专利名称：一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油工业的油气田环境保护技术领域，尤其是涉及一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置。
背景技术：
由于油类污染对生态和环境破坏性极强，随着原油和各种油类产品的使用和运输已成为现代生活不可分割的一部分，近年来因公海上的油船油罐泄漏、陆地油田井喷、输油管道腐蚀穿孔和第三方施工破坏等原因导致各种规模的溢油事件频发，给土壤、水体(地下水/地表水)、植物、海洋生物等生态环境带来严重污染，已引起公众极大的重视。为防止油品泄漏蔓延给环境带来的污染，在开发大量优良的吸油材料的同时，如何选择吸油性能好的材料应用到油品泄漏的应急处理中，材料吸油性评价方法的建立和评价装置的设计是关键。现有的吸油材料主要有三大类，即无机吸油材料，有机合成吸油材料和有机天然吸油材料。这些吸油材料通常是按使用环境、油品泄漏状况的不同而被加工成不同的形状，例如，水面溢油常用能浮于水面的片状吸油材料；输油管道穿孔漏油、储油罐泄漏常用颗粒吸油材料。颗粒吸油材料主要由天然矿物制作而成，它可广泛应用于油品泄漏处理中，其吸附性能高于吸油毡。颗粒吸油材料具有吸附量大、保油性好、吸油速度快、可再生性能好且成本低廉的特点。颗粒吸油材料吸油后其仍为固体，可收集后再生处理，是常备的溢油应急处理材料，广泛应用于可能产生溢油的各种场所。许多应急设施里都包括大量的吸油颗粒，并与其他相关应急设备组合成一套精巧的应急桶或应急盒，作为常备设施。如何选择吸油性能好的颗粒吸油材料，关 系到能否减小泄漏油品污染范围、降低环境风险的重要问题。因此，评价方法和评价装置对于选择吸油性能好的颗粒吸油材料起到极为重要的作用。然而，目前对吸附材料吸油性能评价主要靠估算和目测，其存在有误差大，主观经验性强，规范性差，不易推广使用等缺陷，特别是对于吸油材料的吸附速率的测定，尚未出现有相应测试评价装置。因此，急需研发一种可测定瞬时吸油速率和不同时间吸油量的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，以满足选择出吸油性能较佳的颗粒吸油材料的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可测定瞬时吸油速率、不同时间吸油量和最终的饱和吸附量的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，该评价装置可大幅度提高吸油参数测量精度，易于广泛推广使用。为达到上述目的，本发明提供了一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置，包括竖直设置的吸附管柱，所述吸附管柱具有上端口和下端口，在所述上端口上设有具有进油口的顶盖，在所述下端口上设有具有出油口的底盖；挡油组板，设于所述吸附管柱内，所述吸附管柱通过所述挡油组板分隔为上部的储油区和下部的吸附区，所述挡油组板由对称叠置且呈圆盘状的上挡板和下挡板构成，所述上挡板与所述下挡板设有相对位的导油孔，且所述上挡板与所述下挡板能绕其中心轴方向相对转动；集油容器，通过排油管与所述吸附管柱下端的底盖的出油口相连接。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，在所述上挡板和所述下挡板上开设有中心孔，一控制杆由所述吸附管柱的上端口伸入所述吸附管柱内，并插接于所述中心孔内，所述控制杆驱动所述上挡板和所述下挡板两者之一绕其中心轴方向转动。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，所述下挡板通过穿设于所述吸附管柱的管壁上的螺栓固定于所述吸附管柱的内壁上，所述上挡板能转动的设置在所述吸附管柱内，所述控制杆穿过所述上挡板的中心孔并与所述上挡板固定连接，所述控制杆的下端在所述下挡板的中心孔内转动。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，所述控制杆的上端伸出所述吸附管柱，在所述控制杆的伸出端连接有驱动所述控制杆转动的手柄。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，所述控制杆的下端延伸出所述下挡板，所述控制杆的延伸端与一螺母螺纹连接。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，在所述上挡板和所述下挡板的表面分别沿周向均匀开设有多个所述导油孔。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，所述颗粒吸附材料吸油性能评价装置还包括封闭的水加温容器，在所述水加温容器内设有温控器，所述吸附管柱由所述水加温容器上表面的插孔插入所述水加温容器内，且所述吸附管柱的储油区的至少一部分区域位于所述水加温容器内。如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，在所述吸附管柱的储油区外部的管壁上套固有卡箍，所述卡箍与所述水加温容器的上端面相抵接。
如上所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其中，所述吸附管柱为具有刻度标识的吸附管柱。与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点:1.准确度高:应急吸附剂重点要考察其对油品的吸附速率，特别是初始吸附速率，本发明设计保证了油与吸附剂在记时开始时二者平稳快速接触，避免了高空倒油，油在重力作用下对吸附剂的冲击而导致初始速率不能准确测定的弊端；不同时间的吸油量和最终的饱和吸油量可通过记录吸附管柱上层油量的减少和观查排油管第一滴油流出而知。2.可靠性高:本发明模拟现场油品泄漏实际情况，进行动态下的吸附性能评价，使测定的数据真实可靠。本发明中两块挡油板导油孔对齐和导油孔通过控制杆可互成个一定角度的设计，使吸附管柱上部油相和下部吸附剂固相按实验需要成分隔状态或连通状态，使测定的吸附速度和吸附量准确可靠，为成品油泄漏应急吸附材料的选择提供数据支持。3.方便适用:本发明的吸附管柱带刻度方便直接读取，本发明具有恒温水加温容器，评价时可模拟溢油事故现场不同的环境温度。4.体积小:本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置体积小巧，方便携带，适用性强。5.结构简单，操作方便:本发明结构简单，加工安装方便，仅需一人即可独立操作使用。
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。图1为本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置实施例一的结构示意图；图2为本发明的控制杆的结构示意图；图3为本发明的挡油组板的上挡板的结构示意图；图4为本发明的挡油组板的下挡板的结构示意图；图5为本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置实施例二的结构示意图。
附图标记说明:1-吸附管柱；11_储油区；12_吸附区；2_顶盖；3_底盖；4-挡油组板；41_上挡板；42_下挡板；43_导油孔；44_中心孔；5-集油容器；6_控制杆；61_手柄；62_螺母；7-水加温容器；71_温控器；8_排油管；9-螺栓；10_卡箍；100-支架。
具体实施例方式结合附图和本发明具体实施方式
的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式
，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。实施例一:请参考图1至图4，分别为本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置实施例一的结构示意图；本发明的控制杆的结构示意图；本发明的挡油组板的上挡板的结构示意图；本发明的挡油组板的下挡板的结构示意图。如图所示，本发明提出了一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置，包括吸附管柱1、挡油组板4、集油容器5、控制杆6、水加温容器7。如图1所示，吸附管柱I具有刻度标识且竖直设置，吸附管柱I具有上端口和下端口，在吸附管柱I上端口上设有具有进油口的顶盖2，顶盖2用于密封吸附管柱I上端口，在吸附管柱I下端口上设有具有出油口的底盖3，底盖3用于密封吸附管柱I下端口。挡油组板4沿横截面方向设于吸附管柱I内，使得吸附管柱I被分隔为上部的储油区11和下部的吸附区12，储油区11用于容置油品，吸附区12用于容置待测吸附材料。挡油组板4由对称叠置且呈圆盘状的上挡板41和下挡板42构成，上挡板41与下挡板42的表面上均设有导油孔43 (如图3、4所示)，上挡板41的导油孔43与下挡板42的导油孔43对位设置，且上挡板41与下挡板42能绕其中心轴方向相对转动。这样，当吸油性能评价装置处于非检测状态时，上挡板41的导油孔43与下挡板42的导油孔43相交错，挡油组板4使得吸附管柱I的储油区11与吸附区12相分隔，保证储油区11的油品不会流入吸附区12。当需要进行检测时，相对转动上挡板41与下挡板42，使得上挡板41的导油孔43与下挡板42的导油孔43相对位，形成贯通的导油通道，使得储油区11内存放的油品能够通过该导油通道导入至吸附区12内并与颗粒吸附材料相结合。在吸附管柱I下端的底盖3的出油口处通过排油管8连接有集油容器5，当颗粒吸附材料吸油量饱和后，油品通过排油管8排泄至集油容器5。通过本发明的颗粒吸附材料吸油性能评价装置可测定颗粒吸油材料的瞬时吸油速率、不同时间的吸油量和最终的饱和吸附量，对优选出好的颗粒吸油材料有重要作用。本发明具有测量精度高、可靠性高、体积小、结构简单、操作方便等优点。请一并参看图1和图2，在本发明中，在上挡板41和下挡板42上均开设有中心孔44(如图3、图4)，控制杆6由吸附管柱I的上端口伸入吸附管柱I内，控制杆6插接于中心孔44内，上挡板41能转动的设置在吸附管柱I内，控制杆6与上挡板41的中心孔44固定连接，且控制杆6的下端能够在下挡板42的中心孔44内转动，在本实施例中，控制杆6的下端与下挡板42的中心孔44螺纹连接，而下挡板42通过穿设于吸附管柱I的管壁上的螺栓9固定于吸附管柱I的内壁上，这样，当控制杆6转动时，带动上挡板41转动，而下挡板42保持不动，上挡板41与下挡板42相对转动一定角度，使得上挡板41的导油孔43与下挡板42的导油孔43相对位，形成贯通的导油通道。当然，控制杆6也可以驱动下挡板绕其中心轴方向转动。作为另一可选的实施例，上挡板41与吸附管柱I的管壁固接，控制杆6能在上挡板41的中心孔44内转动；而下挡板42能转动地设置于吸附管柱I内，控制杆6的下端与下挡板42的中心孔44固接，这样，下挡板42随控制杆6转动而转动，实现上挡板41的导油孔43与下挡板42的导油孔43的对位。如图3、图4所示，在上挡板41和下挡板42的表面分别沿周向均匀开设有多个导油孔43，从而在上挡板41和下挡板42的导油孔43相互对位时，形成沿周向均匀布设的多条导流通道，使得储油区11内的油品能够快速均匀地流入吸附区12，有利于提高测量效率和评价准确度。进一步的，如图1所示，控制杆6的上端伸出吸附管柱1，在控制杆6的伸出端连接有手柄61，用于驱动控制杆6转动。
进一步的，如图1所示，控制杆6的下端延伸出下挡板42，控制杆6的延伸端与螺母62螺纹连接，起到限制控制杆6上移的作用。进一步的，如图1所示，当储油区11储存有粘稠度较高的原油时，为了提高检测效率，在吸附管柱I的外部设有水加温容器7，用于对原油进行适当的加热。具体地讲，在水加温容器7内设有温控器71，用于加温和控制温度，吸附管柱I由水加温容器7上表面的插孔插入水加温容器7内，且吸附管柱I的储油区11的至少一部分区域位于水加温容器7内。这样，储油区11中的原油被加热后，流动性增强，从而提高了检测效率，实现对颗粒吸附剂对原油的吸附性能的评价。当然，检测使用的油品为柴油时，由于稀油流动性较强，可关闭水加温容器7使其不进行加热，装置也可实现对颗粒吸附剂对柴油的吸附性能的评价。进一步的，为了使吸附管柱I与水加温容器7相对固定，如图1所示，在吸附管柱I的储油区11外部的管壁上套固有卡箍10，卡箍10与水加温容器7的上端面相抵接。本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置的主要参数为:吸附柱高度:618_吸附柱直径:夕卜径60mm,内径50mm水浴槽有效容积:长600_X宽230mm X高430_ = 59.34L
温度控制器功率:2000W温控范围:室温 80°C控制杆直径:10mm控制杆长度:478mm本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置利用控制杆下端连接的挡油组板，将吸附管柱分成上下两部分，上部分装入待吸附的油品，下部分装入颗粒吸附材料。评价实验开始时，转动控制杆上端的手柄，使连接在控制杆的上挡油板旋转一定角度(下挡板在实验前已用螺丝固定好)，此时两挡油板上的所有导油孔正好对齐，吸附管柱上部的油品通过挡油组板上的导流通道下流与吸附剂接触，通过记录不同时间吸附柱内油品油面下降刻度，计算吸附速率和吸附量，待吸附剂被油品全部浸透，吸附管柱下端排油管流出第一滴油时，表明吸附已饱和，记录时间和吸附管柱内油面刻度，计算饱和吸附量。在使用时，本实施例采用如下步骤:步骤1:在已准确称量的干燥烧杯中加入经105°C烘干的颗粒吸附剂，称量，记录下烧杯和吸附剂合计重量为Wl ；步骤2:从水加温容器7中取出吸附管柱1，在吸附管柱底盖3中垫上过滤网，然后将吸附管柱底盖3盖在吸附管柱I底部并旋紧；步骤3:由吸附管柱I顶端向其内填充一定量来自步骤I的颗粒吸附剂，颗粒吸附剂填充高度至挡油板底部的螺栓9处，并轻轻震动吸附管柱1，使吸附管柱I内吸附剂颗粒间孔隙分布均匀。称量烧杯和 余下吸附剂合计重量为W2，吸附管柱I内填充吸附剂量W3 =W1-W2 ；步骤4:控制杆I与两个相同规格的挡油板3连接拧紧，使上下挡油板的导油孔43对齐，并用螺母62固定；步骤5:将连接好挡油板的控制杆I插入吸附管柱I中，使下挡板正好与吸附剂接触，然后用螺栓9将下挡板42卡紧使其不能转动；步骤6:旋紧吸附管柱I顶端顶盖2，转动控制杆6的手柄61，使上挡板转动45度，此时上、下挡板的导油孔43互成45度角，上、下挡板的导油孔43均被封住，此时吸附管柱I上部储油区11与下部吸附区12完全隔开，上下两区域不连通；步骤7:将装好吸附剂的吸附管柱I放入水加温容器7中，利用卡箍10固定吸附管柱1，连接好吸附管柱I底部的排油管8，并将其插入集油容器5中；步骤8:将一定量原油通过吸附管柱I的顶盖2的进油口倒入吸附管柱I内；步骤9:通过水阀向水加温容器7加蒸馏水至水加温容器7上端盖板以下一厘米左右，停止加水；调节温控器71控制水温达到所需温度30°C 50°C ；步骤10:记录吸附管柱I内油面刻度，转动控制杆6的手柄61使上挡板41转动45度，这时上下挡板的导油孔43对齐，原油通过导油孔43下流，在转动控制杆I手柄61时，同时记时，并记录不同时间吸附管柱I内原油液面下降刻度，待吸附管柱I下端排油管8流出第一滴原油时，记录时间和吸附管柱I内油面刻度；步骤11:通过以上测试，可计算出颗料粒吸附剂对原油的瞬时吸附速率和不同时间的吸附量以及饱和吸附量，并对所选用吸油材料的吸油性能进行评价。实施例二
请参考图5，为本发明实施例二的结构示意图。在本实施例中与实施例一相同的部件，采用相同的标号。如图5所示，本发明实施例二的主要结构、工作原理和有益效果与实施例一相同，在此不再赘述。其不同之处仅在于，实施例二未设置水加温容器，当检测使用的油品为柴油时，可不必进行加热，因此装置去除了水加温容器。而为了使装置固定，设置了支架100，吸附管柱I由支架100的插孔插入,通过卡箍10与支架100配合固定。在使用时，本实施例二采用如下步骤:步骤1:在已准确称量的干燥烧杯中加入经105°C烘干的颗粒吸附剂，称量，记录下烧杯和吸附剂合计重量为Wi ；步骤2:从水加温容器7中取出吸附管柱1，在吸附管柱I的底盖3中垫上过滤网，然后将吸附管柱I的底盖3盖在吸附管柱I底部并旋紧；步骤3:从吸附管柱I顶端向其内填充一定量来自步骤I的颗粒吸附剂，颗粒吸附剂填充高度至螺栓9处，并轻轻震动吸附柱，使吸附管柱I内吸附剂颗粒间孔隙分布均匀。称量烧杯和余下吸附剂合计重量为W2，吸附管柱I内填充吸附剂量W3 = W1-W2 ；步骤4:控制杆6与两个相同尺寸规格的挡油板41、42连接拧紧，使上、下挡板的导油孔43对齐，并用螺母61固定；步骤5:将连 接挡油组板4的控制杆6插入吸附管柱I中，使下挡板42正好与吸附剂接触，然后用螺栓9将下挡板42卡紧使其不能转动；步骤6:旋紧吸附管柱I顶端顶盖2，转动控制杆6的手柄61，使上挡板41转动45度，此时上、下挡板的导油孔43互成45度角，上、下挡板的导油孔43均被堵住，此时寸吸附管柱I上部储油区11与下部吸附区12完全隔开，上下两区域不连通；步骤7:将装好吸附剂的吸附管柱I放入水加温容器7中，利用卡箍10固定吸附管柱1，连接好吸附管柱I底部的排油管8，并将其插入集油容器5中；步骤8:将一定量原油通过吸附管柱I的顶盖2的进油口倒入吸附管柱I内；步骤9:记录吸附管柱I内油面刻度，转动控制杆6的手柄61使上挡板41转动45度，这时上下挡板的导油孔43对齐，原油通过导油孔43下流，在转动控制杆I手柄61时，同时记时，并记录不同时间吸附管柱I内原油液面下降刻度，待吸附管柱I下端排油管8流出第一滴原油时，记录时间和吸附管柱I内油面刻度；步骤10:通过以上测试，可计算出颗料粒吸附剂对原油的瞬时吸附速率和不同时间的吸附量以及饱和吸附量，并对所选用吸油材料的吸油性能进行评价。综上所示，本发明具有以下优点及有益效果:1.准确度高:应急吸附剂重点要考察其对油品的吸附速率，特别是初始吸附速率，本发明设计保证了油与吸附剂在记时开始时二者平稳快速接触，避免了高空倒油，油在重力作用下对吸附剂的冲击而导致初始速率不能准确测定的弊端；不同时间的吸油量和最终的饱和吸油量可通过记录吸附管柱上层油量的减少和观查排油管第一滴油流出而知。2.可靠性高:本发明模拟现场油品泄漏实际情况，进行动态下的吸附性能评价，使测定的数据真实可靠。本发明中两块挡油板导油孔对齐和导油孔通过控制杆可互成个一定角度的设计，使吸附管柱上部油相和下部吸附剂固相按实验需要成分隔状态或连通状态，使测定的吸附速度和吸附量准确可靠，为成品油泄漏应急吸附材料的选择提供数据支持。3.方便适用:本发明的吸附管柱带刻度方便直接读取，本发明具有恒温水加温容器，评价时可模拟溢油事故现场不同的环境温度。4.体积小:本发明颗粒吸附材料吸油性能评价装置体积小巧，方便携带，适用性强。5.结构简单，操作方便:本发明结构简单，加工安装方便，仅需一人即可独立操作使用。针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。·
权利要求
1.一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述颗粒吸附材料吸油性能评价装置包括: 竖直设置的吸附管柱，所述吸附管柱具有上端口和下端口，在所述上端口上设有具有进油口的顶盖，在所述下端口上设有具有出油口的底盖； 挡油组板，设于所述吸附管柱内，所述吸附管柱通过所述挡油组板分隔为上部的储油区和下部的吸附区，所述挡油组板由对称叠置且呈圆盘状的上挡板和下挡板构成，所述上挡板与所述下挡板设有相对位的导油孔，且所述上挡板与所述下挡板能绕其中心轴方向相对转动； 集油容器，通过排油管与所述吸附管柱下端的底盖的出油口相连接。
2.如权利要求1所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，在所述上挡板和所述下挡板上开设有中心孔，一控制杆由所述吸附管柱的上端口伸入所述吸附管柱内，并插接于所述中心孔内，所述控制杆驱动所述上挡板和所述下挡板两者之一绕其中心轴方向转动。
3.如权利要求2所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述下挡板通过穿设于所述吸附管柱的管壁上的螺栓固定于所述吸附管柱的内壁上，所述上挡板能转动的设置在所述吸附管柱内，所述控制杆穿过所述上挡板的中心孔并与所述上挡板固定连接，所述控制杆的下端在所述下挡板的中心孔内转动。
4.如权利要求3所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述控制杆的上端伸出所述吸附管柱，在所述控制杆的伸出端连接有驱动所述控制杆转动的手柄。
5.如权利要求3所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述控制杆的下端延伸出所述下挡板，所述控制杆的延伸端与一螺母螺纹连接。
6.如权利要求1所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，在所述上挡板和所述下挡板的表面分别沿周向均匀开设有多个所述导油孔。
7.如权利要求1至6中任一项所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述颗粒吸附材料吸油性能评价装置还包括封闭的水加温容器，在所述水加温容器内设有温控器，所述吸附管柱由所述水加温容器上表面的插孔插入所述水加温容器内，且所述吸附管柱的储油区的至少一部分区域位于所述水加温容器内。
8.如权利要求1所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，在所述吸附管柱的储油区外部的管壁上套固有卡箍，所述卡箍与所述水加温容器的上端面相抵接。
9.如权利要求1所述的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，其特征在于，所述吸附管柱为具有刻度标识的吸附管柱。
全文摘要
本发明公开了一种颗粒吸附材料吸油性能评价装置，包括竖直设置的吸附管柱，吸附管柱具有上端口和下端口，在上端口上设有具有进油口的顶盖，在下端口上设有具有出油口的底盖；挡油组板设于吸附管柱内，吸附管柱通过挡油组板分隔为上部的储油区和下部的吸附区，挡油组板由对称叠置且呈圆盘状的上挡板和下挡板构成，上挡板与下挡板设有相对位的导油孔，且上挡板与下挡板能绕其中心轴方向相对转动；集油容器，通过排油管与所述吸附管柱下端的底盖的出油口相连接。本发明可测定瞬时吸油速率、不同时间吸油量和最终的饱和吸附量的颗粒吸附材料吸油性能评价装置，该评价装置可大幅度提高吸油参数测量精度，易于广泛推广使用。
文档编号G01N15/00GK103245598SQ201310115628
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者邓皓, 王蓉沙, 张明栋, 任雯, 岳勇, 谢水祥, 刘鹏, 刘晓辉, 孙静文, 程泽生 申请人:中国石油天然气股份有限公司