專利名稱：通過(guò)快速微蒸餾測(cè)定液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法和實(shí)施該方法所用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)快速微蒸餾測(cè)定液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法。
石油產(chǎn)品的不同構(gòu)成餾分的揮發(fā)性或者更精確地說(shuō)沸點(diǎn)溫度范圍是相應(yīng)于這些石油產(chǎn)品的基本特性，它們直接取決于這些餾分的分子量。
通常石油產(chǎn)品的揮發(fā)性一般是通過(guò)在由標(biāo)準(zhǔn)，特別是專家們普遍公認(rèn)的ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的經(jīng)驗(yàn)條件下的物理試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。
舉例來(lái)說(shuō)，按照ASTM D 86標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定沸點(diǎn)低于400℃的輕石油產(chǎn)品的揮發(fā)性，而按照ASTMD 1160和ASTM D 2892標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定沸點(diǎn)較高的重石油產(chǎn)品的揮發(fā)性。在該后一種情況下，有時(shí)需要用減壓蒸餾，以降低分析產(chǎn)物的沸點(diǎn)溫度，因此，避免它們的分解。
多年來(lái)，人們都知道適合于這些標(biāo)準(zhǔn)的分析裝置。它們大概按照下面的原理起作用把要分析的樣品引入到帶有出口管的蒸餾瓶中，用帶有溫度計(jì)的塞子塞緊該蒸餾瓶。
該出口管連接到與冷卻體系一起操作的冷凝器管上，其出口位于有刻度的接受試管的上部。
在預(yù)定的條件下加熱該蒸餾瓶，以便使該樣品沸騰，冷凝后，在接受試管中收集形成的蒸汽。
在接受試管中收集預(yù)定體積的冷凝物時(shí)，注意在蒸餾瓶中存在的蒸汽的溫度。
把收集的樣品的體積百分?jǐn)?shù)作為溫度的函數(shù)畫(huà)曲線，由該表征樣品的曲線證明其是否符合所要求的規(guī)格。
應(yīng)該注意的是，由按照這些標(biāo)準(zhǔn)起作用的裝置所指示的溫度并不總是對(duì)應(yīng)于實(shí)際的沸點(diǎn)溫度，但是，考慮到這些試驗(yàn)條件，特別是所用的溫度計(jì)，可以對(duì)應(yīng)于經(jīng)驗(yàn)溫度。
為了表征液體石油產(chǎn)品，所有專家通常所用的這些裝置可以得到具有很好重復(fù)性的結(jié)果，因此，這些結(jié)果代表了分析的樣品，但是，它們也有很多缺點(diǎn)實(shí)際上它們很重并且體積很大；另外，進(jìn)行揮發(fā)性試驗(yàn)所需要的樣品的體積比較大(100毫升數(shù)量級(jí))，并且每一個(gè)試驗(yàn)的周期不低于45分鐘。為了克服這些缺點(diǎn)，根據(jù)Byelorussian公開(kāi)文件198 0 801，在State University ofPolotsk的研究人員已經(jīng)提出了一種通過(guò)物理試驗(yàn)測(cè)定液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法和裝置，每一個(gè)試驗(yàn)僅持續(xù)約10分鐘，并且，每一個(gè)試驗(yàn)僅需要很少體積的樣品(5-15毫升數(shù)量級(jí))。
該方法和該裝置的另外的優(yōu)點(diǎn)與這一事實(shí)有關(guān)，即，由溫度和壓力的測(cè)定直接測(cè)定分析的產(chǎn)品的特性因此，它們不需要測(cè)量在接受試管中收集的冷凝物的體積。
該現(xiàn)有文獻(xiàn)公開(kāi)的裝置包括與加熱部件一起操作的蒸餾瓶，在蒸餾瓶的出口管的水平面上有一毛細(xì)管，該蒸餾瓶用一裝有溫度傳感器的塞子塞緊，該溫度傳感器浸在該沸騰的液體中，并且用壓差傳感器測(cè)定該毛細(xì)管進(jìn)口附近的壓力。
使用該裝置所用的方法是基于一種特殊的算法，該算法是由蒸餾瓶中該液態(tài)樣品的溫度和由其后在毛細(xì)管中存在的壓力升高來(lái)計(jì)算該樣品蒸汽的溫度。
測(cè)定石油產(chǎn)品的蒸餾特性的該方法具有一些優(yōu)點(diǎn)。
但是，考慮到如下情況這樣得到的曲線沒(méi)有充分的可靠性，這些情況是大氣壓的變化和蒸餾瓶中的殘余物以及蒸汽相中樣品的損失沒(méi)有考慮在內(nèi)。
此外，加熱部件干擾液相中樣品溫度的測(cè)定值。
另外，該方法僅適于測(cè)定沸點(diǎn)溫度低于400℃的輕液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性，不能用來(lái)測(cè)定重液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性，因?yàn)樵诔合虏僮?，它們?huì)引起這些產(chǎn)品熱分解。
然而，該方法的主要缺點(diǎn)與下列事實(shí)有關(guān)按該方法進(jìn)行的試驗(yàn)不與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，特別是不與ASTM標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，其是一個(gè)主要的缺點(diǎn)，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)是石油產(chǎn)品分析領(lǐng)域?qū)＜覀兡壳捌毡楣J(rèn)的。
本發(fā)明的目的是克服這些缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種快速微蒸餾測(cè)定輕液體石油產(chǎn)品和重液體石油產(chǎn)品二者以及它們的混合物的蒸餾特性的方法，以提供可靠的和可重復(fù)的符合按照標(biāo)準(zhǔn)，特別是按照專家們普遍公認(rèn)的ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)得到的結(jié)果。
按照本發(fā)明，使用一種包括下述步驟的方法就可以得到這樣的目的1.把體積約為5-15毫升的要分析的樣品引入到蒸餾瓶中，該蒸餾瓶在其下部有一個(gè)與其一起操作的加熱元件并且有一個(gè)壓力檢測(cè)器和兩個(gè)敏感的(inertialess)溫度傳感器，以便一方面測(cè)定在液相中樣品的真實(shí)溫度值，另一方面測(cè)定在稍低于該蒸餾瓶所裝有的出口管的進(jìn)口位置的汽相中樣品的真實(shí)溫度值；2.根據(jù)要分析樣品的性質(zhì)，以固定的加熱強(qiáng)度加熱該蒸餾瓶，以使樣品逐漸沸騰；3.固定地測(cè)定在蒸餾瓶的出口管的進(jìn)口水平面處蒸餾瓶中的蒸汽壓力，同樣測(cè)定樣品在液相中的真實(shí)溫度值TL和在汽相中的真實(shí)溫度值TS，并且把該壓力的變化和這些溫度的變化作為時(shí)間τ1的函數(shù)作曲線圖；4.確定由表示液相中的樣品和汽相中的樣品的溫度變化的曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，dTSdτ1;dTLdτ1;d2TSdτ12;d2TSdτ12]]>推導(dǎo)出該液相中的初沸溫度TLIBP，該初沸溫度相當(dāng)于d2TLdτ12=0,]]>的點(diǎn)；5.測(cè)定相應(yīng)于觀察到壓力開(kāi)始增加時(shí)刻的汽相中的初沸溫度TSIBP；6.測(cè)定溫度TLEND，對(duì)該溫度來(lái)說(shuō)，由測(cè)定液相中樣品的真實(shí)溫度值的溫度傳感器所指示的值相當(dāng)于由測(cè)定汽相中樣品的溫度的傳感器所指示的值，按慣例認(rèn)為該溫度TLEND等于汽相中終沸溫度TSFBP；7.由表示在蒸餾瓶中蒸汽壓力P和汽相中樣品的真實(shí)溫度值TS的變化作為τ1的函數(shù)的曲線圖測(cè)定蒸餾的樣品的體積百分?jǐn)?shù)νv，通過(guò)如下函數(shù)Vvi=[Sf(TiS,Pi)Sf(TS,P),vires]]]>式中，Sf(TS，P)取決于在蒸餾過(guò)程中處于壓力曲線之下的面積，而Sf(TiS，Pi)取決于在時(shí)間τ1i時(shí)該面積的分?jǐn)?shù)，Vires表示在時(shí)間τ1i時(shí)蒸餾瓶中液體的體積；8.由函數(shù)νM1＝f(νv1，ρi，TSi)確定作為汽相中該樣品的真實(shí)溫度值TS的函數(shù)的蒸餾樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)νM，其中ρi表示在τ1i時(shí)的摩爾濃度；9.按照下面的式子用迭代法確定液相中終沸溫度TLFBP，TFBPL=TENDL+(TENDL-TFBPL)[vEND(1-vEND)/a]1/k]]>式子中，νEBD表示在溫度TLEND時(shí)蒸餾的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)，a和k是相應(yīng)于下面的經(jīng)驗(yàn)式的蒸餾數(shù)學(xué)模型的系數(shù)，vM=aτk(1+aτk)]]>其由下面的式子用迭代法計(jì)算而得，1n(vM11-vM1)=1na+k1nτ1]]>其中，τ1=TiL-TIBPLTFBPL-TiL]]>在每一步計(jì)算一個(gè)新值TLFBP，直到下式所示的那一時(shí)刻 10.重復(fù)計(jì)算作為汽相中該樣品的真實(shí)溫度值的函數(shù)的蒸餾樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)，以便通過(guò)下面的式子把殘余物和汽相中樣品的損失考慮在內(nèi)，νMi＝ν′Mi+ΔLi+ΔSi其中，ΔSi表示蒸餾過(guò)程中汽相的百分?jǐn)?shù)，ΔLi表示當(dāng)通過(guò)冷凝形成液相時(shí)液相的百分?jǐn)?shù)，νMi表示考慮殘余物時(shí)蒸餾的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)；11.通過(guò)下面的式子確定作為液相中該樣品的真實(shí)溫度值的函數(shù)的蒸餾樣品的體積百分?jǐn)?shù)νVi，νvi＝f(νMi，pi，TiL)12.和作出相應(yīng)的曲線。
值得注意的是，相應(yīng)于下面的經(jīng)驗(yàn)式的蒸餾數(shù)學(xué)模型vM=aτk(1+aτk)]]>在出版物Dimudu T.A.，Jarkova O.N.and Abaev G.N.Mathematical model offractional distillation of petroleum products and its identification byexperimental data// Inzynieria Chemiczna i Procesowa，1996，V.17，N4.中作了詳細(xì)介紹。
另外值得注意的是，通過(guò)上述方法獲得的這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)于在一個(gè)有一個(gè)塔板的塔中的標(biāo)準(zhǔn)蒸餾技術(shù)，叫做LBD蒸餾(實(shí)驗(yàn)室分批蒸餾)或FD蒸餾(分餾)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)特征，根據(jù)要分析的樣品的性質(zhì)，調(diào)節(jié)加熱元件的加熱強(qiáng)度，以便使得其蒸餾所需的時(shí)間為約5-15分鐘。
在完全不知道其特性的樣品的情況下，可能在需要時(shí)需要在初步蒸餾步驟中確定該功率。
按照本發(fā)明的另一個(gè)特征，由在步驟1-12通過(guò)下面的式子計(jì)算的液相中樣品的溫度值TL確定相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的汽相中該樣品的溫度經(jīng)驗(yàn)值Tstand，TiSTAND=TiL-θi]]>其中，θ是表示這些溫度之間的差別的函數(shù)。
本發(fā)明的方法特別適合于測(cè)定與標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 86相關(guān)的輕液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的另一特征TSTANDD86]]>是相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 86的經(jīng)驗(yàn)溫度，θiD86是由下列函數(shù)計(jì)算的θiD86=f(dTiLdvvi,TiL,vvi)]]>并且或者是圖解確定或者由在步驟1-12中計(jì)算的參數(shù)(a，k，TLIBP，TLFBP)的值確定的。
為了在常壓下，在不達(dá)到要分析的產(chǎn)物熱分解的溫度下測(cè)定沸點(diǎn)溫度高于400℃的重液體石油蒸餾產(chǎn)物的蒸餾特性也可以采用本發(fā)明的方法。
為此，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征；-選擇與要分析的樣品相容的沸點(diǎn)溫度低于300℃的車用輕液體石油產(chǎn)品；-使該車用液體經(jīng)歷步驟1-12，以便得到表示蒸餾的車用液體的摩爾百分?jǐn)?shù)vM作為液相中該液體的真實(shí)溫度TL的函數(shù)的曲線VMi(汽車)＝f(TiL)；-制備含有大約85-95％的車用液體和5-15％要分析的樣品的混合物，使得至少90％的該混合物的沸點(diǎn)溫度低于360℃；-使該混合物經(jīng)歷步驟1-12，以便作出表示該蒸餾的混合物的摩爾百分?jǐn)?shù)vM作為液相中該混合物的溫度TL的函數(shù)的曲線νMi(mix)＝f(TiL)，其與曲線νMi(汽車)＝f(TiL)在相同的坐標(biāo)系中；-按照慣例，人們認(rèn)為，要分析的樣品的終沸溫度TFBPH等于液相中該混合物的終沸溫度，TFBPHP＝TLFBP(mix)-按照步驟1-9，用迭代法確定TLFBP(mix)；-通過(guò)下面的式子計(jì)算液相中要分析樣品的初沸溫度TIBPHPTIBPHP=T1-ΔT1[vM1aHP(1-vM1)]1/kHP]]>其中，T1代表曲線νMi(汽車)＝f(TiL)vMi(mix)＝f(T1L)的交點(diǎn)的溫度，νM1代表相當(dāng)于該溫度T1的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)，ΔT1＝TFBPHP-T1；-使用下面的疊加等式體系確定aHP和kHP∑νMiSi(TL，ai，ki)＝Smix(TL，amix，kmix)和∑νMiSi(τ)＝Smix(τ)其中，Si(T)和Si(τ)都是在坐標(biāo)系νM，T和νM，τ中位于蒸餾曲線下面的各自面積的函數(shù)，∑是混合物中車用產(chǎn)品比重的函數(shù)，而曲線νMHP＝f(T)是由下面的式子作出的vMHP=aHPτkHP(1+aHP.τkHP.]]>為了進(jìn)行簡(jiǎn)化，一般把眾所周知的產(chǎn)品例如煤油和/或沸點(diǎn)低于300℃的輕石油產(chǎn)品用作車用產(chǎn)品。
除了通常的LBP或FD蒸餾技術(shù)之外，石油產(chǎn)品分析領(lǐng)域的專家有時(shí)必須依靠相應(yīng)于具有許多理論塔板，一般至少十五塊理論塔板的塔的叫做TBP(實(shí)沸點(diǎn))實(shí)蒸餾的蒸餾技術(shù)，該技術(shù)也是由普遍公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。
現(xiàn)在，特別是為了知道樣品的組成，本發(fā)明也能畫(huà)樣品的TBP實(shí)沸點(diǎn)曲線。
為此，按照本發(fā)明的另一個(gè)特征，由相應(yīng)于用單一塔板的塔的LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線νM＝f(T)，可以畫(huà)出相應(yīng)于用有至少15塊理論塔板的塔的技術(shù)的TBP實(shí)沸點(diǎn)曲線，按慣例認(rèn)為，溫度TLEND(LBP)和TLEND是相等的，在坐標(biāo)系νM，T中，位于LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線下面的表面積等于位于TBP實(shí)沸點(diǎn)曲線下面的面積，而且TTBP(TBP)＝f(SLBP)，f(SLBP)取決于位于坐標(biāo)系νM，T中的LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線下面的面積。
本發(fā)明也涉及實(shí)施上述方法的裝置。
按照本發(fā)明，該裝置的特征在于其包括-一個(gè)蒸餾瓶，其大小可以裝5-15毫升要分析的樣品，其上部有一個(gè)塞子和一個(gè)與一冷凝器共同操作的側(cè)面出口管；-在蒸餾瓶的下部帶有可調(diào)固定加熱強(qiáng)度的加熱該蒸餾瓶的部件；-通過(guò)穿過(guò)塞子的管子引入到蒸餾瓶中的兩個(gè)敏感的溫度傳感器，以便一方面可以連續(xù)測(cè)量在蒸餾的過(guò)程中液相中樣品的真實(shí)溫度值，另一方面可以測(cè)量位于出口管的進(jìn)口稍下面的水平面處汽相中該樣品的真實(shí)溫度值；-在蒸餾過(guò)程中連續(xù)測(cè)量樣品的汽相壓力的裝置，其包括通過(guò)一個(gè)通過(guò)塞子的管子連接到蒸餾瓶的內(nèi)部的壓力檢測(cè)器，和一個(gè)在該管的入口水平面引入到出口管內(nèi)部的毛細(xì)管；和-接受和利用通過(guò)溫度傳感器和壓力檢測(cè)器傳輸?shù)男盘?hào)的部件。
考慮到這些特征，為了進(jìn)行試驗(yàn)，使用者用例如注射器把5-15毫升要分析的樣品引入到蒸餾瓶中，然后在選擇加熱強(qiáng)度之前再把瓶子塞緊。
然后，接受和利用信號(hào)的部件自動(dòng)轉(zhuǎn)接與溫度和壓差傳感器有關(guān)的電路，并開(kāi)始加熱和蒸餾樣品。
在蒸餾過(guò)程中，不同的傳感器連續(xù)傳輸給接受和利用信號(hào)的部件，使這些元件自動(dòng)產(chǎn)生蒸餾曲線并在屏幕上把這些蒸餾曲線顯示出并打印出來(lái)，該過(guò)程所用的時(shí)間少于15分鐘。
根據(jù)用戶所預(yù)期的領(lǐng)域，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，蒸餾瓶可以特別是用玻璃或不銹鋼制成的永久性的燒瓶或制成一次性使用的燒瓶，在這種情況下，用優(yōu)選由不銹鋼制造的固定元件制造毛細(xì)管。
按照本發(fā)明的另一個(gè)特征，該裝置可以制成一個(gè)便攜式整體組件。
由于該裝置制作的重量更輕和體積更小，就可以在任何的地方非常迅速的進(jìn)行石油產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)，特別是在軍事領(lǐng)域的戰(zhàn)場(chǎng)操作，這是特別有利的特征。
下面參考附

圖1詳細(xì)介紹本發(fā)明的方法和裝置的特征，附圖1是表示該裝置構(gòu)形的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
如圖1所示，其包括一個(gè)圓形蒸餾瓶1，蒸餾瓶1帶有一個(gè)側(cè)面出口管4，蒸餾瓶1的大小為可以接收5-15毫升要分析的樣品。
在該蒸餾瓶1的下部用一個(gè)加熱電阻2以可調(diào)固定加熱強(qiáng)度加熱，并在其上部用一個(gè)可拆卸的塞子3塞緊密封，通過(guò)該塞子可以把要分析的樣品加入，特別是用注射器加入。
兩個(gè)敏感的溫度傳感器5和6通過(guò)穿過(guò)塞子3的管子5′，6′引入到該蒸餾瓶1中。
第一溫度傳感器5浸入要分析的液體中，以使在蒸餾的過(guò)程中連續(xù)測(cè)定液相中該樣品的真實(shí)溫度值。
至于第二溫度傳感器6，它裝在蒸餾瓶1的上部，位于出口管4的入口40稍低一點(diǎn)的位置，以使在蒸餾的過(guò)程中連續(xù)測(cè)定汽相中樣品的真實(shí)溫度值。
該裝置也包括一個(gè)連續(xù)測(cè)定蒸餾瓶1上部壓力的裝置。
如圖1所示，該裝置基本上由壓差傳感器7組成，壓差傳感器7通過(guò)一個(gè)柔性管7′，也通過(guò)塞子3，連接到蒸餾瓶1的內(nèi)部。
該壓差傳感器7與引入到蒸餾瓶1的出口管4內(nèi)部的金屬毛細(xì)管8一起操作，以便在蒸餾的過(guò)程中樣品的蒸汽通過(guò)該毛細(xì)管8跑到外邊。
這樣一種安裝方法，以便在出口管4的入口40的水平面上通到蒸餾瓶1中，并且在其相反一端連接到空氣冷凝器9，以使從蒸餾瓶1中跑出的蒸汽冷凝，并把它們送到回收部件中(未示出)。
選擇蒸餾瓶1的出口管4、毛細(xì)管8和冷凝器9的結(jié)構(gòu)，以便安裝該裝置的過(guò)程中被擰緊的該冷凝器包括毛細(xì)管，并在蒸餾瓶1的蒸汽出口水平面處產(chǎn)生密封。
另外，用于連接壓差傳感器7和蒸餾瓶1的內(nèi)部的管線7′裝有一個(gè)在其內(nèi)部包括一個(gè)限流器(未示出)的T型接頭10，在該接頭10上連接一個(gè)連接到微型壓縮機(jī)12的輔助管線11，以便吹少量流動(dòng)空氣到管線7′中，以防止由壓差傳感器7發(fā)出的信號(hào)因引入到管線7′中的冷凝物而失真。
風(fēng)扇13可以在每一次實(shí)驗(yàn)之后冷卻蒸餾瓶1。
如圖1中的虛線所示，由壓差傳感器7和由第一和第二溫度傳感器5和6發(fā)出的信號(hào)被傳送到接收和利用這些信號(hào)的部件14，該部件相應(yīng)的在屏幕上顯示和打印蒸餾曲線。
本發(fā)明的方法和裝置的可靠性已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下面列出。
該蒸餾瓶放在該裝置中，并裝上毛細(xì)管和空氣冷凝器。
然后開(kāi)始蒸餾程序，連續(xù)不斷地測(cè)定液相樣品的溫度TL和汽相樣品的溫度TS以及該蒸餾瓶?jī)?nèi)部的壓力P。
接收和利用部件使得連續(xù)檢測(cè)本發(fā)明方法的蒸餾過(guò)程和計(jì)算該混合物的LBD標(biāo)準(zhǔn)蒸餾特性所得到的結(jié)果列于下面的表1并示于附圖2中。
在表1和圖2中，Tstand相應(yīng)于作為標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 86的函數(shù)再計(jì)算的溫度值在蒸餾結(jié)束時(shí)，加熱元件自動(dòng)關(guān)閉，開(kāi)啟風(fēng)扇，以冷卻蒸餾瓶。
對(duì)于該混合物，該實(shí)驗(yàn)得到一個(gè)173.6℃的溫度TFBP，其接近純癸烷的沸點(diǎn)溫度，并得到78.5℃的TIBPS值和81.7℃的TIBPL值。
在蒸餾結(jié)束時(shí)，從該裝置上除去蒸餾瓶，并準(zhǔn)備要分析的新樣品。B-用相應(yīng)于Byelorussian出版物198 0 801的現(xiàn)有技術(shù)的方法按與實(shí)驗(yàn)A同樣方法及同樣混合物進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)，唯一的不同是，只測(cè)定液相中混合物的溫度度TL。
按照該方法，用下面的式子計(jì)算作為時(shí)間τ1的函數(shù)的蒸餾樣品的體積百分?jǐn)?shù)νVVv=0.92.∫TIBPT(PTS)ndτ1∫TIBPTFBP(PTS)ndτ1+0.0005.(TIBP-20)]]>然后，由溫度TL按照式子Tstans＝TL-A計(jì)算溫度Tstand，其中，A＝A=A0+A1akTCP+A2v+A3akTCPv+A4(akTCP)2+A5v2+A6(akTCP)2v2]]>A1，A2，A3，A4，A5和A6是計(jì)算系數(shù)，而TCP表示平均沸點(diǎn)溫度。
按照下面的等式由最小二乘法定義終沸溫度TFBPln(vM1-vM)=lna+k.lnτ]]>人們認(rèn)為，該溫度TFBP相應(yīng)于所觀察到的最小分散和最大分散(相關(guān)系數(shù))的溫度，下面的表2列出了該實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果
該實(shí)驗(yàn)測(cè)定的溫度TFBP不同于純癸烷的終沸溫度，相差6.5℃。
按照本發(fā)明進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果列于下面的表3
按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果列于下面的表4
然后比較本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的方法得到結(jié)果的收斂情況。
在下面的表5中列出了得到的結(jié)果
因此，可以看出，本發(fā)明的方法得到的收斂情況(0.4℃)是現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的收斂情況(1℃)的兩倍。實(shí)施例3繪制己烷-甲苯-癸烷混合物的TBP蒸餾曲線a)制備己烷-甲苯-癸烷混合物，其有下面的體積組成45％-45％-10％。
繪制該混合物的LBD標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線和TBP蒸餾曲線，并示于附圖3。
為了得到這些曲線，考慮下面的慣例-THPFBP(LBD)＝TFBP(TBP)-TIBP(TBP)＝f(SLBD)-位于曲線νM＝τ(T)(LBD)和νM＝f(T)(TBP)下面的面積是相等的。
因此，按照本發(fā)明，可以定義該混合物的不同組分之間的摩爾關(guān)系。
表6中列出了得到的結(jié)果
b)用有下面的體積組成50％-40％-10％的己烷-甲苯-癸烷混合物進(jìn)行類似實(shí)驗(yàn)。
繪制該混合物的LBD標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線和TBP蒸餾曲線，并示于附圖4。
下面的表7示出了可以按照本發(fā)明計(jì)算該混合物的不同組分摩爾分?jǐn)?shù)。
表6和7表示，在起始混合物的計(jì)算體積分?jǐn)?shù)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)柗謹(jǐn)?shù)之間，本發(fā)明可以得到滿意的一致性。
按照本發(fā)明建立并繪制該車用液體的蒸餾曲線v＝F(T)。
這樣得到的結(jié)果在下面的表8列出并示于附圖5。
然后把10％的要分析的重石油產(chǎn)品樣品加入到該車用液體中。
該混合物也按本發(fā)明的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
因此，可以通過(guò)計(jì)算確定該混合物的LBD標(biāo)準(zhǔn)蒸餾參數(shù)如下a＝7.57；k＝1.285；TIBP＝81℃；和TFBP＝534.2℃。
該混合物的蒸餾特性在下面的表9列出了，并示于附圖5。
然后按下面的式子確定THPIBPTIBPHP=T1-ΔT1.(vM1a.(1-vM1))1/k]]>用下面的算法通過(guò)迭代法確定THPFBPTFBPL=TENDL+(TENDL-TFBPL)[vEND(1-vEND)/a]1/k]]>然后由疊加等式定義該樣品的蒸餾參數(shù)“aHP”和“kHP”∑νMISi(TL，ai，ki＝Smix(TL，amix，kmix)和∑νMISi(τ)＝Smix(τ)
通過(guò)計(jì)算確定的該混合物的蒸餾參數(shù)如下“aHP”＝10.21；“kHP”＝”1.54；THPIBP＝76.4℃和THPFBP＝534.2℃。
按照該實(shí)驗(yàn)，得到的該重產(chǎn)品樣品的蒸餾特性列于下表10并且它們也示于圖5中。
權(quán)利要求
1.通過(guò)快速微蒸餾測(cè)定液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法，其特征在于它包括下述步驟(1)把體積約為5-15毫升的要分析的樣品引入到蒸餾瓶中，該蒸餾瓶在其下部有一個(gè)與其一起操作的加熱元件并且有一個(gè)壓力檢測(cè)器和兩個(gè)敏感的溫度傳感器，以便一方面測(cè)定在液相中樣品的真實(shí)溫度值，另一方面測(cè)定處在稍低于該蒸餾瓶所安裝的出口管的進(jìn)口的水平面的汽相中樣品的真實(shí)溫度值；(2)根據(jù)要分析樣品的性質(zhì)，以固定的加熱強(qiáng)度加熱該蒸餾瓶，以使樣品逐漸沸騰；(3)固定地測(cè)定在蒸餾瓶的出口管的進(jìn)口水平面處蒸餾瓶中的蒸汽壓力，同樣測(cè)定樣品在液相中的真實(shí)溫度值TL和在汽相中的真實(shí)溫度值TS，并且把該壓力的變化和這些溫度的變化作為時(shí)間τ1的函數(shù)作曲線圖；(4)確定由表示液相中的樣品和汽相中的樣品的溫度變化的曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，dTSdτ1;dTLdτ1;d2TSdτ12;d2TSdτ12]]>推導(dǎo)出該液相中的初沸溫度TLIBP，該初沸溫度相當(dāng)于d2TLdτ12=0,]]>的點(diǎn)；(5)測(cè)定相應(yīng)于觀察到壓力開(kāi)始增加時(shí)刻的汽相中的初沸溫度TSIBP；(6)測(cè)定溫度TLEND，對(duì)該溫度來(lái)說(shuō)，由測(cè)定液相中樣品的真實(shí)溫度值的溫度傳感器所指示的值相當(dāng)于由測(cè)定汽相中樣品的溫度的傳感器所指示的值，按慣例認(rèn)為該溫度TLEND等于汽相中終沸溫度TSFBP；(7)由表示在蒸餾瓶中蒸汽壓力P和汽相中樣品的真實(shí)溫度值TS的變化作為τ1的函數(shù)的曲線圖測(cè)定蒸餾的樣品的體積百分νv，通過(guò)如下函數(shù)Vvi=[Sf(TiS,Pi)Sf(TS,P),vires]]]>式中，Sf(TS，P)取決于在蒸餾過(guò)程中處于壓力曲線之下的面積，而Sf(TiS，Pi)取決于在時(shí)間τ1i時(shí)該面積的分?jǐn)?shù)，Vires表示在時(shí)間τ1i時(shí)蒸餾瓶中液體的體積；(8)由函數(shù)VM1＝f(Vν1，pi，TSi)確定作為汽相中該樣品的真實(shí)溫度值TS的函數(shù)的蒸餾樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)νM，其中pi表示在τ1i時(shí)的摩爾濃度；(9)按照下面的式子用迭代法確定液相中終沸溫度TLFBP，TFBPL=TENDL+(TENDL-TFBPL)[vEND(1-vEND)/a]1/k]]>式子中，νEND表示在溫度TLEND時(shí)蒸餾的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)，a和k是相應(yīng)于下面的經(jīng)驗(yàn)式的蒸餾數(shù)學(xué)模型的系數(shù)，vM=aτk(1+aτk)]]>其由下面的式子用迭代法計(jì)算而得，ln(vM11-vM1)=lna+klnτ1]]>其中，τ1=TiL-TIBPLTFBPL-TiL]]>在每一步計(jì)算一個(gè)新值TLFBP，直到下式所示的那一時(shí)刻 (10)重復(fù)計(jì)算作為汽相中該樣品的真實(shí)溫度值的函數(shù)的蒸餾樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)，以便通過(guò)下面的式子把殘余物和汽相中樣品的損失考慮在內(nèi)，νMi＝ν′Mi+ΔLi+ΔSi其中，ΔSi表示蒸餾過(guò)程中汽相的百分?jǐn)?shù)，ΔLi表示當(dāng)通過(guò)冷凝形成液相時(shí)液相的百分?jǐn)?shù)，νMi表示考慮殘余物時(shí)蒸餾的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)；(11)通過(guò)下面的式子確定作為液相中該樣品的真實(shí)溫度值的函數(shù)的蒸餾樣品的體積百分?jǐn)?shù)νVi，νvi＝f(νMi，ρi，TiL)(12)和作出相應(yīng)的曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于調(diào)整加熱元件的加熱強(qiáng)度，以便使樣品蒸餾所需的時(shí)間為約5-15分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于由下面的式子在步驟1-12計(jì)算的液相中樣品的溫度值TL來(lái)確定相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的汽相中該樣品的經(jīng)驗(yàn)溫度值TstandTiSTAND=TiL-θi]]>其中，θ是表示這些溫度之間的差的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于TSTANDD86]]>是相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 86的經(jīng)驗(yàn)溫度，θiD86是由下面的函數(shù)計(jì)算的θiD86=f(dTiLdvvi,TiL,vvi)]]>并且是圖解確定或者由在步驟1-12計(jì)算的參數(shù)(a，k，TLIBP，TLFBP)的值確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的通過(guò)快速微蒸餾測(cè)定沸點(diǎn)溫度高于400℃的重液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法，其特征在于-選擇與要分析的樣品相容的沸點(diǎn)溫度低于300℃的車用輕液體石油產(chǎn)品；-使該車用液體經(jīng)歷步驟1-12，以便得到表示蒸餾的車用液體的摩爾百分?jǐn)?shù)νM作為液相中該液體的真實(shí)溫度TL的函數(shù)的曲線VMi(汽車)＝f(TiL)；-制備含有大約85-95％的車用液體和5-15％要分析的樣品的混合物，使得至少90％的該混合物的沸點(diǎn)溫度低于360℃；-使該混合物經(jīng)歷步驟1-12，以便作出表示該蒸餾的混合物的摩爾百分?jǐn)?shù)νM作為液相中該混合物的溫度TL的函數(shù)的曲線νMi(mix)＝f(TiL)，其與曲線νMi(汽車)＝f(TiL)有共同的坐標(biāo)系；-按照慣例，人們認(rèn)為，要分析的樣品的終沸溫度TFBPHP等于液相中該混合物的終沸溫度，TFBPHP＝TLFBP(mix)-按照步驟1-9，用迭代法確定TLFBP(mix)；-通過(guò)下面的式子計(jì)算液相中要分析樣品的初沸溫度TIBPHPTIBPHP=T1-ΔT1[vM1aHP(1-vM1)]1/kHP]]>其中，T1代表曲線νMi(汽車)＝f(TiL)和νMi(mix)＝f(T1L)的交點(diǎn)的溫度，相應(yīng)于該溫度T1的樣品的摩爾百分?jǐn)?shù)νM1且ΔT1＝TFBPHP-T1-使用下面的疊加等式體系確定aHP和kHP∑νMiSi(TL，ai，ki) ＝Smix(TL，amix，kmix)和∑νMiSi(τ)＝Smix(τ)其中，Si(T)和Si(τ)都是在坐標(biāo)系νM，T和νM，τ中位于蒸餾曲線下面的各自面積的函數(shù)，∑是混合物中車用產(chǎn)品比重的函數(shù)，而曲線νMHP＝f(T)是由下面的式子作出的vMHP=aHPτkHP(1+aHP,τkHP.]]>
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于車用輕液體石油產(chǎn)品是由煤油和/或沸點(diǎn)低于300℃的液體石油產(chǎn)品組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于由相應(yīng)于單一塔板的塔的LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線νM＝f(T)，畫(huà)出相應(yīng)于用有至少15塊理論塔板的塔的技術(shù)的TBP實(shí)沸點(diǎn)的曲線，考慮到按慣例溫度TLEBD(LBP)和TLEND(TBP)是相等的，在坐標(biāo)系νM，T中，位于LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線下面的表面積等于位于TBP實(shí)沸點(diǎn)曲線下面的面積，而且TLBP(TBP)＝f(SLBP)，f(SLBP)取決于位于坐標(biāo)系νM，T中LBP標(biāo)準(zhǔn)蒸餾曲線下面的面積。
8.用于實(shí)施權(quán)利要求1至7之一的方法的裝置的用途，其特征在于該裝置包括-一個(gè)蒸餾瓶，其大小能接收5-15毫升要分析的樣品，在其上部有一塞子和一個(gè)與一冷凝器共同操作的側(cè)面出口管；-在蒸餾瓶的下部、具有可調(diào)固定加熱強(qiáng)度的加熱該蒸餾瓶的部件；-通過(guò)穿過(guò)塞子的管子引入到蒸餾瓶中的兩個(gè)敏感的溫度傳感器，以便一方面可以連續(xù)測(cè)量在蒸餾過(guò)程中液相中樣品的真實(shí)溫度值，另一方面可以測(cè)量位于出口管的進(jìn)口略下面的水平面處汽相中該樣品的真實(shí)溫度值；-在蒸餾過(guò)程中連續(xù)測(cè)量樣品的汽相壓力的裝置，其包括通過(guò)一個(gè)穿過(guò)塞子的管子連接到蒸餾瓶的內(nèi)部的壓力檢測(cè)器，和一個(gè)在該管的入口水平面處引入到出口管內(nèi)部的毛細(xì)管；和-接受和利用通過(guò)溫度傳感器和壓力檢測(cè)器傳輸?shù)男盘?hào)的部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的用途，其特征在于-該蒸餾瓶是一個(gè)一次性使用的蒸餾瓶；和-該毛細(xì)管是由優(yōu)選由不銹鋼制造的固定部件組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的用途，其特征在于這些裝置形成一個(gè)整體便攜式組件。
全文摘要
快速微蒸餾測(cè)定液體石油產(chǎn)品的蒸餾特性的方法和所用的裝置,其特征在于該裝置包括:可以裝5－15毫升要分析樣品的蒸餾瓶;帶有可調(diào)固定加熱強(qiáng)度的加熱該蒸餾瓶的元件;兩個(gè)敏感溫度傳感器,其一方面可以連續(xù)測(cè)量在蒸餾的過(guò)程中液相中樣品的真實(shí)溫度值,另一方面可以連續(xù)測(cè)量汽相中該樣品的真實(shí)溫度值;在蒸餾過(guò)程中連續(xù)測(cè)量樣品的汽相壓力的裝置,其包括一個(gè)壓力檢測(cè)器和一個(gè)毛細(xì)管;和接受和利用通過(guò)溫度傳感器和壓力檢測(cè)器傳輸?shù)男盘?hào)的部件。
文檔編號(hào)B01D3/14GK1359001SQ0114548
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月17日
發(fā)明者G·阿貝弗, R·安德利瓦, V·厄萬(wàn)特蘇, A·斯皮瑞多瑙, V·卡萊斯尼克 申請(qǐng)人:實(shí)驗(yàn)儀器科技有限公司, 波洛茨克國(guó)立大學(xué)