Визначення фізико-хімічних параметрів нафтопродуктів
"Визначення фізико-хімічних параметрів нафтопродуктів."
Густина.
Щільність належить до найпоширеніших показників, визначених для нафтопродуктів. В Україні стандартизовано 2 методи визначення щільності: ареометричний та пікнометричний (ГОСТ 3900-85).
Метод визначення густини ареометром.
Метод застосовується визначення щільності нафти і нафтопродуктів ареометром для нафти. Сутність методу полягає в зануренні ареометра в випробуваний нафтопродукт, зняття показання за шкалою ареометра при температурі визначення та перерахунку результатів на щільність при температурі 20 про С.
Метод визначення щільності пікнометром..
Метод застосовується визначення щільності всіх нафтопродуктів. Сутність методу визначенні відносної щільності нафтопродуктів - відношенні маси випробуваного продукту до маси води, взятої в тому ж обсязі і при тій же температурі. Т.к. за одиницю маси приймається маса 1 см 3 води, то щільність, виражена в г/см 3 буде чисельно дорівнює щільності по відношенню до води при 4 С. У США стандартизований метод визначення щільності рідких нафтопродуктів ареометром для нафти по ASTM 1298-90. Існують і інші, дослідні методи визначення густини. Наприклад, наступна методика розрахунку густини нафтопродуктів різного походження. Пропонується параметр, що дозволяє на основі мінімальної інформації побічно охарактеризувати індивідуальність нафтопродукту, що визначається особливостями його вуглеводневого складу. Вихідною інформацією служить його щільність при 20 о З середньооб'ємна температура кипіння. Отримані результати дозволяють з точністю заданих одиниць підходу визначати щільність при атмосферному та підвищеному тиску вінтервалі температур 20-200 про С, щільність і тиск парів на лінії кипіння в інтервалі температур від початку кипіння до 300 про С. укріплені п'єзоперетворювачі, виконані у вигляді кільцевих пластин, з'єднаних або з індикатором електричних імпульсів, або з приймачем ультразвукових коливань. Запропоновано сенсор визначення фізичних характеристик (щільність, в'язкість) нафтопродуктів. У корпус сенсора встановлюють два планарні п'єзоелектричні перетворювачі, з'єднаних зі спеціальними засобами типу діафрагма/трубка для передачі коливань осцилятора до досліджуваного середовища. Залежно від характеристик середовища, що надходить у внутрішню зону сенсора, змінюється частота коливань резонатора. Запропоновано вібраційний вимірник густини нафти та нафтопродуктів, тобто. датчик вібраційного щільноміра, придатний в нафтопромисловості для вимірювання щільності рідин, особливо в'язких. Датчик вібраційного щільноміра містить корпус, закріплений в ньому порожнистий циліндричний резонатор, що омивається з внутрішньої і зовнішньої сторін і має фланець і п'єзоелементи, відокремлені від навколишнього середовища та встановлені на фланці.
Молекулярна маса.
Молекулярна маса є найважливішою фізико-хімічною характеристикою будь-якої речовини. Молекулярна маса нафтопродуктів як суміші дає поняття про відносну молекулярну масу "середньої" молекули з числа молекул, що входять до складу нафтопродукту. Для визначення молекулярної маси нафти та нафтопродуктів використовують низку емпіричних формул. Формула Воїнова для нафтових фракцій парафінової основи: Мср = 60 + 0,3 tср + 0,001 tср 2 tср – середня температура кипіння нафтопродукту. Формула Воїнова для моторного палива (бензинів, гасів тощо), що враховує характеристичний фактор К: М = (7К - 21,5) + (0,76 - 0,04К) t + (0,0003К - 0,00245 )t 2 К = 1,245 Тср.мол. / К - враховує вплив хімічної природи нафт і нафтопродуктів з їхньої фізико-хімічні властивості. Середня величина характеристичного фактора К:
- для парафінових нафтопродуктів 12,5-13;
- для нафтенових та ароматичних нафтопродуктів 10-11;
- для крекінгу-бензинів 11,5-11,8;
- для сильно ароматизованих фракцій 10 та нижче/11/.
Температура спалаху та займання.
Температурою спалаху називається мінімальна температура, при якій нафтопродукт, що нагрівається в строго певних умовах, виділяє таку кількість парів, що утворює з навколишнім повітрям суміш, що спалахує при піднесенні до неї полум'я. Мінімальна температура, при якій продукт при піднесенні полум'я спалахує і продовжує спокійно горіти протягом деякого часу, називається температурою займання. В Україні стандартизовані методи визначення ТВПС і займання в апараті закритого типу ГОСТ 6356-75 та в апараті відкритого типу ГОСТ 4333-87. Твсп в апараті закритого типу визначається для котельних палив та мастил. Моментом спалаху вважають появу синього полум'я над усією поверхнеюциліндра. Цьому ДСТУ відповідає ASTM D 93-90. Твсп та займання в апараті відкритого типу визначається для всіх нафтопродуктів, крім котелень і нафтопродуктів з Твсп нижче 79 про С, йому відповідає ASTM D 92-90. Сутність методу полягає в нагріванні проби нафтопродукту у відкритому тиглі із встановленою швидкістю доти, поки не станеться спалах парів над його поверхнею від запального пристрою і поки при його подальшому нагріванні не відбудеться займання продукту, з тривалістю горіння не менше 5 сек. Розроблено прилад для автоматичного визначення Твсп у закритому тиглі, що працює в режимі експрес та автомат. Діапазон виміру Твсп 12-370 про С. Після закінчення аналізу видається звуковий сигнал; результат аналізу виводиться на індикацію та запам'ятовується.
Кипіння.
В Україні визначення фракційного складу суміші методом атмосферної розгонки проводять за ГОСТ 2177-82, що відповідає ASTM D 86-67. Визначають фракційний склад автомобільних та авіаційних бензинів, авіаційних палив для турбореактиних двигунів, лігроїнів, гасу, газойлів, дизпалив. Сутність методу полягає у перегонці 100 см 3 випробуваного продукту за умов встановлених стандартом. Азербайджанська академія пропонує аерозольнотепловий метод оперативного визначення температури кінця кипіння нафтопродуктів нижче за неї на 200-240 о С. Сутність методу в перетворенні аналізованого рідкого нафтопродукту а газорідинну дисперсну систему (аерозоль), що нагрівається для досягнення заданої оптичної щільності аерозолю. За цією температурою судять про температуру кінця кипіння.
В'язкість.
Визначення в'язкості проводять за ГОСТ 33-82 йому відповідає ASTM D 445-88. Метод встановлює визначення кінематичної в'язкостінафтопродуктів скляним віскозиметром. Сутність методу полягає у вимірі часу закінчення певного обсягу випробуваної рідини під впливом зовнішніх сил тяжіння (крім бітумів). Розроблено пристрій визначення в'язкості нафтопродуктів використовується прилад, що складається з вертикального циліндра діаметром 50,4, довжиною 63 мм, всередині якого переміщається поршень з нержавіючої сталі. Рідина виявляється опір руху поршня, перетікаючи через проміжок між ним і поверхнею циліндра, уповільнюючи його рух. Час, необхідне подвійного ходу поршня, пропорційно в'язкості нафтопродукту: що більше в'язкість, то більше вписувалося проміжок часу, необхідний переміщення поршня. Запропоновано метод оцінки температурної залежності в'язкості фракції нафти з використанням параметра значення температури, при якій википає 50 % фракції. В основу розрахунку покладено рівняння Антуана: Y = A + B / (t + c); де Y - логарифм в'язкості; t - температура, при якій визначається в'язкість; А, В, С – емпіричні коефіцієнти. Залежність від t 50 прийнята по Голетцу - Тассіосу у вигляді: С = 238 - 0, 19t 50 Для підбору коефіцієнтів А і В використовували дані Россіні для температурної залежності в'язкості 104 індивідуальних вуглеводнів. Знайдено, що А = -3,0171 і = 442,78 - 1,6452 t 50. Середнє арифметичне відхилення при використанні даної формули 5,26 % в інтервалі 0 - 100 про для нафтопродуктів з t 50 83,3-226 ,1. Запропоновано вимірювач миттєвої та сумарної витрати нафтопродуктів, поєднаний з вимірювачами в'язкості та вмісту води у зоні критичної концентрації води. Це дозволяє використовувати запропоноване технічне рішення як аналізатор небезпечних ситуацій. Розроблено методику розрахунку в'язкості, яка використовує яквихідної інформації відомості про молекулярну вагу, відносної щільності при 20 про З і середньооб'ємної температури кипіння продукту. У Московському СКБ НВО "Нафтохімавтоматика" розроблено аналізатор АКВ-1 для безперервного вимірювання кінематичної в'язкості в технологічних потоках.
Температура застигання та плинності.
За температуру застигання приймають умовно ту температуру, коли він налитий у пробірку стандартних розмірів нафтопродукт при охолодженні застигає настільки, що з нахилі її на 45 про рівень рідини залишається нерухомим протягом 1 хв. Межа рухливості (текучості) - це та температура, коли він продукт ще зберігає рухливість і може випливати з судини стандартної форми. Температура застигання та плинності визначається за ГОСТ 20287-91 для нафтової олії будь-якого виду та відповідає ASTM D 97-87.
Метод А. Визначення температури плинності.
У пробірку наливають світлу олію рівня. Вставляють пробірку у муфту. Температуру в охолодній бані підтримують від -1 до +2 про С. Встановлюють муфту з пробіркою в суміш, що охолоджує. Починаючи з температури на 9 про вище передбачуваної Ттек через кожні 3 про перевіряють рухливість олії. Випробування продовжують до того моменту, коли масло не тече, якщо посудина знаходиться в горизонтальному положенні.
Метод Б. Визначення температури застигання.
Пробірку з продуктом і термометром зміцнюють у муфті, поміщають у посудину з сумішшю, що охолоджує. При досягненні гаданої температури застигання пробірку нахиляють під кутом 45 про, не виймаючи її з охолоджувальної суміші, тримають так протягом 1 хв. Виймають пробірку з муфтою з лазні і дивляться чи не змістився меніск. Якщо меніск змістився, то випробування повторюють при температурі нижче за попередню на 4 про С.