[发明专利]微型化双光束石油低温流动性能分析系统及方法

说明书

本发明涉及一种微型化双光束石油低温流动性能分析系统及方法。分析系统包括：样品池，为样品池提供低温环境的制冷单元，采集样品池内物质温度的温度传感器，激光光源，第一光电检测器，第二光电检测器，信号调理单元，串口通信电路，上位机；本发明相对于现有技术的进步在于：同时采集了透射信号和散射信号，能够减少不相关信号的干扰，准确的得到检测结果，并能对于是否为混合液体做出相应的判断。

技术领域：

本发明属于物理光学领域，涉及一种微型化双光束石油低温流动性能分析系统及方法。

石油流动性能的检测方法，具体为基于双光束方法测定石油液体在低温冷却过程中光学吸收和光学散射的变化，以此分析石油低温冷凝和结晶过程。

背景技术：

石油在规定条件下冷却，开始出现不同雾状或者结晶的时候，液体流动性能变差，随着温度进一步降低，石油逐步转化为固态。油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。油品没有明确的凝固温度，所谓“凝固”只是从整体看液面失去了流动性。凝点是柴油和润滑油的一项说明低温流动性的质量指标。其高低与油品的化学组成有关。馏分轻则凝点低，馏分重、含蜡高则凝点也高。通常以脱蜡或加降凝剂的方法来降低石油产品的凝点。脱蜡程度深则凝点也低。若脱蜡深度不能满足需要，可加适量的降凝剂。

当温度继续降低，石油样品将出现肉眼可见的微小晶粒，呈现不透明状，在结晶时，油品仍处于可流动的液体状态。冷却出现结晶后，再升温结晶消失的最低温度，称为冰点。不同种类、结构的烃类，其熔点也不相同。油品中所含大分子正构烷烃和芳烃的量增多时，其浊点、结晶点和冰点就会明显升高，则燃料的低温性能变差相对分子质量越大的油品，馏分越重，密度越大，熔点、沸点越高，结晶点越高，低温流动性变差。油品含水可使浊点、结晶点和冰点显著升高。

柴油低温流动性差，则会造成柴油不能顺畅地供往汽缸，严重时，甚至无法使车辆正常行驶。同时柴油的低温流动性能也与低温下的燃料储藏、运输等有着密切的关系。为保证柴油机的正常工作，柴油的凝点应比柴油机使用地区的风险率为10％的最低气温低4一5℃。

现有技术依据国家标准来分析石油的低温流动性，可以分别测定油品的浊点、凝固点和冰点，其检测原理是采用压缩机制冷，在冷浴中观察试样在透光条件下是否出现浑浊、结晶，并记录下出现异样时候的温度，测定过程时间长，重复冷却、观察次数多，测定结果分辨率低。也可以采用全自动分析仪器，但是通常仪器体积大，测量过程复杂，测试结果单一，不能全面评价石油冷却过程中低温流动性能。

发明内容：

本发明目的在于设计了一种微型化双光束光学检测装置，通过记录石油样品的吸收光和散射光的强度变化，记录并反应石油样品在冷却过程中的低温流动性能。

本发明的物理原理是：当光在均匀透明液体中传播时，光线将穿过透明液体而被光学检测器检测到，依据朗伯比尔定律，透射光的强度与入射光的强度成负指数关系，吸光度与溶液的消光系数成正比，当石油样品在规定条件下冷却，未出现浑浊和结晶的时候，因为其组分不变，吸光度也不变。反之，吸光度的变化意味着样品产生了异样，如冷凝、结晶等。由于冷却造成液体中出现的微小颗粒将使得入射到颗粒上的光发生散射和衍射，在垂直于入射面90度的方向放置光学检测器，记录该方向上的光的强度变化，它与样品中的颗粒大小、浓度及颗粒分布直接相关，信号越强，表明散射光越大，颗粒就越多，试样越浑浊或者结晶程度越高。所以当被检测样品为透明的液态时，透射光很强，而散射光很弱，而随着温度的降低，被检测样品中开始出现晶体，使得光一部分被吸收，一部分发生散射，随着样品中晶体的增多，散射光越来越强，而透射光越来越小，通过对光学信号的分析，及时反映被测试样的低温条件下的流动性能变化。具体技术方案如下：