[發明專利]微型化雙光束石油低溫流動性能分析系統及方法

在審

• 申請號: 201810646074.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108801917A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 趙友全;周俊鵬;宋陽;李振德;張密密
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/39;G01N21/51;G01N11/00
• 代理公司: 天津津專知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12220
• 代理人: 梁軍

本發明涉及一種微型化雙光束石油低溫流動性能分析系統及方法。分析系統包括：樣品池，為樣品池提供低溫環境的制冷單元，采集樣品池內物質溫度的溫度傳感器，激光光源，第一光電檢測器，第二光電檢測器，信號調理單元，串口通信電路，上位機；本發明相對于現有技術的進步在于：同時采集了透射信號和散射信號，能夠減少不相關信號的干擾，準確的得到檢測結果，并能對于是否為混合液體做出相應的判斷。

技術領域：

本發明屬于物理光學領域，涉及一種微型化雙光束石油低溫流動性能分析系統及方法。

石油流動性能的檢測方法，具體為基于雙光束方法測定石油液體在低溫冷卻過程中光學吸收和光學散射的變化，以此分析石油低溫冷凝和結晶過程。

背景技術：

石油在規定條件下冷卻，開始出現不同霧狀或者結晶的時候，液體流動性能變差，隨著溫度進一步降低，石油逐步轉化為固態。油品的凝固和純化合物的凝固有很大的不同。油品沒有明確的凝固溫度，所謂“凝固”只是從整體看液面失去了流動性。凝點是柴油和潤滑油的一項說明低溫流動性的質量指標。其高低與油品的化學組成有關。餾分輕則凝點低，餾分重、含蠟高則凝點也高。通常以脫蠟或加降凝劑的方法來降低石油產品的凝點。脫蠟程度深則凝點也低。若脫蠟深度不能滿足需要，可加適量的降凝劑。

當溫度繼續降低，石油樣品將出現肉眼可見的微小晶粒，呈現不透明狀，在結晶時，油品仍處于可流動的液體狀態。冷卻出現結晶后，再升溫結晶消失的最低溫度，稱為冰點。不同種類、結構的烴類，其熔點也不相同。油品中所含大分子正構烷烴和芳烴的量增多時，其濁點、結晶點和冰點就會明顯升高，則燃料的低溫性能變差相對分子質量越大的油品，餾分越重，密度越大，熔點、沸點越高，結晶點越高，低溫流動性變差。油品含水可使濁點、結晶點和冰點顯著升高。

柴油低溫流動性差，則會造成柴油不能順暢地供往汽缸，嚴重時，甚至無法使車輛正常行駛。同時柴油的低溫流動性能也與低溫下的燃料儲藏、運輸等有著密切的關系。為保證柴油機的正常工作，柴油的凝點應比柴油機使用地區的風險率為10％的最低氣溫低4一5℃。

現有技術依據國家標準來分析石油的低溫流動性，可以分別測定油品的濁點、凝固點和冰點，其檢測原理是采用壓縮機制冷，在冷浴中觀察試樣在透光條件下是否出現渾濁、結晶，并記錄下出現異樣時候的溫度，測定過程時間長，重復冷卻、觀察次數多，測定結果分辨率低。也可以采用全自動分析儀器，但是通常儀器體積大，測量過程復雜，測試結果單一，不能全面評價石油冷卻過程中低溫流動性能。

發明內容：

本發明目的在于設計了一種微型化雙光束光學檢測裝置，通過記錄石油樣品的吸收光和散射光的強度變化，記錄并反應石油樣品在冷卻過程中的低溫流動性能。

本發明的物理原理是：當光在均勻透明液體中傳播時，光線將穿過透明液體而被光學檢測器檢測到，依據朗伯比爾定律，透射光的強度與入射光的強度成負指數關系，吸光度與溶液的消光系數成正比，當石油樣品在規定條件下冷卻，未出現渾濁和結晶的時候，因為其組分不變，吸光度也不變。反之，吸光度的變化意味著樣品產生了異樣，如冷凝、結晶等。由于冷卻造成液體中出現的微小顆粒將使得入射到顆粒上的光發生散射和衍射，在垂直于入射面90度的方向放置光學檢測器，記錄該方向上的光的強度變化，它與樣品中的顆粒大小、濃度及顆粒分布直接相關，信號越強，表明散射光越大，顆粒就越多，試樣越渾濁或者結晶程度越高。所以當被檢測樣品為透明的液態時，透射光很強，而散射光很弱，而隨著溫度的降低，被檢測樣品中開始出現晶體，使得光一部分被吸收，一部分發生散射，隨著樣品中晶體的增多，散射光越來越強，而透射光越來越小，通過對光學信號的分析，及時反映被測試樣的低溫條件下的流動性能變化。具體技術方案如下：