專(zhuān)利名稱(chēng)：：成品油管道輸送中混油界面的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明為混油界面的檢測(cè)方法，具體地說(shuō)，是一種管道輸送油品過(guò)程中產(chǎn)生的混油界面的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
：目前，成品油管道輸送已經(jīng)或正在替代成品油鐵路和公路運(yùn)輸，成為成品油運(yùn)輸?shù)闹髁?。多種油品順序輸送是用一條管道采用分批交替或順序輸送不同種類(lèi)的油品，既可交替輸送汽油、煤油、柴油等不同種類(lèi)的成品油，也可交替輸送各種原油、成品油和各種化工產(chǎn)品，從而大大提高管道的利用率。成品油管道作為先進(jìn)的運(yùn)輸方式，不僅具有進(jìn)一步減少環(huán)境污染，緩解運(yùn)輸壓力，提高運(yùn)輸安全系數(shù)的作用，而且具有鐵路、公路、水路等其他方式無(wú)法比擬的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，如管道輸送油品損耗低，只有萬(wàn)分之五，而鐵路運(yùn)輸損耗率是其兩倍，且管道運(yùn)輸費(fèi)用明顯低于鐵路運(yùn)輸，管道項(xiàng)目在保證內(nèi)部收益率12%的基礎(chǔ)上，比鐵路運(yùn)輸費(fèi)用節(jié)約45.7%，成品油可以從產(chǎn)地直接輸送到消費(fèi)地，大大減少轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)。與鐵路相比，管道運(yùn)輸能耗可節(jié)約40%，人力節(jié)省一半，運(yùn)輸成本大幅降低。成品油管道輸送通常采用順序輸送的方法，也就是一種油品跟在另一種油品的后面分批輸送。油品在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)擴(kuò)散，兩種油品交替處會(huì)形成混油段。通常這個(gè)混油段從開(kāi)始出現(xiàn)到最后消失會(huì)持續(xù)半個(gè)小時(shí)左右，為保證油品質(zhì)量，必須精確測(cè)量油品之間界面的位置，進(jìn)行混油切割操作，尤其不能讓低質(zhì)量的油品混入高質(zhì)量的油品中，從而降低其質(zhì)量。在成品油管道輸送油品時(shí)，通常用界面檢測(cè)的方式對(duì)混油段進(jìn)行檢測(cè)。界面檢測(cè)的方法有很多，大致分為標(biāo)示法(如熒光、色素染料和放射性標(biāo)記等)和特性測(cè)量法(如密度、介電常數(shù)和超聲波等)兩類(lèi)，其中采用特性測(cè)量法居多，尤以密度測(cè)量法最多。由于油品特性的千差萬(wàn)別，這些檢測(cè)方法往往難以精確地測(cè)定所有油品的界面，一旦發(fā)生誤差，將會(huì)造成重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。因此非常有必要利用當(dāng)代先進(jìn)的分析技術(shù)開(kāi)發(fā)一種快速有效的混油界面檢測(cè)系統(tǒng)。"油氣儲(chǔ)運(yùn)"第23巻第12期P5557頁(yè)公開(kāi)的"光學(xué)界面探測(cè)儀在成品油管道上的應(yīng)用"指出可用光纖探頭及光譜原理測(cè)定管道內(nèi)所輸產(chǎn)品界面的變化，并與用密度計(jì)檢測(cè)界面的方法進(jìn)行了對(duì)比，討論了油品輸送順序、雜質(zhì)和油罐切換對(duì)光學(xué)界面探測(cè)值的影響，但未指出探測(cè)混油界面所用光的種類(lèi)。上世紀(jì)90年代以來(lái)，在激光、光纖、微電子、計(jì)算機(jī)和化學(xué)計(jì)量學(xué)(Chemometrics)等與光譜和波譜儀器相關(guān)新技術(shù)不斷發(fā)展的帶動(dòng)下，出現(xiàn)了許多新型的光譜和波譜類(lèi)過(guò)程分析儀器，如紅外、近紅外、拉曼以及核磁共振等，使得原來(lái)只能在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行物質(zhì)成分分析的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大的分析儀器也能用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)在線分析。尤其是在線近紅外光譜(NIR)分析技術(shù)，因其具有儀器較為簡(jiǎn)單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類(lèi)樣品(液體、粘稠體、涂層、粉末和固體)分析、多組分多通道同時(shí)測(cè)定等特點(diǎn)，成為應(yīng)用較廣的在線分析儀表。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種成品油管道輸送過(guò)程中的混油界面檢測(cè)方法，該法用近紅外光譜對(duì)成品油管道混油界面進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，可快速、有效地判別管道輸送油品的種類(lèi)。本發(fā)明提供的成品油管道輸送混油界面的檢測(cè)方法，包括以一定的時(shí)間間隔連續(xù)采集成品油管道中的油樣，用近紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)定，對(duì)第i次測(cè)定得到的油樣紅外光譜進(jìn)行微分處理，取波長(zhǎng)為904.8907.8nm處的吸光度Ai，與正戊烷近紅外光譜經(jīng)微分處理后在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)得到的吸光度A。進(jìn)行差譜計(jì)算，差譜值&為A。-Ai，由&值判斷油品的類(lèi)型。本發(fā)明用近紅外光譜檢測(cè)管輸油的混油界面，按照一定的時(shí)間間隔連續(xù)地檢測(cè)管道油品在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度，由差譜值判斷油品的類(lèi)型，再結(jié)合界面狀態(tài)參數(shù)判斷流經(jīng)檢測(cè)點(diǎn)的油品是否為同一標(biāo)號(hào)油品。本發(fā)明方法可快速監(jiān)測(cè)管道中的混油界面，及時(shí)進(jìn)行混油切割操作，提高管輸油品的輸送質(zhì)量。具體實(shí)施例方式近紅外光(NIR)是介于紫外可見(jiàn)光(UV-Vis)和中紅外光(MIR)之間的電磁波，其波長(zhǎng)范圍為7802526nm，又分為短波(7801100nm)和長(zhǎng)波(11002526nm)近紅外兩個(gè)區(qū)域。NIR光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，反映的是含氫基團(tuán)X-H(X二C、N、0)振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同基團(tuán)(如甲基、亞甲基、苯環(huán)等)或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(zhǎng)與強(qiáng)度都有明顯差別，NIR光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息，非常適合用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)如石化產(chǎn)品的定性(不同油品種類(lèi)的辨識(shí))和定量(物化參數(shù)如辛烷值、密度和組成等)的分析測(cè)量。本發(fā)明方法通過(guò)不間斷地對(duì)管輸?shù)挠推吩谔囟úㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)樣品與參考樣品的吸光度差值確定油品類(lèi)型，及時(shí)地判斷混油界面。該法快速、便捷，可對(duì)管輸油品進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)。本發(fā)明方法用于近紅外光譜采樣測(cè)量的附件既可以是并聯(lián)在成品油管道中的樣品池，又可以是插入管道里的光纖探頭。在實(shí)際操作過(guò)程中，優(yōu)選通過(guò)插入光纖探頭的方式采集樣品的近紅外光譜，所測(cè)近紅外光譜是經(jīng)過(guò)微分處理的近紅外光譜，微分處理的方式可為一階微分也可以是二階微分，優(yōu)選對(duì)得到的近紅外光譜進(jìn)行二階微分處理。本發(fā)明方法選擇正戊烷為參考樣品，測(cè)定其近紅外光譜，并進(jìn)行二階微分處理，記錄其在波長(zhǎng)為904.8907.8nm、優(yōu)選907nm處(主要體現(xiàn)甲基C-H的吸收位置)的吸光度A。，A。為參考樣品的吸光度。以一定的時(shí)間間隔連續(xù)測(cè)定成品油管道里的油品樣品的近紅外光譜，進(jìn)行二階微分處理后，取其在904.8907.8nm、優(yōu)選907nm處的吸光度進(jìn)行差譜計(jì)算，得到差譜結(jié)果R，R為每次測(cè)定樣品的吸光度與參考樣品的吸光度的差值，即第i次測(cè)量的差譜&=A。-Ai，由差譜結(jié)果R來(lái)判斷成品油管道里所輸送的油品類(lèi)型，所述的油品類(lèi)型在這里是指不同標(biāo)號(hào)油品的混油或同一標(biāo)號(hào)的油品。本發(fā)明進(jìn)行管道油品近紅外檢測(cè)的時(shí)間間隔優(yōu)選0.55.0分鐘，更優(yōu)選0.52.0分鐘。測(cè)定的成品油優(yōu)選汽油或柴油。本發(fā)明通過(guò)界面狀態(tài)參數(shù)M判斷成品油管道中輸送油品是否發(fā)生明顯變化，即是否為同一種標(biāo)號(hào)的油品。界面狀態(tài)參數(shù)M為兩次測(cè)定所得R值的差，第i次測(cè)量所得的Mi=Ri+1-Ri，Ri+1為第i+1次測(cè)得的樣品的近紅外光譜經(jīng)微分處理后在上述波長(zhǎng)范圍的吸光度。界面狀態(tài)參數(shù)M為油品純度的判斷依據(jù)。當(dāng)M〈1X10—5，為同一標(biāo)號(hào)油品，M^1X10—5，則不是同一種標(biāo)號(hào)的油品。具體油品的判斷方法如下當(dāng)7.0X10—5<&<7.2X10—5，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為90#汽油；當(dāng)8.0X10—5《&<9.0X10—5，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為93#汽油。當(dāng)7.2X10—5《&<8.OX10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為90#汽油和93#汽油的混油，即管道中油品正處于90#成品汽油和93#成品汽油切換過(guò)程中形成的混油。當(dāng)&>11.0X10—s，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為97#汽油。當(dāng)9.0X10—5《&《11.0X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為97#汽油和93#汽油的混油，即管道中油品正處于93#成品汽油和97#成品汽油切換過(guò)程中形成的混油。當(dāng)&<-1.1X10—5，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為0#柴油。當(dāng)-1.IX10—5《&《7.0X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為0#柴油與90#汽油的混油，即管道中油品正處于0#柴油與90#汽油切換過(guò)程中形成的混油段。本發(fā)明方法適用于管輸成品油，尤其是不同標(biāo)號(hào)的成品汽油和柴油之間進(jìn)行切換操作時(shí)的混油界面的實(shí)時(shí)檢測(cè)。下面通過(guò)實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。采用海洋光學(xué)的USB2000微型光纖光譜儀，通過(guò)50m光纖測(cè)量管輸油品的近紅外光譜，測(cè)量間隔時(shí)間為l分鐘。對(duì)下述四種情況的混油段進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)例1向輸油管道中先輸送93#汽油，接著再輸送90#汽油，每間隔一分鐘，對(duì)管輸油品進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)，測(cè)量其在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度，與正戊烷在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度進(jìn)行對(duì)比，由每次測(cè)定的差譜和界面參數(shù)值判斷混油界面，對(duì)混油段進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)例2向輸油管道中先輸送90#汽油，接著再輸送93#汽油，每間隔一分鐘，對(duì)管輸油品進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)，測(cè)量其在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度，與正戊烷在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度進(jìn)行對(duì)比，由每次測(cè)定的差譜和界面參數(shù)值判斷混油界面，對(duì)混油段進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)例3向輸油管道中先輸送93#汽油，接著再輸送97#汽油，每間隔一分鐘，對(duì)管輸油品進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)，測(cè)量其在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度，與正戊烷在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度進(jìn)行對(duì)比，由每次測(cè)定的差譜和界面參數(shù)值判斷混油界面，對(duì)混油段進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。表3檢測(cè)次數(shù)沖企測(cè)時(shí)間，min差譜結(jié)果R,(xl(T5)界面狀態(tài)參數(shù)M,(xl。-7)識(shí)別結(jié)果11謹(jǐn)93#成品汽油228.10293#成品汽油338.12293#成品汽油448.07-593#成品汽油558.10393#成品汽油8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)例4向輸油管道中先輸送90#汽油，接著再輸送0#柴油，每間隔一分鐘，對(duì)管輸油品進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)，測(cè)量其在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度，與正戊烷在907nm處經(jīng)二階微分處理得到的吸光度進(jìn)行對(duì)比，由每次測(cè)定的差譜和界面參數(shù)值判斷混油界面，對(duì)混油段進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求一種成品油管道輸送中混油界面的檢測(cè)方法，包括以一定的時(shí)間間隔連續(xù)采集成品油管道中的油樣，用近紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)定，對(duì)第i次測(cè)定得到的油樣近紅外光譜進(jìn)行微分處理，取波長(zhǎng)為904.8～907.8nm處的吸光度Ai，與正戊烷近紅外光譜經(jīng)微分處理后在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)得到的吸光度A0進(jìn)行差譜計(jì)算，差譜值Ri為A0-Ai，由Ri值判斷油品的類(lèi)型。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的時(shí)間間隔為0.55.0分鐘，所述的微分處理為一階微分處理或二階微分處理。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計(jì)算第i次測(cè)定的界面狀態(tài)參數(shù)Mi，Mi=Ri+1-Ri，通過(guò)Mi的數(shù)值確定測(cè)定的油樣是否為同一種標(biāo)號(hào)的油品。4.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于當(dāng)7.OX10—5<&<7.2X10—5，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為90#汽油；當(dāng)`8.0X10—5《&<9.0X10—5，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為93#汽油。5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)7.2X10—5《&<8.OX10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為90#汽油和93#汽油的混油。6.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于當(dāng)&>11.0X10—s，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為97#汽油。7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)9.0X10—5《&《11.0X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為97#汽油和93#汽油的混油。8.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于當(dāng)&<-1.1X10—s，并且界面狀態(tài)參數(shù)Mi<1X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為0#柴油。9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)-1.IX10—5《&《7.0X10—5時(shí)，測(cè)定的油樣為0#柴油與90#汽油的混油。10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的成品油為汽油或柴油。11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用紅外光譜測(cè)定油樣的波長(zhǎng)為907nm。全文摘要一種成品油管道混油界面的檢測(cè)方法，包括以一定的時(shí)間間隔連續(xù)采集成品油管道中的油樣，用近紅外光譜測(cè)定其在波長(zhǎng)為904.8～907.8nm處的吸光度Ai，與正戊烷在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)得的近紅外吸光度A0進(jìn)行差譜計(jì)算，差譜值Ri為A0-Ai，由Ri值判斷混油界面。該法可實(shí)時(shí)監(jiān)控管輸油品的混油界面，及時(shí)進(jìn)行混油切割，保證管輸油品的質(zhì)量。文檔編號(hào)G01N21/35GK101788466SQ20091007753公開(kāi)日2010年7月28日申請(qǐng)日期2009年1月22日優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日發(fā)明者褚小立,許育鵬,陸婉珍申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院