專利名稱：：高溫高壓油品物性的測量裝置和測量方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及了一種高溫高壓油品物性的測量裝置和測量方法，特別是適用于高溫高壓等實際工況條件下的油品物性的測量。
背景技術：
：粘度、密度等是油品十分重要的物性參數(shù)，準確了解油品在反應狀態(tài)下的物性參數(shù)及其變化情況，對于控制調(diào)整工藝流程，優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質量，甚至節(jié)能降耗具有重要意義。而在高溫高壓的實際工況下粘度、密度等物性參數(shù)的準確測量較為困難。人們常用工具手冊中前人總結的經(jīng)驗公式推算得到相應的油品在工況下的物性，但采用公式或曲線擬合的數(shù)據(jù)缺乏準確性和針對性。例如，目前，粘度測量的方法有很多種，最常用的方法有管流法、落球法、圓盤法、振動法等，這些方法針對于不同流體的性質和粘度，有不同的針對性和適應性，只能先了解流體的大概范圍，根據(jù)實驗條件，然后再選擇適當?shù)姆椒ǎ@樣才能獲得流體的準確粘度。US4027516、US3707871和US4648262等提出一些油品物性的測量方法，但不足之處在于不能在高壓條件下同時得到高溫的環(huán)境條件，同時過程繁雜，操作比較困難。CN02285488.6提出一種液體粘度的測量裝置，主要特點是進行了小型化處理，造價低，但適應的溫度和壓力的范圍小，不適用于寬范圍考查油品物性，且結構復雜、過程繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種針對于油品物性尤其是高溫高壓下物性的測量裝置和測量方法。本發(fā)明高溫高壓油品物性的測量裝置包括上筒和下筒，上筒底部與下筒之間設置連通的油品流通管路，油品流通管路上設置自動控制閥門，油品流通管路包括毛細管，上筒頂部與下筒頂部設置壓力平衡管路，上筒頂部設置油品加入口和壓力控制管路，下筒底部設置油品流出口，上筒、下筒及其之間的油品流通管路設置加熱設施。本發(fā)明高溫高壓油品物性的測量裝置中，加熱設施可以是電加熱形式、蒸汽加熱形式或導熱油加熱形式等，一般采取自動溫度控制系統(tǒng)。上筒的容積一般需要大于下筒的容積，最好上筒容積為下筒容積的l倍以上，最好1.5倍以上，上筒的位置高于下筒的位置，以使油品可以從上筒流入下筒，上筒和下筒中設置測溫裝置如測溫熱電偶。上筒和下筒之間的毛細管可以水平放置也可以垂直放置，優(yōu)選前者。上筒和下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門可以是氣動閥門或電動閥門，一般采用自動控制系統(tǒng)控制。上筒和下筒之間的壓力平衡管路上設置放空閥。本發(fā)明高溫高壓油品物性的測量方法使用上述測量裝置，可以測量高溫高壓油品的粘度和密度等性質。本發(fā)明高溫高壓油品粘度測量方法，使用上述測量裝置，具體過程為(1)繪制測量裝置的粘度和流出量關系曲線；(2)上筒與下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門關閉，將油品裝入上筒中，調(diào)整至所需溫度和壓力，油品流通管路上的自動控制閥門打開設置時間后關閉，將流入下筒的油品放出并計量并計算出體積值；(3)用流入下筒的油品體積值在粘度和流出量關系曲線上找出對應的粘度值。本發(fā)明高溫高壓油品密度測量方法，使用上述測量裝置，具體過程為(1)測量下筒的容積；(2)上筒與下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門關閉，將油品裝入上筒中，調(diào)整至所需溫度和壓力，油品流通管路上的自動控制閥門打開使油品充滿下筒后將關閉，排出下筒中的油品并計量質量；(3)計量質量值與下筒容積值的比值為油品在測量條件下的密度。本發(fā)明高溫高壓油品物性測量裝置及方法具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明很好的解決了油品物性尤其是高溫高壓下物性的測量方法，靈活實用，油品用量少，且預處理簡便。2、本發(fā)明方法中，測量簡單，快捷，易操作，測量周期短。3、本發(fā)明方法和裝置可以獲得油品各種條件下的物性參數(shù)，如可以測定溫度從2(TC55(TC，壓力從0.1MPa25MPa的不同液相產(chǎn)品(如各種油品在高溫高壓狀況)的物性參數(shù)。圖l為本發(fā)明的一種高溫高壓油品物性的測量裝置結構示意圖。圖2為測量裝置的粘度和流出量關系曲線。l為上筒，2為下筒，3為氣動錐形閥，4為內(nèi)鑲毛細管，5為上筒熱電偶，6為下筒熱電偶，7為壓力平衡管，8為氫氣入口閥，9為氫氣排放閥，IO為空氣壓縮機，ll為壓縮空氣入口閥，12為壓縮空氣排放閥，13為下筒油品排放閥。具體實施方式本發(fā)明測量裝置主要由上筒、氣動錐形閥、毛細管流出孔和下筒連接組成，裝置采用高壓氫氣或氮氣升壓。被測液體如油品在所需的溫度壓力條件下，用適宜的固定流出時間由上筒經(jīng)氣動錐形閥通過一定直徑的毛細管流入下筒，所流出的液體通過換算以運動粘度表示其粘度。密度的測定用同一裝置在下筒進行。下筒為固定標定容積，當被測液體在所需溫度壓力條件下充滿全筒并穩(wěn)定一段時間后，放出全部液體稱出質量，即可換算成所測條件下的密度。以下結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明測量裝置及測量方法做詳細說明。組成及結構參數(shù)如圖1所示，測量裝置采用而高壓耐高溫材料制做，具體結構尺寸可以根據(jù)需要具體確定，下面給出一種具體結構尺寸，但不限制保護范圍。l一上高壓筒，內(nèi)徑30mm，外徑85mm，高500mm，材質lCrl8Ni9Ti，底部為錐形，容積1.5L。2—下高壓筒，內(nèi)徑60mm，外徑85mm，高300mm，材質lCrl8Ni9Ti，容積包括連通管至氣動錐形闊，用潔凈水以重量法和容積法互相校對，標定容積950ml。3^氣動錐形閥，氣閉式行程14mm，閥座直徑25mm，最高溫度450。C，由0.1MPa壓縮風帶動。安裝此閥時必須保證密封性能良好，開動和關閉此閥的時間控制在ls左右。4—內(nèi)鑲毛細管管路，安裝在氣動錐形閥后至下筒入口處。毛細管內(nèi)徑2.5mm，長14mm，材質為lCrl8Ni9Ti。(毛細管內(nèi)徑一般可以為15mm，長度一般可以為550mm，根據(jù)具體需要選擇)5、6~熱電偶，其插入部位，經(jīng)測溫試驗后其溫度顯示為筒內(nèi)平均溫度值。7—壓力平衡管，連通上下高壓筒的壓力平衡管，內(nèi)徑4mm，外徑8mm，材質白鋼。其他附屬設備有加熱電爐，單點自控電子電位差計，可控硅控制器，感量lg、稱重為2kg天平，1/10秒分度秒表等。此裝置屬高溫高壓設備，故在正式測定前需將裝置進行嚴格的升溫和耐壓試驗，本裝置測定耐溫上限為55(TC，耐壓上限為25MPa。2、測定裝置準備2丄測定前的檢查和準備①檢查所有設備的安全及防火情況②檢查儀電設備處于完好狀態(tài)(D檢查空氣壓縮機是否好用72.2裝置置換(采用高壓氫氣為升壓動力)①在常壓下用氫氣置換裝置排出空氣，打開氫氣排放閥和油品排放閥，微開氫氣入口閥，用氫氣常壓置換1-2分鐘。②關氫氣排放閥及油品排放閥，用氫氣入口閥控制緩慢升至10-15MPa表壓后，分別由氫氣排放閥和油品排放閥進行置換，連續(xù)兩次。2.3升壓及氣密①置換后分別關油品排放閥及氫氣排放閥，用氫氣入口閥每10分鐘升5MPa表壓的速度進行升壓直至操作壓力。②在操作壓力下維持半個小時，檢漏，在大于lOMPa表壓時每小時下降〈0.2MPa表壓即認為氣密合格，將壓力由氫氣排放閥放空。2.4試驗氣動錐形閥(也可以使用電磁閥，以電磁閥的控制方式調(diào)試)開動空氣壓縮機，把壓縮空氣入口閥打開，試驗氣動錐形閥能迅速關閉，打開壓縮空氣排放閥能迅速開啟，然后打開氣入錐形閥使錐形氣動閥處于關閉狀態(tài)。2.5裝試驗油樣①打開上筒裝油口，將已經(jīng)預熱的裝油漏斗連接好。②將油樣置于瓷杯中，預先在電爐上加熱熔化至130-14(TC，然后按測定溫度與油樣的密度不同，稱約800-900g裝入筒中，并將裝油口上緊。2.6升溫升壓①裝置預先給電升溫，預熱至所測溫度的2/3左右。②進行裝置置換，然后將壓力升至所測壓力。③升溫速度采取快速升溫，盡快將溫度在40-50分鐘內(nèi)升至所需溫度，所有保溫加熱亦給至預定溫度，以免加熱時間過長容易結焦。3、粘度的測定當溫度和壓力達到試驗條件時，穩(wěn)定10min，隨即將壓縮空氣排放閥打開，使氣動錐形閥開啟，定時為50s(可以根據(jù)裝的容量、毛細管的直徑及長度、待側樣品粘度近似值等因素經(jīng)試驗確定一個合適的時間，一般設20200s較為合適)，立即關閉，待降溫至150。C左右時，帶壓放出試油、稱取質量。將定時50s流出量，按該條件下的密度換算成體積，再與常壓常溫下，相同時間流出相同體積的油的粘度對比，即可算得該試驗條件下的粘度。4、密度的測定操作步驟完全與測定粘度相同，當溫度和壓力達到試驗條件時，立即打開壓縮空氣排放閥，使氣動錐形閥開啟，讓試驗油流入下筒，待下筒的溫度和壓力與試驗條件一致后，穩(wěn)定10min，將壓縮空氣排放閥關閉，打開壓縮空氣入口閥使氣動錐形閥關閉，待降溫至15(TC左右時，帶壓放出試油稱取質量，放出試油的質量除以下筒的標定體積950ml即可算出密度。5、繪制測量裝置的粘度和流出量關系曲線在常壓和2crc下采用不同粘度的樣品分別按標準分析方法和本發(fā)明裝置的流出量確定兩者關系并繪制曲線。具體選用了汽油及多種混調(diào)油樣在常壓、2crc條件下標定了本裝置50s流出體積和標準運動粘度的關系，如表l，并據(jù)此得出粘度和流出量的關系圖2。表l粘度和流出量的關系<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>5、粘度確定設定測定油品物性的條件(如溫度、壓力)，得到經(jīng)過定時50s的流出量，按該條件下的密度換算成體積，再與常壓常溫下，相同時間流出相同體積的油的粘度對比，在圖2中查找，即可算得該試驗條件下的粘度。下面通過實施例進一步說明本發(fā)明測定方法及結果。實施例12在13MPa、30(TC時，測得某油樣密度時流出量為801g，測其粘度時流出量為553g。已知下筒體積為950ml，因此此油樣密度d二801g/950ml=0.843lg/ml，其相當體積為553g/0.8431ml=655ml/50s。查圖2得知粘度為3.2mm2/s。實施例35為考查渣油在常壓下粘度和加壓下粘度的關系，選取一渣油樣品考查了150°C、30(TC下渣油粘度和加壓粘度的關系，如表4。表4常壓下粘度和加壓下粘度的關系<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例67選擇一渣油及其反應后生成油油樣，在高溫高壓下測定其粘度和密度，結見表6、7。表6渣油高溫高壓粘度和密度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表7渣油反應后生成油粘度和密度數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權利要求1、一種高溫高壓油品物性的測量裝置，其特征在于所述的測量裝置包括上筒和下筒，上筒底部與下筒之間設置連通的油品流通管路，油品流通管路上設置自動控制閥門，油品流通管路包括毛細管，上筒頂部與下筒頂部設置壓力平衡管路，上筒頂部設置油品加入口和壓力控制管路，下筒底部設置油品流出口，上筒、下筒及其之間的油品流通管路設置加熱設施。2、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的加熱設施是電加熱形式、蒸汽加熱形式或導熱油加熱形式，采取自動溫度控制系統(tǒng)。3、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的上筒的容積為下筒容積的1倍以上，上筒的位置高于下筒的位置，使油品可以從上筒流入下筒。4、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的上筒和下筒中設置測溫裝置。5、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的上筒和下筒之間的毛細管水平放置或垂直放置。6、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的上筒和下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門是氣動閥門或電動陶門，采用自動控制系統(tǒng)控制。7、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的上筒和下筒之間的壓力平衡管路上設置放空閥。8、按照權利要求l所述的裝置，其特征在于所述的測量裝置耐溫上限為550。C，耐壓上限為25MPa。9、一種高溫高壓油品粘度的測量方法，使用權利要求1至8任一權利要求所述的測量裝置，具體過程為，(l)制作測量裝置的粘度和流出量關系曲線；(2)上筒與下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門關閉，將油品裝入上筒中，調(diào)整至所需溫度和壓力，油品流通管路上的自動控制閥門打開設置時間后關閉，2將流入下筒的油品放出并計量并計算出體積值；(3)用流入下筒的油品體積值在粘度和流出量關系曲線上找出對應的粘度值。10、一種高溫高壓油品密度的測量方法，使用權利要求1至8任一權利要求所述裝置，具體過程為，(1)測量下筒的容積；(2)上筒與下筒之間的油品流通管路上的自動控制閥門關閉，將油品裝入上筒中，調(diào)整至所需溫度和壓力，油品流通管路上的自動控制閥門打開使油品充滿下筒后將關閉，排出下筒中的油品并計量質量；(3)計量質量值與下筒容積值的比值為油品在測量條件下的密度。全文摘要本發(fā)明公開了一種高溫高壓油品物性的測量裝置及測量方法。測量裝置包括上筒和下筒，上筒底部與下筒之間設置連通的油品流通管路，油品流通管路上設置自動控制閥門，油品流通管路包括毛細管，上筒頂部與下筒頂部設置壓力平衡管路，上筒頂部設置油品加入口和壓力控制管路，下筒底部設置油品流出口，上筒、下筒及其之間的油品流通管路設置加熱設施。本發(fā)明測量裝置可以用于測量油品等在高溫高壓條件下的粘度和密度物性參數(shù)。本發(fā)明裝置解決了油品物性尤其是高溫高壓下物性的測量方法，靈活實用，油品用量少，且預處理簡便，在測量油品尤其是高溫高壓物性上簡單，快捷，易操作，測量周期短。文檔編號G01N11/04GK101308074SQ200710011420公開日2008年11月19日申請日期2007年5月18日優(yōu)先權日2007年5月18日發(fā)明者劉建錕,李鶴鳴,濤楊,胡長祿,麗賈,賈永忠申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院