Спосіб визначення густини насичених парів сумішей скраплених газів

Спосіб визначення густини насичених парів сумішей скраплених газів, що знаходяться в ємності під надмірним тиском, шляхом вимірювання маси відомого об'єму, який відрізняється тим, що заповнюють насиченими заповнений парами геометрично закритий пробовідбірник з наступним стравлюванням парів з пробовідбірника до зрівнювання тиску в ньому з атмосферним і подальшим зважуванням геометрично закритого пробовідбірника, після чого розраховують густину насичених парів (рп) за формулою Рп= -mQ)-(PH + PaTM) VP -u де V - МІСТКІСТЬ пробовідбірника, парами пробовідбірник відомої МІСТКОСТІ ШЛЯХОМ Ратн - атмосферний тиск, Рн - надмірний тиск у ємності, т і - маса заповненого парами пробовідбірника під тиском Рн, то - маса заповненого парами пробовідбірника під сполучення з паровою фазою у ємності, зважують ТИСКОМ Ратн Винахід, що заявляється, відноситься до галузі досліджень властивостей матеріалів, а конкретно до визначення гостини парової фази ерішей скраплених газів у тому числі вуглеводневих Потреба у визначенні густини насичених парів сумішей скраплених газів постає під час їх зберігання, транспортування, використання таких сумішей у різних технологічний процесах, обліку втрат і та інш Скраплені гази з якими доводиться мати справу в нафтопереробній галузі виробництва, це багатокомпонентні суміші, які містять метан, етан, етилен, пропан, бутан та інш вуглеводні Дані про густину більшості компонентів таких сумішей як у рідкій, так і у паровій фазі присутні у ДОВІДКОВІЙ літературі, і широко ВІДОМІ [1, 2] Для визначення густини парової фази сумішей скраплених вуглеводневих газів (СВГ) широко застосовують розрахунковий спосіб Так, згідно з галузевим стандартом щодо розрахунків втрат газів під час здійснення технологічних операцій та зберігання, густину парової фази, що знаходиться в ємності в стані рівноваги з рідкою фазою при визначених температурі та надмірному тиску, розраховують за формулою [3, 4] Рп = 100 " Хі 1 1 Р' = де рп - густина парової фази суміші СВГ, Хі - масова частка і -го компонента в суміші СВГ, p. - густина парової фази і -го компонента в суміші СВГ, Я - КІЛЬКІСТЬ компонентів в суміші СВГ Відомий спосіб простий і зручний для застосування в разі наявності точних відомостей про склад суміші газів, наприклад, з паспортних даних або з іншої супроводжувальної документації цистерни для зберігання або перевезення газів Однак у тих випадках, коли необхідно визначити густину парів суміші СВГ невідомого складу, або при недостатній точності відомостей про масові концентрації и компонентів у паровій фазі, задача ускладнюється необхідністю вимірювання останніх, наприклад, за допомогою газохроматографа - складного і коштовного приладу, який до того ж є у наявності далеко не у всіх газопостачальних підприємствах Причому хроматографією досліджується рідка фаза суміші, ю (О (О ю 56615 яка за масовою концентрацією компонентів не є еквівалентною паровій фазі Крім того концентрація кожного компоненту суміші в паровій фазі залежить не тільки від його вмісту в рідкій фазі, але також і від інших чинників, перш за усе від температури, і одержані шляхом розрахунків дані мають значні похибки, величину яких неможливо визначити Таким чином, в умовах виробництва розрахунковий спосіб не завжди є простим та надійним при визначенні густини парової фази сумішей скраплених газів Для визначення густини рідких та твердих матеріалів широко застосовують методи, що ґрунтуються на вимірюванні маси відомого об'єму [5] Так, найбільш точним і близьким за технічною сутністю до способу, що пропонується, є лабораторний метод визначення густини рідини за допомогою пікнометра - скляної колби визначеної МІСТКОСТІ [6] Відомий спосіб включає такі операції визначення маси пікнометра (то) зважуванням на точних терезах, визначення маси пікнометра, що заповнений дистильованою водою (т с ), відбір проби рідини, яка досліджується і заповнення нею пікнометра, визначення маси пікнометра, що заповнений рідиною, яка досліджується (гтн) МІСТКІСТЬ пікнометра визначають за формулою v _ mt - m 0 Рв де рв - густина води при температурі досліду, а потім діленням значення маси рідини в заповненому пікнометрі (mt - mo) на МІСТКІСТЬ пікнометра V обчислюють гостину рідини при температурі досліду Відомим способом визначають густину нафти, рідких і твердих нафтопродуктів та їх сумішей з іншими продуктами Однак він є непридатним для визначення густини скраплених газів як в рідкій, так і в паровій фазі, тому що скраплені гази перебувають під надмірним тиском Завданням винаходу є створення простого, достатньо точного та зручного у виробничих умовах способу визначення густини насичених парів сумішей скраплених газів Поставлене завдання вирішено запропонованим способом визначення густини насичених парів суміші скраплених газів, що знаходяться в ємності під надмірним тиском, шляхом вимірювання маси відомого об'єму, який відрізняється тим, що пробовідбірник відомої МІСТКОСТІ наповнюють насиченими парами сполученням з паровою фазою у ємності, зважують заповнений парами герметично закритий пробовідбірник з наступними стравлюванням парів з пробовідбірника до зрівнювання тиску в ньому з атмосферним і подальшим зважуванням герметично закритого пробовідбірника, після чого розраховують густину насичених парів (рп) за формулою де V МІСТКІСТЬ пробовідбірника, Ратн - атмосферний тиск, Рн - надмірний тиск у ємності, іти - маса пробовідбірника, що заповнений парами під тиском Рн, то - маса пробовідбірника, що запевнений парами під тиском РаТн Наведені нижче конкретні приклади здійснювання винаходу та результати вимірювань (дивтабл) свідчать про те, що на основі і з використанням принципу вимірювання маси відомого об'єму створений новий спосіб визначення густини насичених парів сумішей скраплених газів, який дозволяє оперативно і з достатньою точністю проводити вимірювання в умовах виробництва в тому числі і в тих випадках, коли точний склад суміші є невідомим Таким чином, завдання винаходу виконано з досягненням необхідного технічного результату Для проведення вимірювань густини парів запропонованим способом можуть бути застосовані виготовлені зі сталі контейнери з двома запор-ними пристроями (вентилями), наприклад, стандартні пробовідбірники за ГОСТ 14921 -78 і газові балони з одним запірним вентилем за ГОСТ 15860-84 МІСТКІСТЮ приблизно 5 літрів МІСТКІСТЬ пробовідбірника з необхідною точністю визначають за результатами атестації державною метрологічною службою На кресленні (Фіг), ЩО додається, зображені варіанти схеми підключення до ємності, що вміщує суміш скраплених газів, пробовідбірника з одним запірним вентилем (варіант А) і пробовідбірника з двома запірними вентилями (варіант Б) для відбору насичених парів Нижче наведені конкретні приклади здійснювання винаходу Визначають густину насичених парів у цистерні для зберігання сумішей СВГ за допомогою (див креслення) двох варіантів пробовідбірників І пробовідбірника з одним запірним вентилем 2 (показаний у варіанті А схеми підключення) і пробовідбірника з двома запірними вентилями 2 і 3 (показаний у варіанті Б схеми підключення) Цистерна 4 має штуцер 5 для відбору парів з вентилем 5' і штуцер 6, для зливання рідкої фази з вентилем 6' Приклад 1 Склад суміші СВГ у цистерні за паспортними даними в % пропан - 60, бутан - 40, надмірний тиск у цистерні Рн = 0,1 МПа, температура 20°С, атмосферний тиск РаТн - 0,1 МПа Як пробовідбірник застосовують зварний сталевий балон з одним запірним вентилем МІСТКІСТЮ 0,00512м3 (за даними метрологічної атестації) і розрахований на тиск до 1,6МПа Спочатку пробовідбірник промивають рідкою фазою СВГ, для чого підключають його до патрубка 6 цистерни 4 і відкриваючи вентилі 2 і 6' заповнюють рідиною Потім при закритих вентилях 2 і 6' пробовідбірник від'єднують від патрубка 6 і підключають до патрубка 5 цистерни 4 (див 56615 варіант А схеми підключення) При відкритих вентилях 2 і 5' зливають рідину у цистерну І в такому положенні витримують ще декілька хвилин При цьому пробовідбірник сполучається з паровою фазою суміші СВГ і заповнюється парами до зрівнювання тиску в ньому з тиском у цистерні (Рн) Далі перекривають вентиль 5' І вентиль 2, забезпечуючи герметизацію пробовідбірника 1, від'єднують його від цистерни і зважуванням (з похибкою 0,1г) визначають масу заповненого парами пробовідбірника (гтн) Потім, відкривши вентиль 2, випускають основну частину парів СВГ у резервуар невипарених залишків, а решту в атмосферу до зрівнювання тиску у пробовідбірнику з атмосферним (РаТн) Закривши вентиль 2, визначають масу пробовідбірника, заповненого парами СВГ при атмосферному тиску (то) Густину парової фази суміші СВГ (рп) у кг/см визначають за формулою (3) Приклад 1а (порівняльний) Для суміші СВГ того ж складу, що і у прикладі І, і за тих же умов зберігання визначають густину насичених парів розрахунковим методом Для цього застосовують табличні дані про густину парової фази компонентів суміші [4] при Рн = 0,1Mnait=20°C густина парів пропану = 3,74кг/м3 густина парів бутану = 5,10кг/м3 За формулою (1) визначають розрахункове значення густини парів суміші СВГ Приклад 2 Проводять визначення густини насичених парів суміші СВГ у цистерні при температурі 25°С і надмірному тиску 0,1 МПа За паспортними даними, суміш СВГ має такий склад, % мас 55 пропану, 10 пропілену, 35 бутану Визначення густини суміші СВГ проводять за допомогою пробовідбірника, що описаний у прикладі 1, і в такому ж порядку, як у прикладі 1 Приклад 2а (порівняльний) Для визначення густини насичених парів суміші СВГ, склад якої і умови зберігання описані у прикладі 2, розрахунковим методом за допомогою довідкових таблиць [4] визначають густину парової фази компонентів суміші густина парів пропану = 3,67кг/м3 густіша парів пропілену = 3,46кг/м3 густина парів бутану = 5,01 кг/м3 За формулою (1) розраховують значення густини парів суміші СВГ Приклад З Визначають густину парів суміші СВГ в умовах відсутності даних про склад суміші Умови зберігання у цистерні температура 15°С, надмірний тиск у цистерні 0,1 МПа, атмосферний тиск 0,1 МПа Для проведення вимірювань застосовують пробовідбірник - контейнер з двома запорними вентилями, який розрахований на робочий тиск 1,6МПа, За результатами метрологічної атестації 3 МІСТКІСТЬ пробовідбірника складає 0,00512 м Для відбору парів сумішей СВГ пробовідбірник із закритими вентилями 2 і 3 приєднують до цистерни 4 як показано на кресленні (варіант Б) Відкривають послідовно вентиль 2, вентиль 5' і вентиль 3, який після витіснення повітря (я через 10 сек) закривають У такому стані сполучення пробовідбірника з паровою фазою у цистерні витримують 20 - 25 хвилин до зрівняння тиску у ньому з тиском у цистерні Заповнений парами СВГ контейнер після перекривання вентилів 5', 2 1 3 відокремлюють і зважують (з похибкою 0,1г) для визначення маси (ті) Потім, тримаючи контейнер вертикально, стравлюють пару через верхній вентиль у резервуар невипарених залишків, а решту - в атмосферу до зрівнювання тиску в контейнері з атмосферним Закривши верхній вентиль, пробовідбірник зважують для визначення маси (то) Густину парів суміші СВГ невідомого складу визначають за формулою (3) Визначити густину парів розрахунковим методом без попереднього КІЛЬКІСНОГО аналізу суміші неможливо Результати визначення маси заповненого пробовідбірника то і іти і густини парів суміші СВГ запропонованим способом за прикладами 1, 2, З наведені у таблиці, де для порівняння надані також дані про густину парів тих же сумішей, що одержані розрахунковим методом (порівняльні приклади 1а і 2а) Порівняння результатів показує, що одержані запропонованим способом дані про густину парів близькі до розрахункових значень Новим способом можна також визначити густину парів, коли дані про їх склад відсутні, або є неповними (приклад 3) Таблиця Прикладі Приклад 1а (порівн) Приклад 2 Приклад 2а (порівн) Приклад 3 Спосіб, що заявляється результати зважування густина парів, рп, пробовідбірника кг/м3 m-і, кг то, кг 4,0813 4,0704 4,27 4,0807 4,0702 4,09 4,0756 4,0678 3,07 Джерела інформації 1 Физико-химические свойства Відомий спосіб (розрахунковий) густина парів рп, кг/м3 4,19 4,02 Визначення неможливо индивидуальных углеводородов (рекомендуемые значения) под ред Татевского В М , М Гостопиздат, 1960 2 Сычев В В, Вассерман А А и др "Термодинамические свойства пропана (рекомендуемые значения), т , изд стандартов, 1989 3 ГСТУ 320 00149943 016-2000 Гази вуглеводні скраплені Методика розрахунку втрат Додаток А Визначення густини СВГ м Київ, 56615 8 Держнафтогазпром, 2000р 4 Зміна № 1 до ГОСТУ 320 00149943 0162000, м Київ, Держнафтогазпром, 2002 рік 5 С И Гаузнер, С С Кивилис, А П Осокина, А Н Павловський, Измерение массы, объема и плотности, М , изд стандартов, 1972 с 517 - 518, 6 ГОСТ 3900-85, Нефть и нефтепродукты, Методы определения плотности, М 1991 й 6 Г І Фіг. Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24