專利名稱：X熒光石油測(cè)硫儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的一種測(cè)硫儀，尤其涉及的是一種用于測(cè)定原油及石油產(chǎn)品
中硫含量的能量色散型的x熒光石油測(cè)硫儀。
背景技術(shù)：
石油產(chǎn)品大類上分輕油與重油兩大類，油品中主要元素成分是碳?xì)溲醯仍?素，其中碳元素質(zhì)量百分含量,也相當(dāng)于油里所含烷烴平均分子量大小，烷烴平 均分子量越大則碳元素質(zhì)量百分含量越大，密度就越大,揮發(fā)性越小,分餾的時(shí)候 就越往分餾塔底室跑,油就越重。
汽油、柴油、石腦油都是輕油。是按照c的個(gè)數(shù)劃分的，從這個(gè)意義上,就
能用平均分子量來表示。
再往上，柴油的碳鏈更長(zhǎng)，就是碳9以上的了。從石油中蒸餾出來的分子內(nèi) 含15個(gè)碳到18個(gè)碳的烴叫柴油。柴油屬于輕油，容易揮發(fā)。 分子內(nèi)含20個(gè)碳以下的叫輕油，含20個(gè)碳以上的叫重油。 汽油的主要成份是辛烷、壬烷，就是碳8、碳9,辛烷含量越高，就是辛 烷值高，汽油的"號(hào)"就是辛烷值.。其中汽油、柴油都是常見的燃料油。
重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、粘度高。 重油的比重一般在0.82 0.95,比熱在10,000 11,000kcal/kg左右。其成分 主要是炭水化點(diǎn)物素，另外含有部分的(約O. 1 4%)的硫及微量的無機(jī)化 合物。
石油產(chǎn)品中硫含量的高低，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，硫作為有害元素，大多數(shù)情 況下要求硫含量越低越好。目前， 一般對(duì)石油產(chǎn)品，全硫分析有以下三種主要 方法。
1、庫(kù)侖法(電量法)
石油產(chǎn)品在催化劑作用下，在IOO(TC左右高溫下的空氣流中燃燒分 解，油中硫生成二氧化硫并被碘化鉀溶液吸收，以電解碘化鉀溶液所產(chǎn)生的碘進(jìn)行滴定，根據(jù)電解所消耗的電量，計(jì)算油中的全硫含量。
庫(kù)侖法測(cè)硫需要配備專用的庫(kù)侖測(cè)硫儀，該法操作較為簡(jiǎn)單，可自動(dòng)進(jìn)樣，
測(cè)試周期較短(不包括爐子升溫時(shí)間，測(cè)試一般需要6min左右)。該法測(cè)定精 密度與準(zhǔn)確度均不是非長(zhǎng)高，測(cè)定結(jié)果普遍呈偏低傾向，庫(kù)侖測(cè)硫儀故障率相 對(duì)較高。
2、 高溫燃燒中和法(管式爐法)
石油樣品裝到石英舟中，在定流量的凈化的高溫?zé)峥諝鈿饬髦羞M(jìn)行完全 燃燒，油中硫生成硫氧化物，并捕集于過氧化氫溶液中形成硫酸，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧 化鈉溶液滴定，根據(jù)其消耗量計(jì)算計(jì)算出油中硫含量。
該法需要配備測(cè)硫?qū)Ｓ酶邷貭t(爐溫控制1200°C)，操作較庫(kù)侖法繁瑣， 測(cè)試周期為15min 20min (不包括爐子升溫時(shí)間)。該法測(cè)定結(jié)果經(jīng)常偏低， 存在系統(tǒng)誤差。根據(jù)與艾士卡法的對(duì)比試驗(yàn)，在實(shí)測(cè)值上乘上一個(gè)大于1的校 正系數(shù)，通過計(jì)算以消除測(cè)定結(jié)果偏低的影響。
3、 X熒光分析方法
使用X熒光分析方法也是一種比較好的硫含量測(cè)定法，它的主要原理是利
用X射線管發(fā)出的初級(jí)射線去激發(fā)樣品，樣品中的硫含量會(huì)放出特征X射線，
利用X射線探測(cè)器測(cè)量該特征射線并記錄其射線強(qiáng)度，X射線強(qiáng)度與硫含量成
正比，利用事先標(biāo)定好的曲線就可以測(cè)量各種油品中的硫含量。該方法快速簡(jiǎn)
便，無需樣品預(yù)處理即可以直接測(cè)量，是理想的石油產(chǎn)品測(cè)硫方法。
本申請(qǐng)人曾申請(qǐng)過類似的專利，為中國(guó)專利號(hào)200520040223.7所公開的X熒
光測(cè)硫儀，但該X熒光測(cè)硫儀的信號(hào)探測(cè)裝置與樣品之間具有較遠(yuǎn)的距離(一般
大于2mm)，從而在樣品測(cè)量時(shí)，特別是含有微量硫及硫化合物的樣品測(cè)量時(shí)，
硫的X射線被空氣吸收的比例較大，探測(cè)器接受到硫的X射線產(chǎn)生一定誤差，致
使測(cè)量精確度低，穩(wěn)定性低，影響測(cè)量的效果，因此，X熒光測(cè)硫儀有待進(jìn)一步
的改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是在于，克服了上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，而提供一種能夠降
低硫的x射線被空氣吸收的比例，測(cè)量準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定性好的x熒光石油測(cè)硫儀，擴(kuò)大了樣品中硫或硫化物的含量測(cè)量范圍，是專門用于石油、化工等領(lǐng)域 的含有微量硫或硫化物成分的快速測(cè)量的精密儀器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)-
X熒光石油測(cè)硫儀，包括激發(fā)光源裝置、信號(hào)探測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置、 單片機(jī)以及內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝置；激發(fā)光源裝置中設(shè)有低功率X射 線管；其特征在于，所述激發(fā)探測(cè)裝置設(shè)有高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述高分辨 率正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品緊密貼近并處于低功率X射線管激發(fā)射線的最佳反射 角的位置上，減少硫的X射線被空氣吸收的比例。所述信號(hào)處理裝置輸入端連 接所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述信號(hào)處理裝置輸出端連接單片機(jī)，所述單片 機(jī)上連接有輸出設(shè)備。所述輸出設(shè)備連接有顯示器。
根據(jù)所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其中，所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣 品之間距離小于2mm。
根據(jù)所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其中，所述低功率X射線管與被測(cè)樣品的 距離為8 10mm。
根據(jù)所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其中，所述信號(hào)探測(cè)裝置包括縮微的前置 放大器與探測(cè)器組合在一起而構(gòu)成組合件和采用了計(jì)數(shù)率效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)的脈沖 放大器。
根據(jù)所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其中，所述內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝 置預(yù)先設(shè)置了內(nèi)控硬標(biāo)樣作為待測(cè)樣品的參照物。
根據(jù)所述的X熒光分析儀，其中，所述X射線發(fā)生器的高壓5千伏。 根據(jù)所述的X熒光分析儀，其中，所述輸出設(shè)備還連接有微型打印機(jī)。 本實(shí)用新型X熒光測(cè)硫儀是通過使用低功率X射線管及較低高壓進(jìn)行對(duì)樣 品進(jìn)行激發(fā)，使樣品中的硫及干擾元素產(chǎn)生特征X射線，再利用高分辨率的正 比計(jì)數(shù)管進(jìn)行特征X射線的檢測(cè)，通過計(jì)算得出硫及硫化物含量的儀器。
本實(shí)用新型可以分析各種輕油(汽油、柴油等)、重油(原油、潤(rùn)滑油等) 液體中的硫及硫化物含量，增大了硫及硫化合物分析含量的范圍，即分析含量 范圍為PPM-100e/。，使用了X射線管激發(fā)，硫的激發(fā)效率高，測(cè)量靈敏度高。 具有分析速度快，即測(cè)量一個(gè)樣品60秒即可；準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；并 能夠降低硫的X射線被空氣吸收的比例，是專門用于石油、化工等領(lǐng)域的含有 微量硫或硫化物成分含量的快速測(cè)量的精密儀器。

圖1為本實(shí)用新型x熒光石油測(cè)硫儀原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀激發(fā)探測(cè)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀激發(fā)探測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為一般X熒光分析技術(shù)中前置放大器與探測(cè)器關(guān)系示意圖。
圖5為本實(shí)用新型的X熒光分析技術(shù)中前置放大器與探測(cè)器關(guān)系示意圖。
圖6為本實(shí)用新型的內(nèi)控硬標(biāo)樣與待測(cè)樣品的測(cè)量平板圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了 解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
參考圖l、圖2和圖3， X熒光石油測(cè)硫儀，包括激發(fā)光源裝置、信號(hào)探 測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置、單片機(jī)以及內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝置；激發(fā)光 源裝置中安裝有低功率X射線管；在激發(fā)探測(cè)裝置安裝有高分辨率正比計(jì)數(shù) 管，該高分辨率正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品緊密貼近并處于低功率X射線管激發(fā)射 線的最佳反射角的位置上，利用5KV/500uA的高壓電源供給X射線管，可以 使硫的激發(fā)效率達(dá)到最高，X射線管就會(huì)發(fā)出連續(xù)的X射線，這些X射線激 發(fā)樣品表面，樣品中的各個(gè)元素就會(huì)產(chǎn)生包含能量特征的特征X射線，特征X 射線照射到正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器后，正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器就會(huì)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微弱 的電信號(hào)(脈沖信號(hào))。
本實(shí)用新型中，高分辨率正比計(jì)數(shù)管與樣品測(cè)量表面的距離要求非常近， 一般小于2mm,這樣可以降低硫的X射線被空氣吸收的比例，而X射線管離 樣品測(cè)量表面的距離可以適當(dāng)遠(yuǎn)一點(diǎn)， 一般為8~10 mm即可，因?yàn)榧ぐl(fā)硫元 素的X射線主要依靠銀靶材的L系譜線，它的能量為3.0kev，在空氣中吸收 相對(duì)少，增加了含有微量硫及硫化物樣品測(cè)量的精確度。
如圖4所示， 一般X熒光分析技術(shù)中前置放大器與探測(cè)器是分離的(ADC 為模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量電路)，這種設(shè)計(jì)方法極易在前置放大器與探測(cè)器之間 受外間電磁干擾，因?yàn)榱蛟氐腦射線能量很低，很容易被空氣吸收，使硫含 量測(cè)不準(zhǔn)，穩(wěn)定性不好。 一般采用抽真空或充氦氣的辦法降低空氣對(duì)硫X射線 的吸收。本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀的信號(hào)探測(cè)裝置(如圖5所示)，采用把前 置放大器縮微并與探測(cè)器組合到一起(ADC是單道脈沖分析器，起到把脈沖 信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的作用)成為一個(gè)集成式信號(hào)探測(cè)裝置，采用樣品與正比 計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品超近距離的幾何設(shè)計(jì)，并采用最佳反射角的設(shè)計(jì)，使硫在空 氣中的吸收降到最低，并使散射線不進(jìn)入探測(cè)器，可以不采用抽真空或充氦氣 就可以使硫的激發(fā)及探測(cè)效率最高，解決了一般分離前置放大器的信號(hào)干擾的 問題。
如圖1所示，信號(hào)處理裝置輸入端連接所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管，信號(hào)處 理裝置輸出端連接單片機(jī)，該單片機(jī)可采用常見的51系列單片機(jī)，簡(jiǎn)單可靠。 在單片機(jī)上連接有輸出設(shè)備，該輸出設(shè)備包括打印機(jī)和顯示裝置，該顯示裝置 采用液晶圖形顯示方式，具有與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的能力，可以把分析結(jié)果通過 RS232方式送到別的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理或打印，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、分析、顯 示、打印等功能，最終可以分析出硫元素的含量。樣品位置的移動(dòng)也是由單片 機(jī)軟件自動(dòng)控制的。
如圖6所示，本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀中還設(shè)有內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校 正測(cè)量裝置，具有內(nèi)控硬標(biāo)樣與待測(cè)樣品的測(cè)量平板，采用內(nèi)部硬標(biāo)樣的自動(dòng) 校正測(cè)量方式，它在儀器不測(cè)量生產(chǎn)樣品時(shí)，使內(nèi)控硬標(biāo)樣處于測(cè)量位置進(jìn)行 自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)校正儀器的漂移，使儀器的測(cè)量穩(wěn)定更可靠，在溫度變化15°C 的范圍內(nèi)，誤差不超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此比較適合現(xiàn)場(chǎng)條件比較惡劣的環(huán) 境，使X熒光分析儀得以普及。
一般能量色散X熒光分析儀中常采用50KV/lmA或15kv/lmA的高壓來激 發(fā)X射線管，本實(shí)用新型中采用了超低功率技術(shù)，該X射線管為普通管子的五 分之一大小，從0V-5KV僅需0.5秒，實(shí)現(xiàn)了-5KV/500u A的低高壓來激發(fā)低功 率X射線管的方式，它可以使硫的激發(fā)效率達(dá)到最高。
再參考圖1，本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀在工作時(shí)，利用-5KV/500u A 的高壓電源供給X射線管，X射線管就會(huì)發(fā)出連續(xù)的X射線，這些X射線激發(fā) 樣品表面，樣品中的各個(gè)元素就會(huì)產(chǎn)生包含能量特征的特征X射線，硫含量的 多少與測(cè)量到的硫特征X射線的個(gè)數(shù)成正比，該特征X射線照射到正比計(jì)數(shù)管 探測(cè)器后，正比計(jì)數(shù)管探測(cè)器就會(huì)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)(脈沖信號(hào))， 利用前置放大器及脈沖放大器實(shí)現(xiàn)把信號(hào)放大成型成0-8V的高斯正態(tài)分布形 式，再通過單道脈沖分析器把這些包含各個(gè)元素特征的模擬電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并送到單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、分析、顯示、打 印等功能以及樣品位置的移動(dòng)也是有由單片機(jī)軟件自動(dòng)控制，經(jīng)過單片機(jī)處理 后，最終可以分析出硫元素的含量。
本實(shí)用新型是專門用于油田、煉油廠、石油、化工等領(lǐng)域的含有微量硫或 硫化物成分含量的快速測(cè)量，增大了硫及硫化合物分析含量的范圍，即分析硫 及硫化合物含量范圍為PPM-100n/。；具有分析速度快，即測(cè)量一個(gè)樣品60秒即 可；采用了低功率X射線管激發(fā)，-5KV/500UA低激發(fā)條件，而且對(duì)硫的激 發(fā)效率很高，使硫的靈敏度達(dá)到新的高度。
另外，本實(shí)用新型X熒光石油測(cè)硫儀是臺(tái)式機(jī)，比較小巧，操作簡(jiǎn)單，使 用維護(hù)成本底，價(jià)格低廉，并能夠降低硫的X射線被空氣吸收的比例，具有準(zhǔn) 確度高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；可以分析各種輕油(汽油、柴油等)、重油(原油、 潤(rùn)滑油等)液體中的硫及硫化物含量，特別適合于油田、采油站、煉油廠、油 庫(kù)等單位使用。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)
點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)
施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神
和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入
要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1、X熒光石油測(cè)硫儀，包括激發(fā)光源裝置、信號(hào)探測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置、單片機(jī)以及內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝置；激發(fā)光源裝置中設(shè)有低功率X射線管；其特征在于，所述激發(fā)探測(cè)裝置設(shè)有高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品緊密貼近并處于低功率X射線管激發(fā)射線的最佳反射角的位置上，所述信號(hào)處理裝置輸入端連接所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述信號(hào)處理裝置輸出端連接單片機(jī)，所述單片機(jī)上連接有輸出設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述高分辨率 正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品之間距離小于2mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述低功率X 射線管與被測(cè)樣品的距離為8 10mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述內(nèi)部硬標(biāo) 樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝置預(yù)先設(shè)置了內(nèi)控硬標(biāo)樣作為待測(cè)樣品的參照物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述信號(hào)探測(cè) 裝置包括縮微的前置放大器與探測(cè)器組合在一起而構(gòu)成組合件和采用了計(jì)數(shù)率 效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)的脈沖放大器。 . 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述輸出設(shè) 備連接有液晶顯示器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X熒光石油測(cè)硫儀，其特征在于，所述輸出設(shè) 備還連接有微型打印機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種X熒光石油測(cè)硫儀，包括激發(fā)光源裝置、信號(hào)探測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置、計(jì)算機(jī)以及內(nèi)部硬標(biāo)樣并自動(dòng)校正測(cè)量裝置；激發(fā)光源裝置中設(shè)有低功率X射線管；所述激發(fā)探測(cè)裝置設(shè)有高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管與被測(cè)樣品緊密貼近并處于低功率X射線管激發(fā)射線的最佳反射角的位置上，所述信號(hào)處理裝置輸入端連接所述高分辨率正比計(jì)數(shù)管，所述信號(hào)處理裝置輸出端連接單片機(jī)，所述單片機(jī)上連接有輸出設(shè)備。本實(shí)用新型能夠降低硫的X射線被空氣吸收的比例，擴(kuò)大了樣品中硫或硫化物的含量測(cè)量范圍，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，是專門用于石油、化工等領(lǐng)域的含有微量硫或硫化物成分的快速測(cè)量的精密儀器。
文檔編號(hào)G01N23/223GK201373856SQ200920068390
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者玲 時(shí), 蘇建平, 郭曉明 申請(qǐng)人:上海精譜儀器有限公司