恒温油气在线检测对比实验研究.pdf

第 4 1卷第 7 期 2 0 1 2 年 7 月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 1． N 0 ． 7 J u l y， 2 0 1 2 恒温油气在线检测对 比实验研究 费逸伟，李晓越，杨宏伟，佟丽萍 空军勤务学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 0 摘 要利用气相色谱技术和模拟油罐对油气浓度在恒温条件下进行在线检测 ， 通过实验数据分析了在恒 温条件下对比模拟油罐油气浓度变化情况， 计算出了表面覆盖氟化聚乙烯微球的模拟油罐油气浓度达到饱和的 时问 ，恒温 3 0 ℃时为 1 3 ． 7 h ，恒 温 5 O ℃为 7 ． 8 h 。 关键词油气在线检测 ；气相色谱；氟化聚乙烯微球；模拟油罐 中图分类号 0 6 5 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 2 0 7 0 6 7 4 0 3 Co mpa r a t i v e S t ud y o n Onl i ne De t e c t i o n o f Co ns t a n t Te m pe r a t ur e Oi l - Ga s FEI Y i we i ， L IXi ao - yu e， Y ANG H o n g- we i ， T ONG Li -pi n g Ai r F o r c e L o g i s t i c s C o l l e g e ， J i a n g s u Xu z h o u 2 2 1 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Ga s c h r o ma t o g r a p h y t e c h n o l o g y a n d s i mu l a n t o i l t a n k s we r e u s e d t o c a r r y o u t o n l i n e d e t e c t i o n o f o i l g a s c o n c e n t r a t i o n u n d e r c o n s t a n t t e mp e r a t u r e ， a n d t h e c h a n g e o f o i l g a s c o n c e n t r a t i o n i n s i mu l a n t o i l t a n k s u n d e r c o n s t a n t t e mp e r a t u r e wa s a n a l y z e d b a s e d o n e x p e r i me n t a l d a t a ．An d i n s i mu l a n t o i l t a n k wh o s e s u r f a c e wa s c o v e r e d wi t h flu o r i n a t e d p o l y e t h y l e n e mi c r o s p h e r e s ，t h e t i me wh e n o i l g a s c o n c e n t r a t i o n r e a c h e d s a t u r a t i o n wa s c o mp u t e d ，t h e y we r e 1 3 ． 7 h a n d 7 ． 8 h a t 3 0 ℃ a n d 5 0 ℃． r e s p e c t i v e l y ． Ke y wo r d s On l i n e d e t e c t i o n o f o i l g a s ； Ga s c h r o m a t o g r a p h y ； F l u o r i n a t e d p o l y e t h y l e n e mi c r o s p h e r e s S i mu l a n t t a n k 气相色谱” 卅 是用以分离 、分析多组分混合物质 的一种极有效的物理和化学分析技术 ，当两相作相 对移动时 ，各组分在两项间进行多次分配 ，它利用 混合 物中各组分在两相 间分配系数 的差异进行分 离 ， 该技术已经在石油化工领域中获得广泛应用 。 为此 ，本文采用气相色谱技术对两个恒容的氟化聚 乙烯微球和空 白对比模拟油罐中的油气含量进行在 线检测 ， 研究在恒温 3 O ℃和 5 0 ℃条件下两个模拟 油罐 内油气含量 的变化趋势，计算表面覆盖氟化聚 乙烯微球 。 。的模拟油罐油气达到饱和所需的时间。 1 实验部分 试验 目的研究恒温状态下两个模拟油罐 高 0 ． 6 m，直径为 1 ． 2 m，装 9 0 车用汽油高 0 ． 2 5 m，取 样铝管深入罐 内深度 0 ． 1 5 m，油气空间的高度 O ． 3 5 m，模拟油罐罐高 6 0 c m内油气含量 的变化趋势， 计算氟化聚乙烯微球存在条件下模拟油罐罐内油气 达到饱和所需 的时间 模拟 l 号油罐汽油表面铺设 一 层氟化聚乙烯微球 ，模拟 2号罐为空 白对 比模拟 油罐汽油表面未做任何处理 。 试验方法 对两个模拟油罐外壁进行包覆 ，分 别设定电热毯温度为 3 0℃和 5 0℃， 对油罐 内油气 含量进行实时检测。 试验器材 自主研发的气相色谱油气含量在线 检测系统 见图 1 ；彩虹牌双温双控 电热毯。 模拟油罐 丁作站 氢气罐 油气在线检测气相色谱仪 图 1 气相色谱油气在线检测 系统 Fi g． 1 The o i l - ga s o nl i ne d et ec t i o n s ys t e m 2 结果与分析 1 恒温 3 0 ； 2恒温 5 0℃。 图 2和图 3可以看出，在恒温加热条件下 ，模 拟油罐 的油气含量呈线性变化。这是因为，对模拟 油罐的电热毯加热属于持续加热 ，恒温 3 O o 【 时电 收稿 日期2 0 1 2 - 0 3 2 0 作者简介费逸伟 1 9 6 1 一 ，男，江苏无锡人，博士，研究方 向材料科学与油品分析。E - m a i l y 1 w e 1 f e 1 h o t m a 1 ] _ c o m ，电话0 5 1 6 - 8 2 3 7 1 5 4 2 。 通讯作者李晓越 1 9 8 5 一 ，男，硕士，研究方向软浮顶油罐控制蒸发损耗技术。E - m a i l 1 5 5 0 1 9 9 2 3 2 q q ． c o m，电话0 5 1 6 - 8 2 3 7 1 5 4 2 。 第 4 l卷第 7期 费逸伟 ，等 恒 温油 气在 线检测对 比买验研 冤 6 7 5 热毯经过 2 0 mi n加热状态 ， 最终 电热毯表面维持在 含量稳定 。从图 2 ，图 3中均可看到空 白对 比模拟 恒定 温度 ，经温度计检测 ，电热毯 的温度控制在 油罐的油品加热初期油气含量呈线性变化 ，经过一 [ 2 9 ． 0 o c，3 0 ． 1℃] 范围之 内；同样 ，恒温 5 0 c jC 加 段时间的加热后 ， 油气含量最终稳定在一定的范围。 热 4 0 m i n ，最终稳定在[ 5 0 ． 0 o c，5 2 ． 1℃1 。此后 ， 恒温加热条件下 ，温度越高 ，空 白对 比模拟油罐 中 电热毯保持对模拟油罐恒温加热 ，模拟油罐内部油 油气含量 的改变量与变化速率越大。依表 1 ，表 2 品及油气的温度随电热毯热量输入而不断增加。由 中数据可计算 ，空 白对 比模拟油罐在恒温 3 0 、 于液体 的蒸发速率主要来 自于液面的温度 ，在加热 5 0 ℃油 气含 量 最大 变化 程度 分别 为 0 ． 0 5 4 7， 过程 中，靠油罐边缘 的油面先加热蒸发 ，同时向油0 ． 1 1 4 6 ，可见 ，5 0 ℃油气含量变化量大 。对试验油 品内部传递热量 ，随着热量的传递 ，油品蒸发不断 气含量变化阶段进行 Ma t l a b拟合 ， 可计算 出 3 0 ℃、 增强 ， 最终油品加热到恒温 3 0 ℃或 5 0 ℃， 油品蒸 5 0 油 气 含 量 的线 性 斜 率 分 别 为 0 ． 0 1 2 2 和 发到达最大 ，经过一段时间后 ，油罐内部可达到饱0 ． 0 3 3 3 ，由此可见 ，5 0 ℃恒温条件下油气含量的变 和蒸汽压 ，油品蒸发 的速率与凝结速率相同，油气 化速率大。 表 1 恒温 3 0 ℃模拟油罐油气含量试验数据 Ta b l e 1 Th e e x p e r i me n t d a t a o f o i l g a s c o n t e n t i n s i mu l a n t o i l t a n k a t 3 0 ℃ g 景 罟 是 g 蠹 箬 葛 昌 器 蓦 磊 g 景 兽兽8 g 2 2篁 篁譬 时间 图 2 恒温 3 O ℃下模 拟油罐油气浓度变化 图 Fi g． 2 The c hang e c har t o f o i l ga s c onc e nt r at i on i n s i mul a nt o i l t a n k a t 3 0 ℃ 表 2 恒温 5 O ℃模拟 油罐油气含量试验数据 Th bI e 2 The e x pe ri me nt da t a o f o i l ga s c on t e n t i n s i mul ant o i l t a n ka t 5 O ℃ 时 间0 8 3 0 0 9 0 0 0 9 3 0 1 O O 0 1 0 3 0 1 l 0 0 1 号罐0 ．5 0 1 4 0 ． 5 3 0 7 0 ．5 3 5 2 0 ．5 5 0 6 0 ．5 5 2 4 0 ．5 7 4 8 2号罐0 ．5 3 9 l 0 ． 5 4 7 7 0 ．5 7 1 6 0 ．5 6 4 5 0 ．5 8 3 0 0 ．6 2 3 1 时 间 1 1 3 0 1 2 0 0 1 2 3 0 1 3 O 0 1 3 3 0 1 4 O 0 1 号罐 O ． 5 6 5 2 0 ． 5 5 5 0 0 ．5 7 0 3 O 5 8 5 7 0 ．5 8 9 9 0 ．5 8 3 4 2号罐 O ．6 4 0 4 0 ． 6 2 6 3 0 ．6 1 2 1 O ． 6 4 0 3 0 ．6 5 3 7 O ．6 4 0 9 恒温状态下 ，表面氟化聚乙烯模拟油罐中的微 球阻碍油气蒸发损耗 的效率随温度不同有所不同， 温度越低 ，效率越高。图 2显示 ，在 l 1 3 0以后 ， 空白对比模拟油罐的油气含量达到稳定 ，油气含量 为 0 ． 4 9 6 6 ；图 3 显示 ，在 1 1 3 0以后 ，空 白对 比模 拟油罐的油气含量达到稳定 ，油气含量为 0 ． 6 3 5 6 。 因为氟化聚乙烯微球对油气蒸发的抑制作用 ，在油 气含量的测定 当中，氟化聚乙烯微球模拟油罐的油 气含量并未达到饱和 ，因此 ，油气蒸发仍然不断进 行 ，依据其线性规律 ，通过拟合得出油气含量的计 算公式 ，再根据对 比油罐 2达到的饱和浓度 ，计算 出氟化聚乙烯微球模拟油罐油气浓度达到饱和的时 间。经 M a t l a b拟合 ，恒温 3 0℃时其线性公式为 dx O ． 0 0 3 2 9 1 x 0 ． 4 2 7 3 ，相关系数为 0 ． 7 7 4 2 ，将空 白对 比模拟油罐稳定状态油气含量代入公式并减 去 ，解 出x 2 1 ． 1 ，经计算 ，油罐 1 从 8 3 0到饱和为 1 3 ． 7 h ，其效率 为 7 1 ％；恒 温 5 0 ℃时 的公式为 0 ． 0 1 3 1 8 x O ．4 0 9 6 ， 相关系数为 0 ． 8 3 0 6 ，将空白 对 比模拟油罐稳定状态时油气含量代人公式 ，解 出 x 1 4 ． 7 ，经计算 ，油罐 1 从 8 3 0到饱和为 7 ． 8 h ，其 效率为 6 2 ％。 油气含量测量不稳定 ，但油气含量总体趋势较 好。同一平面油气含量不尽相同，这是因为 ，在加 热毯包覆模拟油罐加热后 ，加热部位为外壁 ，油罐 外壁附近的油液温度首先受热升温 ，然后慢慢向液 相中心渗透 ，形成热扩散。对于匣温 3 0℃的油气 检测 ，我们可 以知道 ，在油罐外壁的受热情况基本 相同，油罐外壁附近的油气浓度基本相 同，油罐油 气空间油气浓度的分布为中间低四周高，油气由高 6 7 6 当 代 化 工 2 0 1 2年 7月 浓度区向低浓度区渗透，这就产生气体流动，因为 在金属铝管伸人油罐位置为中心区域 ，属于低浓度 区，气体流动带来油气浓度的变化，因此，油气测 量的含量不稳定 ，但油气含量变化总趋势 良好 。 图 3恒温 5 0℃下模拟油罐油气浓度变化图 Fi g ．3 The c ha nge c ha r t of o i l g as c onc e nt r a t i o n i n s i mu l a n t o i l t a n k a t 5 0 ℃ 3 结 论 1 在恒温条件下 ，空 白对 比模拟油罐油气 含量的变化曲线呈线性关系 ， 恒温控制时温度为 5 0 ℃，其饱和油气含量在 0 ． 6 3 5 6 ，恒温 3 0 ℃为 0 ． 4 9 6 6 。 恒温 3 0 ℃、 恒温 5 0 油气含量 的线性斜 率分别为 0 ． 0 1 22和 0 ． 0 3 3 3 。 2氟化聚乙烯微球模拟油罐达到饱和的计 算时间 恒温 3 0 ℃时 l 3 ． 7 h ，恒温 5 0℃为 7 ． 8 h 。 参考文献 [ 1 ] 单晓萍， 宋庆明， 王秀云气 相色谱法测定液化石油气中二甲醚杂质『J 1 l 低温与特气， 2 0 1 1 ,2 9 1 3 0 3 2 ． [ 2 ] 孙建军， 陈兴华， 吕凤海． 气相色谱法直接测定车间空气中液化石油气 【 J ] ．实用医药杂志，2 0 0 2 ， 1 9 4 2 9 9 ． [ 3]杨海 鹰，杨 永坛 ． 国内石化分 析中 的气 相色谱 技术进 展f J 1 ． 色 谱， 2 0 0 3 ， 2 1 4 3 3 6 3 3 8 ． [ 4 ]张祥民现代色谱分析[ M] ． 上海 复旦大学出版社，2 0 0 9 ． [ 5 ] 廖珊，陈东华． 毛细管气相色谱测定汽油的八项质量指标『 J J l 石油 化工， 1 9 9 3 ，2 2 f 6 4 0 4 4 0 7 ． [ 6 ]黄维秋 ，卢建国，赵书华．油气质量浓度的标定方法f J ] ．江苏工业 学院学报 ，2 0 0 8 ，2 0 1 4 4 4 7 ． [ 7] 杨宏伟， 费逸伟， 丘贞慧．轻质燃料表面覆盖层降耗技术研究I J J． 石化 技术， 2 0 0 6 ． 1 3 f 4 1 4 1 6 [ 8]马晓宇， 费逸伟， 佟丽萍油品蒸发损耗控制的研究进展『J } l油气储 运 ， 2 0 1 1 ． 2 8 5 l ． [ 9]油 气 储 运 中 直接 氟化 高 密 度 聚 乙烯 的应 用 l J 1． 当代 化 工 ， 2 0 1 1 ， 4 0f9 9 1 8 - 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