Поточный анализатор серы в нефти. Поточный анализатор серы в нефти


Поточный анализатор серы

Использование: для измерения содержания серы в углеводородных жидкостях. Сущность изобретения заключается в том, что поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, при этом между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, причем минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где I0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки, I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр. Технический результат: обеспечение возможности снижения потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам измерения содержания серы в углеводородных жидкостях на основе поглощения рентгеновского излучения веществом, а именно к рентгеноабсорбционным анализаторам серы в нефти и нефтепродуктах, и может быть использовано непосредственно в технологических трубопроводах на потоке.

Ионизирующее излучение поглощается как серой, так и углеводородами нефти (нефтепродуктов), в которых соотношение содержания углерода и водорода С/Н может варьироваться в широких пределах. Поглощающая способность углерода и водорода различны, из-за чего на поглощение излучения в нефти (нефтепродуктах) будет влиять не только искомое содержание серы, но и соотношение С/Н. В результате на погрешность измерения содержания серы будет влиять неконтролируемый состав углеводородной матрицы - соотношение С/Н, которое постоянно изменяется.

Известно, что при энергии ионизирующего излучения, близкой к 22,8 кэВ, значение массового коэффициента µ поглощения в углеводородной матрице практически не зависит от соотношения С/Н.

Известен рентгеноабсорбционный анализатор серы в нефти и жидких нефтепродуктах, включающий источник излучения - радиоактивный изотоп - кадмий-109, измерительную кювету, последовательно соединенные пропорциональный рентгеновский счетчик, блок детектирования, амплитудный дискриминатор, а также блок питания, SU 16898117 A1, опубл. 07.11.1991. В спектре излучения данного источника содержится линия с энергией E=22,3 кэВ.

Недостатками данного технического решения, так же как и других устройств, в которых в качестве источника излучения используются радиоактивные изотопы, являются:

- необходимость использования специальных средств и соблюдения установленных норм при транспортировке, хранении и использовании радиоактивных веществ;

- относительно низкая интенсивность излучения радиоактивного изотопа, что снижает скважность измерений, поскольку необходимо увеличение времени экспозиции для набора статистических данных, так как измерение концентрации серы производится на потоке; большое время экспозиции приводит к потере достоверности измерения;

- необходимость учета постоянного снижения активности радионуклидного источника из-за его распада.

Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету, детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещены последовательно, одна за другой, две мишени. Перед измерительной кюветой и перед детектором установлены коллиматоры, формирующие параллельные пучки излучения. В качестве первой мишени использована сурьма, в качестве второй мишени - серебро. На первой мишени излучение рентгеновской трубки рассеивается и возбуждает флуоресценцию сурьмы с энергией 26 кэВ. Данное излучение попадает на вторую мишень и возбуждает флуоресценцию серебра с энергией 22 кэВ, RU 53017 U1, опубл. 27.04.2006.

Недостатком данного технического решения являются весьма большие потери интенсивности излучения на мишенях, в 1000 и более раз на каждой мишени, в результате переизлучения. Кроме того, существенная часть излучения теряется на коллиматорах. В результате потерь интенсивности излучения требуется увеличение времени экспозиции, что приводит к снижению скважности измерений и, в конечном итоге, к потере достоверности результатов.

Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения; между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещена мишень, выполненная из двух материалов - серебра и элемента с атомными номерами от 42 до 57; перед измерительной кюветой и детектором расположены коллиматоры, RU 2367933 C1, опубл. 20.09.2009.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Указанному устройству свойственны те же недостатки, что и поточному анализатору согласно RU 53017 - значительные потери излучения на мишени (в 1000 и более раз), а также на двух коллиматорах. В общем интенсивность излучения снижается не менее чем в 5000-10000 раз. В результате имеет место существенное снижение скважности измерений ввиду увеличения времени экспозиции и, соответственно, потеря достоверности измерений.

Задачей настоящего изобретения является снижение потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений.

Согласно изобретению в поточном анализаторе серы, содержащем рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, при этом минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия I0I1<200 на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где

Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,

Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;

фильтр может быть выполнен из нескольких слоев фольги.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку 1, измерительную кювету 2 и детектор 3 рентгеновского излучения. Между рентгеновской трубкой 1 и измерительной кюветой 2 в корпусе 4 установлен фильтр 5, выполненный из фольги. Материал фольги выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, так как:

- энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения этих элементов находится вблизи требуемого диапазона 22-24 кэВ;

- указанные металлы химически пассивны в атмосфере;

- получение тонкой фольги из данных металлов технологически доступно. При использовании металлов с атомными номерами меньше 42 и больше 49 энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения выходит за рамки требуемого диапазона 22-24 кэВ.

Минимальная толщина bmin фильтра должна составлять не менее 50 мкм, в ином случае не обеспечивается удовлетворительный спектральный состав излучения, прошедшего через фильтр.

Максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия I0I1<200 на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где

Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,

Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.

Использование мощных рентгеновских трубок (наибольшая мощность современных трубок достигает 5 кВт) позволяет увеличить толщину фильтра. Однако применение таких мощных рентгеновских трубок в поточном анализаторе серы совершенно нецелесообразно, поскольку в этом случае потребуется специальная система водяного охлаждения, система биологической защиты от мощного излучения, сложная система управления и т.д. Для поточного анализатора целесообразно применение рентгеновских трубок мощностью не более 3-5 Вт. В этом случае максимальная толщина bmax фильтра должна обеспечивать значение I1, при котором I0I1<600−1000 , что достаточно для достижения требуемой скважности измерений. При этом bmax составит 1200-1600 мкм.

В конкретном примере использована рентгеновская трубка 1 типа БХ-7 производства ОАО «Светлана», Санкт-Петербург, Россия с серебряным анодом, сцинтилляционный детектор 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 может быть выполнен из нескольких слоев фольги, что позволяет сформировать спектральный состав отфильтрованного излучением таким образом, чтобы ширина спектрального распределения была минимальной (псевдомонохроматизация) и его эффективная энергия находилась максимально близко к интересующему значению - 22,8 кэВ, сохраняя при этом приемлемую интенсивность регистрируемого детектором излучения при заданной мощности рентгеновской трубки.

Устройство работает следующим образом.

Возникающее на аноде рентгеновской трубки 1 характеристическое и тормозное излучение проходит через фильтр 5, слой нефти (нефтепродукта) в кювете 2 и регистрируется детектором 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 формирует спектральный состав излучения I0, поступающего от рентгеновской трубки 1, так, чтобы эффективная энергия прошедшего через него излучения составляла величину, близкую к 22,8 кэВ. Такая «псевдомонохроматизация» необходима для устранения эффекта переменного соотношения С/Н углеводородов нефти (нефтепродуктов). Поглощение псевдомонохроматизированного излучения будет зависеть, главным образом, только от содержания серы в нефти - основном поглощающем компоненте. Зарегистрированная с помощью детектора 3 интенсивность 12 излучения, прошедшего через кювету 2, позволяет вычислить содержание серы по формуле:

где CS - содержание серы в анализируемом продукте;

ρ - плотность пробы, г/см3;

К1, К2 - калибровочные коэффициенты, значение которых определяется из градуировочных измерений с использованием стандартных образцов с известным содержанием серы;

I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;

I2 - интенсивность излучения, прошедшего через кювету;

Iф - интенсивность фонового излучения.

Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает технический результат, состоящий в значительном снижении потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор рентгеновского излучения. Это позволяет существенно уменьшить время экспозиции, соответственно, увеличить скважность измерений и достоверность их результатов.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Опытные образцы устройства изготовлены и испытаны в ООО «Научно-производственное объединение «СПЕКТРОН», г. Санкт-Петербург, Россия, что, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Промышленная применимость».

1. Поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, отличающийся тем, что между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, при этом минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, гдеI0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.

2. Поточный анализатор серы по п. 1, отличающийся тем, что фильтр выполнен из нескольких слоев фольги.

www.findpatent.ru

P-ACA :: Поточные XRT-анализаторы

Rigaku NEX XT универсальный, компактный и надежный рентгеноабсорбционный поточный анализатор специально оптимизирован для анализа Серы (от 0.02 до 6%) в сырой нефти, бункерном топливе, мазутах и других высоковязких углеводородах, включая остаточные нефтепродукты, в нефте- и продукто- проводах, при операциях смешения, на бункеровочных терминалах. Применения включают операции смешения бункерного топлива для соответствия ограничениям по сере в MARPOL Приложение VI, определение смены сорта дизтоплива в продуктопроводе, контроль качества входящего сырья при нефтепереработке и при хранении нефти и других высоковязких углеводородов.

 

  • Компактный дизайн без ежедневного обслуживания
  • До 100 атм и 200оС
  • Настраиваемая пользователем частота обновления данных
  • Не требуется пробоподготовка и система возврата
  • Без изотопов
  • Рентгеноабсорбционный метод

В рентгеноабсорбционном (XRT) поточном анализаторе Rigaku NEX XT технологический поток проходит через проточную ячейку, где сера в углеводородной матрице поглощает рентгеновские лучи, проходящие между рентгеновским источником и детектором (см. рисунок слева). Измеренная интенсивность рентгеновских лучейобратно пропорциональна концентрации серы.

 

 

Rigaku NEX XT разработан в полном соответствии с высокими давлениями и экстремальными температурами, присутствующими в магистральных трубопроводах и узлах смешения. Среди других его ключевых особенностей упрощенный пользовательский интерфейс, автоматическая компенсация плотности, автоматическая компенсация воды, защита паролем, стандартная платформа для передачи данных о содержании серы, воды и плотности в заводскую систему управления.

 

www.r-aca.ru

Поточный анализатор общей серы Sola II

Анализатор общего содержания серы  SOLA  ΙΙ предназначен для анализа жидких фракций углеводородов, всех видов моторного топлива, и газообразных фракций продуктов нефтепереработки. Прибор позволяет нефтеперерабатывающим заводам контролировать быстрые изменения содержания серы в процессах очистки, предотвращать отравление катализаторов на установках риформинга и изомеризации, производить топлива с заданным содержанием серы при смешивании компонентов.  SOLA  ΙΙ применяется для анализа серы в керосине, дизельном топливе, бензине, природном  газе, сырой нефти, пропилене, сжиженном нефтяном газе и этилене.В анализаторе установлена импульсная УФ-флуоресцентная система детектирования (PUVF), что    увеличивает чувствительность детектора и срок службы лампы, и эффективная система окислительного пиролиза для перевода всех серосодержащих соединений в SO2. Стандартная система пробоподготовки позволяет проводить анализ двух потоков одновременно. Емкость для автоматической калибровки и валидации. 

Диапазон полной шкалы от 0-5 до 0-9000 ppm      

Воспроизводимость: Для диапазона полной шкалы 15 ppm S ±1% от полной шкалы 

Для диапазона полной шкалы <15 ppm S ±2% от полной шкалы 

Линейность: ± 1% от полной шкалы 

Время отклика: Сигнал обновляется каждую секунду, 3-5 минут для получения 90% нового значения.    

Сигнализация:о сбоях в работе: низкий расход пробы, низкий расход в камере, неисправность клапана, время передачи данных, температура пиролизатора

Сигнализация о неисправности стенда: температура, напряжение лампы, интенсивность лампы, нарушение проведения автоматической калибровки.

    

Вывод: 4-20 мА для каждого потока    

Вывод для переключения на обслуживание 

Порты ввода/вывода: Двухканальный, со следующей конфигурацией: RS-232 Modbus и RS-485 Modbus двухканальный RS485 Modbus TCP/IP включающий Modbus и RS-485 Modbus 

Подключение к сети TCP/IP 

Ввод: Ввод сигнала 4-20 мА от промышленного плотномера    

Ввод сигнала 4-20 мА от вискозиметра    

Потоки: Возможна работа с двумя потоками с автоматическим переключением потоков или с переключением потоков при управлении с АСУ ТП (через контактные вводы или сеть Modbus) 

Калибровка: Автоматическая или ручная 

Дополнительно возможна станция обработки данных на базе Windows. 

MMI Статус всех рабочих параметров анализатора (напряжение лампы, напряжение трубки ФЭУ, воздушный поток, мощность лампы и температура детектора и др.) и аналитические результаты доступны на дисплее передней панели прибора 

SolaWeb дистанционный интерфейс Полный дистанционный контроль прибора; возможность загрузки 24 часового журнала данных и анализирующих параметров; подключение к  Sola   II  через локальную сеть даёт возможность дистанционной диагностики через модем. 

 Sola   II  Modbus дистанционный интерфейс Полный дистанционный контроль прибора; журнал данных и анализирующих параметров 

Требования к системе: Температура окружающей среды: от 12 до 40°С (от 54 до 104 F)    

Электропитание: 110 В, 50/60 Гц, 2 кВт 

220 В, 50/60 Гц, 2 кВт 

Инструментальный воздух:5.5 бар, 260 л/мин    

Нулевой газ: 5.5 бар, 200-300 мл/мин    

Размеры: 

Зона 1: 1581.15 мм (62.25") х 647.70 мм (25.50") х 476.25 мм (18.75") 

Зона 2: 1104.39 мм (43.48") х 647.70 мм (25.50") х 476.25 мм (18.75")

  

www.akvilon.su

ТД Интеллектуальные Метрологические Системы

Соглашение об обработке персональных данных

Настоящее пользовательское соглашение является публичной офертой (то есть предложением заключить соглашение).

Нажимая кнопки «Получить коммерческое предложение», «Зарегистрироваться», «Отправить заявку», «Отправить сообщение», «Заказать обратный звонок» и другие кнопки для отправки данных форм, Вы считаетесь присоединившимся к нему.

Соглашение об обработке персональных данных

При изменении законодательства, Соглашение может подвергаться изменениям.

1. Термины, применяемые в настоящем Соглашении:

1.1. Сайт – это совокупность текстов, графических элементов, дизайна, изображений, программного кода, фото- и видеоматериалов и иных результатов интеллектуальной деятельности, содержащихся в сети Интернет под доменным именем http://www.imsholding.ru/

1.2. Администрация Сайта – это лицо, обладающее правами администрирования Сайта.

1.3. Пользователь – это любое лицо, осуществившее вход на Сайт и принявшее условия настоящего Соглашения, независимо от факта прохождения процедур регистрации и авторизации.

2. Использование персональных данных

2.1. Принимая условия настоящего соглашения, Пользователь предоставляет Администрации Сайта согласие на обработку своих персональных данных.

2.2. Цель обработки персональных данных: выполнение Администрацией обязательств перед Пользователем в рамках настоящего Соглашения, продвижение товаров и услуг, клиентская поддержка.

2.3. Обработке подлежат следующие персональные данные:

2.3.1. Фамилия, имя, отчество Пользователя;

2.3.2. Электронный адрес Пользователя;

2.3.3. Номер телефона Пользователя.

2.4. Под обработкой персональных данных подразумевается следующий перечень действий с персональными данными: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу (распространение, предоставление доступа), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

2.5. Персональные данные получаются в связи с заключением договора, стороной которого является субъект персональных данных. Персональные данные не распространяются, а также не предоставляются третьим лицам без согласия субъекта персональных данных и используются оператором исключительно для исполнения указанного соглашения и заключения договоров с субъектом персональных данных.

2.6. Администрация имеет право отправлять информационные, в том числе рекламные сообщения, на электронную почту и мобильный телефон Пользователя с его согласия, выраженного посредством совершения им действий, однозначно идентифицирующих этого абонента и позволяющих достоверно установить его волеизъявление на получение сообщения. Пользователь вправе отказаться от получения рекламной и другой информации без объяснения причин отказа путем информирования Администрации о своем отказе по любому телефону, указанному на Сайте, либо посредством направления соответствующего заявления на любой электронный адрес, указанный на Сайте. Сервисные сообщения, информирующие Пользователя о заказе и этапах его обработки, отправляются автоматически и не могут быть отклонены Пользователем.

2.7. Данное согласие на обработку персональных данных действует бессрочно, но может быть отозвано субъектом персональных данных на основании личного заявления, направленного по электронной почте Администрации Сайта.

2.8. Администрация Сайта обязуется использовать персональные данные Пользователя, полученные в результате использования Сайта в соответствии с требованиями законодательства о защите персональных данных, в том числе федерального закона № 152-ФЗ от 22.02.2017 «О персональных данных» в редакции, действующей на момент обработки таких персональных данных.

thmet.com

ТОО "САР Технология"

Поточный анализатор SINDIE® ON-LINE предназначен для определения низкого содержание концентрации серы в потоках дизельного топлива и бензина. Анализатор процесса представляет собой комплексное решение для трубопроводов, терминалов, станций смешивания, и других сооружений, где скорость и точность измерения являются важнейшими условиями. Крупное достижение Monochromatic Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence технологии в определении минимального Предела Обнаружения (LOD) 0.6 ppm, и динамического диапазона до 3000 ppm. Этот неразрушающий метод прямого измерения не требует предварительной обработки пробы, расходных газов, и высокотемпературных операций. В результате анализатор имеет минимальное обслуживание, высокую способностью обнаружения и скорость измерения серы в топливных потоках.

Определение содержания серы методом монохроматической волнодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии.

  • Определение общего содержания серы в дизельном топливе, бензине, нафте и керосине.
  • Диапазон: от 0.6 ррм до 3000 ррм
  • Время измерения: от 10 сек. до 5 мин.
  • Согласно ASTM D 7039

Основные преимущества:

  • Высокая детектирующая способность – 0.6 ррм
  • Большой динамический диапазон – до 3000 ррм
  • Быстрый отклик
  • Прямое измерение без стадии предварительной обработки пробы
  • Не требуется преобразование результатов с учетом плотности
  • Для работы прибора не требуются расходные материалы, газы, высокотемпературные процессы
  • Минимальное обслуживание
  • Модульная конструкция, быстрая установка и запуск в работу

Области применения:

  • Трубопроводы: контроль промежуточных фракции, предотвращение загрязнения резервуаров
  • Нефтепереработка: Станции смешивания продуктов, Установки гидроочистки, Контроль качества производства компонентов смешивания

sar.kz

Измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах

Изобретение относится к рентгено-абсорбционным анализаторам содержания серы в нефти и нефтепродуктах и может быть использовано для измерения концентрации серы в технологических трубопроводах в потоке анализируемой среды.

Известна измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах, включающая трубчатый корпус для пропуска потока среды. В стенках трубчатого корпуса напротив друг друга выполнены окна из рентгенопрозрачного материала, RU 53017 U1, опубл. 24.04.2006, фиг. 1.

Известна также измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах, включающая корпус кюветы, в котором расположен трубчатый корпус для пропуска анализируемой среды, снабженный расположенными напротив друг друга окнами, выполненными из рентгенопрозрачного материала - бериллия; корпус кюветы снабжен подводящим и отводящим патрубками, SU 351464, опубл. 05.04.1973.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Поглощение рентгеновского излучения в веществе описывается выражением:

I=I0e-µρx,

где I - интенсивность излучения, прошедшего через продукт, Ι0 - интенсивность излучения, падающего на поверхность образца, µ - массовый коэффициент поглощения излучения с данной энергией в данном веществе, ρ - плотность вещества, x - оптическая длина пути прохождения рентгеновского излучения через анализируемую среду.

Из данного выражения следует, что поскольку величина x находится в показателе экспоненты, ее увеличение существенно увеличивает поглощение излучения средой (I/I0) и, соответственно, контрастность сигнала и чувствительность измерений.

В устройстве SU 351464, так же, как и в описанном выше аналоге, окна из рентгенопрозрачного материала расположены параллельно направлению потока в трубчатом корпусе. При этом оптическая длина пути рентгеновского излучения, проходящего через поток анализируемой среды, ограничивается расстоянием между окнами, равным диаметру трубчатого корпуса; таким образом, в устройстве-прототипе это расстояние ограничивается размерами сечения трубчатого корпуса и, соответственно, минимально допустимой скоростью потока анализируемой среды. При уменьшении скорости потока ниже допустимых значений в измерительной кювете образуются застойные зоны, что существенно искажает результаты измерений. Кроме того, поскольку в устройстве-прототипе поток среды ламинарный, он недостаточно интенсивно омывает окна, в результате оседающие на них загрязнения не удаляются, а постепенно нарастают. Соответственно, постепенно нарастает поглощение излучения указанными загрязнениями, что, в свою очередь, приводит к нарастанию ошибки измерений.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерений.

Согласно изобретению в измерительной кювете поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах, включающей корпус кюветы, в котором расположен трубчатый корпус для пропуска потока анализируемой среды, снабженный расположенными напротив друг друга окнами, выполненными из рентгенопрозрачного материала, при этом корпус кюветы снабжен подводящим и отводящим патрубками, окна из рентгенопрозрачного материала размещены по торцам трубчатого корпуса, в корпусе кюветы выполнены сообщающиеся, соответственно, с подводящим и отводящим патрубками кольцевые камеры, в которых размещены концы трубчатого корпуса, напротив которых в корпусе кюветы выполнены отверстия для пропуска рентгеновского излучения, по концам трубчатого корпуса около окон из рентгенопрозрачного материала выполнены отверстия, сообщающие трубчатый корпус с кольцевыми камерами, при этом окна из рентгенопрозрачного материала герметично сопряжены с корпусом кюветы.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Благодаря тому что в заявленной полезной модели окна из рентгенопрозрачного материала размещены не в цилиндрических стенках трубчатого корпуса, а по его торцам, достигается важный технический результат, состоящий в том, что оптическая длина x пути прохождения рентгеновского излучения через анализируемую среду не зависит от внутреннего диаметра трубчатого корпуса и может быть существенно увеличена. Соответственно увеличивается чувствительность и точность измерений.

Реализация признаков, связанных с изменением конфигурации корпуса измерительной кюветы, обеспечивает турбулентность потока, благодаря чему достигается технический результат, состоящий в интенсивном омывании окон, при этом предотвращается оседание на них загрязнений, содержащихся в анализируемой среде, и, соответственно, исключается поглощение рентгеновского излучения и обусловленные этим ошибки измерений.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - устройство в разрезе по продольной оси трубчатого корпуса;

на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1.

Измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах включает корпус 1 кюветы, в котором расположен трубчатый корпус 2 для пропуска потока анализируемой среды - нефти или нефтепродуктов. Трубчатый корпус 2 снабжен расположенными напротив друг друга по его торцам окнами 3, 4, выполненными из рентгенопрозрачного материала, в данном примере из бериллия. Корпус 1 кюветы снабжен подводящим 5 и отводящим 6 патрубками. В корпусе 1 кюветы выполнены сообщающиеся, соответственно, с подводящим и отводящим патрубками 5, 6 кольцевые камеры 7, 8, в которых размещены концы трубчатого корпуса 2, напротив которого в корпусе 1 кюветы выполнены отверстия 9, 10 для пропуска рентгеновского излучения. По концам трубчатого корпуса 2 около окон 3, 4 из рентгенопрозрачного материала выполнены отверстия 11, 12, сообщающие трубчатый корпус 2 с кольцевыми камерами 7, 8. Окна 3, 4 герметично сопряжены с корпусом 1 кюветы.

Корпус 1 измерительной кюветы включается в отводную трубу 15, отводящую поток от магистрального трубопровода. Поток анализируемой среды через подводящий патрубок 5 попадает в кольцевую камеру 7, из которой через отверстие 11 поступает в трубчатый корпус 2, проходит через него и затем через отверстие 12 поступает в кольцевую камеру 8. Из кольцевой камеры 8 поток через отводящий патрубок 6 возвращается в отводную трубу 15. Через отверстия 9 и окно 3 рентгеновское излучение от рентгеновской трубки 13 поступает в трубчатый корпус 2, проходит через анализируемую среду и через окно 4 и отверстие 10 попадает на детектор 14, который измеряет интенсивность прошедшего через кювету рентгеновского излучения. Данная величина пересчитывается по известным соотношениям в значение CS концентрации серы в анализируемой среде, при этом CS ~ I. Калибровочная кривая строится с использованием эталонных образцов серы.

Опытный образец устройства разработан и изготовлен ООО «НПО СПЕКТРОН», Санкт-Петербург, Россия. Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Измерительная кювета поточного анализатора серы в нефти и нефтепродуктах, включающая корпус 1 кюветы, в котором расположен трубчатый корпус 2 для пропуска потока анализируемой среды, снабженный расположенными напротив друг друга окнами 3, 4, выполненными из рентгенопрозрачного материала, при этом корпус 1 кюветы снабжен подводящим 5 и отводящим 6 патрубками, отличающаяся тем, что окна из рентгенопрозрачного материала размещены по торцам трубчатого корпуса 2, в корпусе 1 кюветы выполнены сообщающиеся, соответственно, с подводящим и отводящим патрубками 5, 6 кольцевые камеры 7, 8, в которых размещены концы трубчатого корпуса 2, напротив которых в корпусе 1 кюветы выполнены отверстия 9, 10 для пропуска рентгеновского излучения, по концам трубчатого корпуса 2 около окон 3, 4 из рентгенопрозрачного материала выполнены отверстия 11,12, сообщающие трубчатый корпус 2 с кольцевыми камерами, при этом окна 3, 4 из рентгенопрозрачного материала герметично сопряжены с корпусом 1 кюветы.

edrid.ru

Поточный анализатор серы

Изобретение относится к средствам измерения содержания серы в углеводородных жидкостях на основе поглощения рентгеновского излучения веществом, а именно к рентгеноабсорбционным анализаторам серы в нефти и нефтепродуктах, и может быть использовано непосредственно в технологических трубопроводах на потоке.

Ионизирующее излучение поглощается как серой, так и углеводородами нефти (нефтепродуктов), в которых соотношение содержания углерода и водорода С/Н может варьироваться в широких пределах. Поглощающая способность углерода и водорода различны, из-за чего на поглощение излучения в нефти (нефтепродуктах) будет влиять не только искомое содержание серы, но и соотношение С/Н. В результате на погрешность измерения содержания серы будет влиять неконтролируемый состав углеводородной матрицы - соотношение С/Н, которое постоянно изменяется.

Известно, что при энергии ионизирующего излучения, близкой к 22,8 кэВ, значение массового коэффициента µ поглощения в углеводородной матрице практически не зависит от соотношения С/Н.

Известен рентгеноабсорбционный анализатор серы в нефти и жидких нефтепродуктах, включающий источник излучения - радиоактивный изотоп - кадмий-109, измерительную кювету, последовательно соединенные пропорциональный рентгеновский счетчик, блок детектирования, амплитудный дискриминатор, а также блок питания, SU 16898117 A1, опубл. 07.11.1991. В спектре излучения данного источника содержится линия с энергией E=22,3 кэВ.

Недостатками данного технического решения, так же как и других устройств, в которых в качестве источника излучения используются радиоактивные изотопы, являются:

- необходимость использования специальных средств и соблюдения установленных норм при транспортировке, хранении и использовании радиоактивных веществ;

- относительно низкая интенсивность излучения радиоактивного изотопа, что снижает скважность измерений, поскольку необходимо увеличение времени экспозиции для набора статистических данных, так как измерение концентрации серы производится на потоке; большое время экспозиции приводит к потере достоверности измерения;

- необходимость учета постоянного снижения активности радионуклидного источника из-за его распада.

Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету, детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещены последовательно, одна за другой, две мишени. Перед измерительной кюветой и перед детектором установлены коллиматоры, формирующие параллельные пучки излучения. В качестве первой мишени использована сурьма, в качестве второй мишени - серебро. На первой мишени излучение рентгеновской трубки рассеивается и возбуждает флуоресценцию сурьмы с энергией 26 кэВ. Данное излучение попадает на вторую мишень и возбуждает флуоресценцию серебра с энергией 22 кэВ, RU 53017 U1, опубл. 27.04.2006.

Недостатком данного технического решения являются весьма большие потери интенсивности излучения на мишенях, в 1000 и более раз на каждой мишени, в результате переизлучения. Кроме того, существенная часть излучения теряется на коллиматорах. В результате потерь интенсивности излучения требуется увеличение времени экспозиции, что приводит к снижению скважности измерений и, в конечном итоге, к потере достоверности результатов.

Известен поточный анализатор серы, содержащий рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения; между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой размещена мишень, выполненная из двух материалов - серебра и элемента с атомными номерами от 42 до 57; перед измерительной кюветой и детектором расположены коллиматоры, RU 2367933 C1, опубл. 20.09.2009.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Указанному устройству свойственны те же недостатки, что и поточному анализатору согласно RU 53017 - значительные потери излучения на мишени (в 1000 и более раз), а также на двух коллиматорах. В общем интенсивность излучения снижается не менее чем в 5000-10000 раз. В результате имеет место существенное снижение скважности измерений ввиду увеличения времени экспозиции и, соответственно, потеря достоверности измерений.

Задачей настоящего изобретения является снижение потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор и, соответственно, снижение времени экспозиции и увеличение скважности измерений.

Согласно изобретению в поточном анализаторе серы, содержащем рентгеновскую трубку, измерительную кювету и детектор рентгеновского излучения, между рентгеновской трубкой и измерительной кюветой установлен фильтр, выполненный из фольги, материал которой выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, при этом минимальная толщина bmin фильтра составляет не менее 50 мкм, а максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где

Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,

Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;

фильтр может быть выполнен из нескольких слоев фольги.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Поточный анализатор серы содержит рентгеновскую трубку 1, измерительную кювету 2 и детектор 3 рентгеновского излучения. Между рентгеновской трубкой 1 и измерительной кюветой 2 в корпусе 4 установлен фильтр 5, выполненный из фольги. Материал фольги выбран из металлов с атомными номерами с 42 по 49, так как:

- энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения этих элементов находится вблизи требуемого диапазона 22-24 кэВ;

- указанные металлы химически пассивны в атмосфере;

- получение тонкой фольги из данных металлов технологически доступно. При использовании металлов с атомными номерами меньше 42 и больше 49 энергия характеристических линий К-серии и К-краев поглощения выходит за рамки требуемого диапазона 22-24 кэВ.

Минимальная толщина bmin фильтра должна составлять не менее 50 мкм, в ином случае не обеспечивается удовлетворительный спектральный состав излучения, прошедшего через фильтр.

Максимальная толщина bmax фильтра определяется из условия на 1 Вт мощности рентгеновской трубки, где

Ι0 - интенсивность излучения рентгеновской трубки,

Ι1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр.

Использование мощных рентгеновских трубок (наибольшая мощность современных трубок достигает 5 кВт) позволяет увеличить толщину фильтра. Однако применение таких мощных рентгеновских трубок в поточном анализаторе серы совершенно нецелесообразно, поскольку в этом случае потребуется специальная система водяного охлаждения, система биологической защиты от мощного излучения, сложная система управления и т.д. Для поточного анализатора целесообразно применение рентгеновских трубок мощностью не более 3-5 Вт. В этом случае максимальная толщина bmax фильтра должна обеспечивать значение I1, при котором , что достаточно для достижения требуемой скважности измерений. При этом bmax составит 1200-1600 мкм.

В конкретном примере использована рентгеновская трубка 1 типа БХ-7 производства ОАО «Светлана», Санкт-Петербург, Россия с серебряным анодом, сцинтилляционный детектор 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 может быть выполнен из нескольких слоев фольги, что позволяет сформировать спектральный состав отфильтрованного излучением таким образом, чтобы ширина спектрального распределения была минимальной (псевдомонохроматизация) и его эффективная энергия находилась максимально близко к интересующему значению - 22,8 кэВ, сохраняя при этом приемлемую интенсивность регистрируемого детектором излучения при заданной мощности рентгеновской трубки.

Устройство работает следующим образом.

Возникающее на аноде рентгеновской трубки 1 характеристическое и тормозное излучение проходит через фильтр 5, слой нефти (нефтепродукта) в кювете 2 и регистрируется детектором 3 рентгеновского излучения. Фильтр 5 формирует спектральный состав излучения I0, поступающего от рентгеновской трубки 1, так, чтобы эффективная энергия прошедшего через него излучения составляла величину, близкую к 22,8 кэВ. Такая «псевдомонохроматизация» необходима для устранения эффекта переменного соотношения С/Н углеводородов нефти (нефтепродуктов). Поглощение псевдомонохроматизированного излучения будет зависеть, главным образом, только от содержания серы в нефти - основном поглощающем компоненте. Зарегистрированная с помощью детектора 3 интенсивность 12 излучения, прошедшего через кювету 2, позволяет вычислить содержание серы по формуле:

где CS - содержание серы в анализируемом продукте;

ρ - плотность пробы, г/см3;

К1, К2 - калибровочные коэффициенты, значение которых определяется из градуировочных измерений с использованием стандартных образцов с известным содержанием серы;

I1 - интенсивность излучения, прошедшего через фильтр;

I2 - интенсивность излучения, прошедшего через кювету;

Iф - интенсивность фонового излучения.

Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает технический результат, состоящий в значительном снижении потерь интенсивности излучения при его поступлении от рентгеновской трубки на детектор рентгеновского излучения. Это позволяет существенно уменьшить время экспозиции, соответственно, увеличить скважность измерений и достоверность их результатов.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Опытные образцы устройства изготовлены и испытаны в ООО «Научно-производственное объединение «СПЕКТРОН», г. Санкт-Петербург, Россия, что, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Промышленная применимость».

edrid.ru