本發(fā)明屬于石油產(chǎn)品檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石油產(chǎn)品安全碳化裝置。

背景技術(shù)：

石油產(chǎn)品中雜質(zhì)元素的存在可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能的劣化，尤其是金屬及其離子含量的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。作為動力時，可能引起調(diào)速系統(tǒng)卡澀、機組轉(zhuǎn)動部分磨損等潛在故障，影響汽輪機油的乳化性能和分離空氣的性能；用于絕緣時，可能引起絕緣油的絕緣強度、介質(zhì)損耗因數(shù)及體積電阻率等電氣性能下降，影響變壓器散熱導(dǎo)致局部過熱故障；在汽車行業(yè)，可能堵塞濾油器和濾網(wǎng)，影響油箱油位的顯示，磨損油泵齒輪等等。為保證石油產(chǎn)品滿足使用要求，通常需對其中金屬含量作定量分析。受檢測儀器限制，大部分儀器無法對石油產(chǎn)品類的有機樣品直接進行分析，或者直接進樣分析結(jié)果的可信度較低，因此需對石油樣品進行無機化預(yù)處理。當(dāng)前采取的無機化方法主要分為濕法消解法、萃取法和干法灰化法，濕法消解需加入大量試劑和樣品，引入雜質(zhì)，導(dǎo)致測試結(jié)果誤差很大，同時濕法消解試驗條件嚴格，可能消解不完全影響測試結(jié)果；萃取法需要根據(jù)樣品性質(zhì)尋找合適的萃取劑，同時部分金屬與有機物反應(yīng)生產(chǎn)的締合產(chǎn)物難以被無機物萃取，測試誤差大；干法灰化法則先將石油樣品加熱碳化后高溫灰化，再用酸溶解后進行檢測，該方法操作簡單，對各類樣品無使用條件限制，適用范圍廣，可操作性強，缺點是碳化過程中高溫油蒸汽直接與空氣接觸，易引起火災(zāi)，同時由于在敞開環(huán)境中操作，易引入環(huán)境誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種石油產(chǎn)品安全碳化裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種石油產(chǎn)品安全碳化裝置，包括氮氣發(fā)生器、進氣管、碳化單元、出氣管、冷凝單元，其特征在于：所述氮氣發(fā)生器通過進氣管與碳化單元相連接，所述碳化單元通過出氣管與所述冷凝單元相連接；

所述碳化單元包括底座和氣罩；

所述底座內(nèi)部設(shè)置有加熱爐，所述加熱爐上設(shè)置有碳化容器，所述碳化容器用于盛放需要碳化的石油產(chǎn)品；

所述氣罩上設(shè)置有活動門、進氣孔、溫度傳感器、出氣孔；

所述活動門設(shè)置在所述氣罩上，用于取放需要碳化的石油產(chǎn)品；

所述進氣孔設(shè)置在所述氣罩的一側(cè)，通過所述進氣管與所述氮氣發(fā)生器相連接；

所述出氣孔設(shè)置在所述氣罩另一側(cè)的頂部，通過所述出氣管與所述冷凝單元相連接；

所述溫度傳感器設(shè)置在所述出氣孔周圍，用于檢測所述出氣孔排出的氣體溫度并結(jié)合控制電路實現(xiàn)安全控制；

所述冷凝單元內(nèi)設(shè)置有螺旋狀管路，所述螺旋狀管路的一端與所述出氣管相連接，用于提高冷凝單元的冷卻能力；

優(yōu)選的，所述底座外表面殼體上設(shè)置有顯示屏、 加熱功率調(diào)節(jié)旋鈕以及按鍵，所述加熱爐內(nèi)部設(shè)置有電熱絲。

優(yōu)選的，所述氣罩采用耐熱玻璃材料制成，用于將所述碳化單元內(nèi)的氣體與外界空氣隔離并能夠清楚觀察所述碳化單元內(nèi)部碳化過程。

優(yōu)選的，所述碳化容器主要由石英坩堝組成。

優(yōu)選的，所述電熱絲采用高電阻合金材料制成。

優(yōu)選的，所述氣罩一側(cè)板上設(shè)置有導(dǎo)軌，用于能夠使所述活動門可以沿著該導(dǎo)軌滑動。

優(yōu)選的，所述冷凝單元內(nèi)部裝填高分子高熱容量吸熱材料，用于吸收石油蒸汽攜帶的熱量，使蒸汽重新冷凝成液態(tài)。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1、碳化時間可通過按鈕設(shè)置，并可通過實時溫度顯示，對不同樣品的碳化過程進行調(diào)整，使樣品完全碳化，保證碳化過程的可控性和高效性；

2、通過溫度傳感器檢測排氣口溫度，根據(jù)待處理樣品的著火點設(shè)置加熱溫度上限，達到上限立即切斷加熱回路，同時設(shè)置加熱溫度下限，冷卻至溫度下限立即重啟加熱過程，保證碳化過程的安全性；

3、碳化過程在氮氣氛圍下進行，避免易燃高溫石油蒸汽直接與空氣接觸，同時氮氣帶走耐熱玻璃箱中部分熱量，消除碳化過程的起火隱患；

4、高溫石油蒸汽通過螺旋狀管路與冷凝單元中的高分子高熱容量吸熱材料發(fā)生熱交換，重新冷凝成液態(tài)，直接防止石油蒸汽直接排放至大氣，吸熱材料則可烘干后放入馬弗爐再生，該冷凝單元為一種可再生環(huán)保裝置；

5、整套裝置與外界環(huán)境隔絕，消除環(huán)境誤差，提升石油產(chǎn)品金屬含量檢測的準確度。

附圖說明

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的電氣控制原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

一種石油產(chǎn)品安全碳化裝置，包括氮氣發(fā)生器1、進氣管2、碳化單元3、出氣管4、冷凝單元5，氮氣發(fā)生器1通過進氣管2與碳化單元3相連接，碳化單元3通過出氣管4與冷凝單元5相連接；

碳化單元3包括底座301和采用耐熱玻璃材料制成的氣罩302，該氣罩302可以將碳化單元3內(nèi)的氣體與外界空氣隔離并能夠清楚觀察所述碳化單元3內(nèi)部碳化過程；

底座301內(nèi)部設(shè)置有加熱爐303，加熱爐303內(nèi)部設(shè)置有采用高電阻合金材料制成的電熱絲308，加熱爐303上設(shè)置有用于盛放需要碳化的石油產(chǎn)品的碳化容器304，該碳化容器采用石英坩堝做成；底座301外表面殼體上設(shè)置有顯示屏305、加熱功率調(diào)節(jié)旋鈕306以及按鍵307；

氣罩302上裝設(shè)有活動門309、進氣孔310、溫度傳感器312、出氣孔313；活動門309設(shè)置在氣罩302一側(cè)的導(dǎo)軌311上，活動門309可以沿著導(dǎo)軌311滑動；進氣孔310設(shè)置在氣罩302的另一側(cè)，通過進氣管2與氮氣發(fā)生器1相連接；溫度傳感器312設(shè)置在出氣孔313周圍， 出氣孔313設(shè)置在氣罩302的頂部，通過出氣管4與冷凝單元5相連接；

冷凝單元5內(nèi)裝設(shè)有螺旋狀管路501，螺旋狀管路501的一端與出氣管4相連接，冷凝單元5內(nèi)還裝填高分子高熱容量吸熱材料502，用于吸收石油蒸汽攜帶的熱量，使蒸汽重新冷凝成液態(tài)；

該裝置采用單片機作為控制核心實現(xiàn)自動碳化控制，如圖2所示。直流電源與R3、D1串聯(lián)，然后與VR1并聯(lián)構(gòu)成穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)定的直流參考電壓V_ref，該點與R₁、R₂、PT100、VR₂構(gòu)成的電阻橋相連接，其中R1、R2為精密電阻，R1=R2，VR2為精密可調(diào)電阻，PT100為鉑熱電阻，電阻橋兩個中間點分別與差分放大器輸入端U1連接，差分放大器U1的輸出端通過R₄與一個濾波電容C₁及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊相連接，單片機分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、按鈕、液晶顯示模塊以及繼電器驅(qū)動電路相連接，繼電器驅(qū)動電路與繼電器連接，繼電器觸點T₁與電熱絲串聯(lián)實現(xiàn)電熱絲的通斷控制。

工作原理

需要進行石油產(chǎn)品碳化時首先打開氣罩302上的活動門309，從加熱爐303上取出碳化容器304并在碳化容器304內(nèi)放入待處理的石油產(chǎn)品，再將碳化容器304放回到加熱爐303上，接著關(guān)閉活動門309，然后打開氮氣發(fā)生器1，使氮氣從氣管2進入碳化單元3內(nèi)并連續(xù)通氣20分鐘將碳化單元3內(nèi)部的空氣排盡后，啟動碳化單元3，再通過按鍵307進行溫度的上限和下限設(shè)置，通常該極限值根據(jù)待處理石油產(chǎn)品的著火點設(shè)置，上限與下限的溫差一般設(shè)置在50-100℃范圍內(nèi)，如果需要設(shè)置碳化時間，也可以再次通過按鍵307進行相應(yīng)的時間設(shè)置，參數(shù)設(shè)置過程中顯示屏305也同時顯示所設(shè)置的參數(shù)值，經(jīng)過上述參數(shù)設(shè)置后，調(diào)節(jié)加熱功率調(diào)節(jié)旋鈕306開始進行加熱碳化，碳化過程中通過溫度傳感器312實時檢測出氣孔313周圍的氣體溫度進行自動控制，保證碳化單元3內(nèi)的溫度處于預(yù)設(shè)的極限值范圍內(nèi)，避免被處理的石油產(chǎn)品起火。在整個碳化過程中，碳化單元3中的氮氣一直保持流動狀態(tài)，避免易燃高溫石油蒸汽直接與空氣接觸，同時帶走碳化單元3中的部分熱量，消除碳化過程的起火隱患，從碳化單元3排出的氣體通過出氣管4進入冷凝單元5中，高溫氣體被螺旋狀管路501和高分子高熱容量吸熱材料502進行冷卻，使蒸汽重新冷凝成液態(tài)。

該發(fā)明可以實現(xiàn)：碳化時間可通過按鈕設(shè)置，并可通過實時溫度顯示，對不同樣品的碳化過程進行調(diào)整，使樣品完全碳化，保證碳化過程的可控性和高效性；通過溫度傳感器檢測排氣口溫度，根據(jù)待處理樣品的著火點設(shè)置加熱溫度上限，達到上限立即切斷加熱回路，同時設(shè)置加熱溫度下限，冷卻至溫度下限立即重啟加熱過程，保證碳化過程的安全性；碳化過程在氮氣氛圍下進行，避免易燃高溫石油蒸汽直接與空氣接觸，同時氮氣帶走耐熱玻璃箱中部分熱量，消除碳化過程的起火隱患；高溫石油蒸汽通過螺旋狀管路與冷凝單元中的高分子高熱容量吸熱材料發(fā)生熱交換，重新冷凝成液態(tài)，直接防止石油蒸汽直接排放至大氣，吸熱材料則可烘干后放入馬弗爐再生，該冷凝單元為一種可再生環(huán)保裝置；整套裝置與外界環(huán)境隔絕，消除環(huán)境誤差，提升石油產(chǎn)品金屬含量檢測的準確度。