＝fP(εr)、YO＝fO(εr)、YN＝fN(εr)、YA＝fA(εr)、Yn＝fn(εr)。将待测汽油的相对介电常数εr值及上述函数关系输入微处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用电子技术并与统计法相结合的汽油馏分族组成及辛烷值测定方法及装置，其特征在于：①通过浸入待测汽油中的电容式传感器测得该汽油的相对介电常数ε↓［ｒ］；②将汽油馏分族组成（Ｙ↓［Ｐ］，Ｙ↓［Ｏ］，Ｙ↓［Ｎ］，Ｙ↓［Ａ］）及辛烷值Ｙ ↓［ｎ］与相对介电常数ε↓［ｒ］相关联，并得到它们之间的相关函数关系，即Ｙ↓［Ｐ］＝ｆ↓［Ｐ］（ε↓［ｒ］）、Ｙ↓［Ｏ］＝ｆ↓［Ｏ］（ε↓［ｒ］）、Ｙ↓［Ｎ］＝ｆ↓［Ｎ］（ε↓［ｒ］）、Ｙ↓［Ａ］＝ｆ↓［Ａ］（ε↓［ｒ］）、Ｙ↓［ｎ］＝ｆ↓［ｎ］（ε↓［ｒ］）；③将上述相关函数关系和待测汽油的相对介电常数ε↓［ｒ］值输入微处理器进行处理，并通过显示器用模拟信号或数码将处理结果显示出来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙威，孙晓明，孙弘钧，
申请(专利权)人：孙威，孙晓明，孙弘钧，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]