Алексей Анатольевич Маргун — канд. техн. наук; факультет cистем управления и робототехники; доцент
Санкт-Петербург
Alexey A. Margun — PhD; Faculty of Control Systems and Robotics; Associate Professor
St. Petersburg
Сергей Михайлович Власов — канд. техн. наук, доцент; факультет систем управления и робототехники; доцент
Санкт-Петербург
Sergey M. Vlasov — PhD, Associate Professor; Faculty of Control Systems and Robotics; Associate Professor
St. Petersburg
Никита Андреевич Морозов — канд. хим. наук; передовая инженерная школа ИТМО интердисциплинарного инжиниринга; доцент
Санкт-Петербург
Nikita A. Morozov — PhD, Advanced School of Interdisciplinary Engineering; Associate Professor
St. Petersburg
Артем Сергеевич Кремлев — канд. техн. наук, доцент; факультет систем управления и робототехники; доцент
Санкт-Петербург
Artem S. Kremlev — PhD, Associate Professor; Faculty of Control Systems and Robotics; Associate Professor
St. Petersburg
Ислам Асланович Бжихатлов — канд. техн. наук; факультет систем управления и робототехники; доцент
Санкт-Петербург
Islam A. Bzhikhatlov — PhD; Faculty of Control Systems and Robotics; Associate Professor
St. Petersburg
Руслан Васильевич Койнов — инновационный индустриальный центр ПАО „Газпром нефть“ ; заместитель директора
Санкт-Петербург
Ruslan V. Koinov — The Innovative Industrial Center „Gazprom Neft — ITMO“; Deputy Director
St. Petersburg
Рассматривается задача разработки и реализации автоматизированного анализатора, представляющего собой многомодульную измерительную систему для определения массовой доли хлорорганических соединений в нефти. Особенностью задачи является обеспечение высокой чувствительности измерений. Предложенный подход основан на реализации микрокулонометрического метода определения массовой доли хлорорганических соединений после высокотемпературного сжигания подготовленной пробы в потоке кислорода и инертного газа. Количественная оценка содержания хлора осуществляется на основе эквиатомной реакции между хлором и ионами серебра, которые необходимо предварительно сгенерировать в электролите. По закону Фарадея посредством интегрирования тока генерации ионов серебра в кулонометрической ячейке рассчитывается количество присутствующего хлора. Управление технологическими параметрами осуществляется с использованием пропорционально-интегрального регулирования, реализованного на программируемом логическом контроллере. Программная реализация алгоритма функционирования анализатора предусматривает автоматизированное выполнение всех стадий измерения, регистрацию сигналов датчиков и вычисление массовой доли хлора с учетом объема и плотности вводимой пробы. Разработанный и реализованный автоматизированный анализатор обеспечивает проведение измерений в соответствии с нормативными требованиями и обладает высокой степенью автоматизации. Сформирована архитектура программно-аппаратного комплекса, реализованы алгоритмы обработки измерительного сигнала, основанные на интегрировании тока в ходе генерации ионов серебра, что позволяет обеспечить количественное определение содержания хлора в диапазоне от 1 до 60 мкг/г. Предложенные технические решения обеспечивают воспроизводимость результатов, удобство эксплуатации и возможность интеграции прибора в лабораторные информационные системы.
The task of developing and implementing an automated analyzer, which is a multi-module measuring system for determining the mass fraction of organochlorine compounds in crude oil, is considered. A distinctive feature of the task is ensuring high measurement sensitivity. The proposed approach is based on implementing a microcoulometric method for determining the mass fraction of organochlorine compounds after high-temperature combustion of the prepared sample in a stream of oxygen and an inert gas. The quantitative assessment of the chlorine content is carried out based on the equiatomic reaction between chlorine and silver ions, which must be pre-generated in the electrolyte. According to Faraday’s law, the amount of present chlorine is calculated by integrating the silver ion generation current in a coulometric cell. The technological parameters are controlled using proportional-integral control implemented on a programmable logic controller. The software implementation of the analyzer’s operating algorithm provides for the automated execution of all measurement stages, the registration of sensor signals, and the calculation of the mass fraction of chlorine, taking into account the volume and density of the introduced sample. The developed and implemented automated analyzer ensures that measurements are carried out in accordance with regulatory requirements and has a high degree of automation. The architecture of the hardware-software complex is developed, and algorithms for processing the measuring signal is implemented; these algorithms are based on integrating the current during the generation of silver ions, which makes it possible to provide a quantitative determination of chlorine content in the range from 1 to 60 μg/g. The proposed technical solutions ensure the reproducibility of results, ease of use, and the possibility of integrating the device into laboratory information systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.