Тема: Определение низкотемпературных свойств нефти и нефтепродуктов

Методическое обеспечение:

Редактор:

3D графика:

Script программирование:

Лабораторная работа

Тема: Определение низкотемпературных свойств нефти и нефтепродуктов

Раздел: «Определение физико-химических констант нефти и нефтепродуктов»

1. ВВЕДЕНИЕ

Цель работы: Изучение методик определения низкотемпературных свойств (температуры застывания и помутнения) нефти и нефтепродуктов

2. ТЕОРИЯ

Температурой застывания называется температура, при которой налитый в пробирку стандартных размеров испытуемый нефтепродукт при охлаждении застывает настолько, что при наклоне пробирки с испытуемой жидкостью под углом 45° уровень жидкости остается неподвижным в течение 1 мин.

Температура застывания нефтепродукта представляет собой опре­деленную техническую характеристику, по которой судят об эксплуа­тационных свойствах данного нефтепродукта. Эта характеристика имеет большое практическое значение при всех товаротранспортных операциях при низких температурах, а также при использовании неф­тепродуктов в зимних условиях.

Застывание нефти и нефтепродуктов вызывается резким увеличе­нием вязкости при низких температурах, а также наличием в них рас­творенных твердых парафинов и церезинов, которые постепенно, в за­висимости от температуры их плавления и растворимости, переходят при охлаждении в твердое состояние и образуют кристаллическую решетку, внутри которой удерживаются загустевшие жидкие углеводо­роды. Чем больше со­держание парафина, тем выше температура застывания.

Существенное влияние на температуру застывания оказывает при­сутствие асфальто-смолистых веществ, которые обволакивают частицы парафина и тем затрудняют образование кристаллической решетки.

Температура застывания нормируется почти для всех нефтяных масел, а также дизельных и котельных топлив.

Температурой помутнения называется температура, при которой топливо начинает мутнеть. По этому показателю судят о гигроскопич­ности карбюраторных и реактивных топлив и о возможности выпаде­ния кристаллов льда, засоряющих топливоподающую систему, что чрезвычайно опасно при эксплуатации авиационных двигателей.

Помутнение дизельных топлив вызывается выпадением кристал­лов парафиновых углеводородов, которые так же, как и кристаллы льда, забивают топливные фильтры и нарушают подачу топлива в дви­гатель. При дальнейшем охлаждении дизельное топливо полностью застывает и теряет текучесть.

3. ОБОРУДОВАНИЕ

3.1 Активные клавиши

Рис. 1. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (ЛКМ) - при нажатии берется объект или выполняется действие с объектом (можно взять пробирку с образцом, термометр, нажать на кнопки на криостате и т. д.).

Средняя клавиша (2) - при прокрутке назад (на себя) сцена отдаляется, при прокрутке вперед (от себя) сцена приближается.

Движение мыши:

движение вправо - сцена движется вправо,

движение влево - сцена движется влево,

движение вверх - сцена движется вверх,

движение вниз - сцена движется вниз.

Правая клавиша (ПКМ) не используется

3.2 Лабораторное оборудование

Для проведения лабораторной работы необходимо следующее оборудование:

· пробирка для определения низкотемпературных свойств – пробирка с «рубашкой» высотой 160 мм, диаметром 20мм ;

· штатив для пробирок;

· термостат;

· криостат;

· термометр для пробирок (диапазон температур от -70 до +700С);

· бутыль с нефтепродуктом.

Рис. 2. Общий вид сцены

Справа находится кнопка вызова меню (рис. 3 и рис. 4), в котором можно увидеть кнопки вызова инструментов, используемых в данной лабораторной работе (термометр), кнопки управления (пауза, перезапуск), окошки с необходимыми данными.

Рис. 3. Кнопка вызова меню

Рис. 4. Боковое меню

При наведении на объекты они подсвечиваются: те, с которыми можно или нужно производить какие-либо действия подсвечиваются зеленым, те, с которыми действия запрещены в текущее время - красным.

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Цель работы: Освоение методик определения температуры застывания и температуры помутнения нефти и нефтепродуктов.

Определение температуры застывания

1. Снять крышку с пробирки (нажать на крышку, затем на зеленый шарик, который появится сразу после нажатия), залить продукт из бутыли в пробирку.

2. Установить в пробирке термометр с пробкой (строго вертикально).

3. Пробирку поместить в термостат с температурой воды 75-80°С и нагреть продукт до 60оС; после нагрева пробирку вынуть и поместить в штатив для охлаждения на воздухе до 30°С.

4. Поместить пробирку в криостат в вертикальном положении и выдержать до предполагаемой температуры застывания (рекомендуемые температуры - температура на криостате и температура изъятия пробирки - можно посмотреть в боковом меню). Как правило, температура изъятия пробирки на 5-10°С ниже температуры, задаваемой криостату.

Криостат	Пробирка «с рубашкой»
Рис.5. Оборудование для определения температуры застывания и температуры помутнения нефтепродуктов. 1 - термометр; 2 – пробирка; 3- термостат; 4-нефтепродукт.

5. После достижения заданной температуры вынуть пробирку из криостата (температура изъятия при этом отображается в боковом меню) и наклонить под углом 45° (после нажатия на пробирку появляется зеленый шарик в центре сцены, для перемещения и наклона пробирки - нажать на него), на­блюдать за поведением мениска (смещение уровня - растекание или неизменность уровня). Зафиксировать результат определения при первой температуре в таблице экспериментальных данных («течет» или «не течет»).

6. Повторно нагреть пробирку с продуктом на водяной бане до 60°С и повторить все последующие действия, меняя конечную температуру продукта. При этом если в первом опыте мениск сместился, температура задается на 4°С ниже предыдущей; если не сместился – на 4 градуса выше предыдущей (если продукт застыл, то в боковом меню температура изъятия отображается зеленым цветом, если не застыл - то красным) .

7. Эксперимент проводят не менее 4-5 раз путем последовательного приближения к температуре застывания. При этом после определения температуры застывания испытуемого продукта с точ­ностью до 4°С, проводят повторные определения, повышая (если «не течет») или понижая (если «течет») температуру испытания на 2°С. За температуру застывания прини­мают ту температуру, при которой мениск будет постоянным. Опыт при последней температуре повторить дважды, убедившись в правильности определения. Результаты определения каждый раз заносят в таблицу экспериментальных данных и в завершении фиксируют температуру застывания, определенную с точностью 2°С.

Таблица 1

Таблица экспериментальных данных

Образец (№ продукта)	Температура испытания, 0С	Тзаст, 0С
t1	t2	t3	t4	t5
Результат испытания («течет» «не течет»)

Определение температуры помутнения

1. Снять крышку с пробирки (нажать на крышку, затем на зеленый шарик, который появится сразу после нажатия), залить продукт из бутыли в пробирку.

2. Установить в пробирке термометр с пробкой (строго вертикально).

3. Пробирку поместить в термостат с температурой воды 75-80°С и нагреть продукт до 60оС; после нагрева пробирку вынуть и поместить в штатив для охлаждения на воздухе до 30°С.

4. Поместить пробирку в криостат в вертикальном положении и выдержать до предполагаемой температуры застывания (рекомендуемую температуру на криостате можно посмотреть в боковом меню).

5. Наблюдать за поведением нефтепродукта в криостате. По мере понижения температуры наблюдается появление мути; температура начала появление мути фиксируется как температура помутнения в табл.2.

6. Опыт повторяют 5-6 раз для определения средней температуры помутнения; результаты фиксируют в табл.2.

Таблица 2

Таблица экспериментальных данных

Образец	Температура помутнения, 0С	Средняя Тпомут., 0С
t1	t2	t3	t4	t5	t6
(№ продукта)

Заключение:

По результатам работы можно сделать вывод о типе испытуемого продукта (топлива или нефти) пользуясь справочными таблицами (приложение 2,3).

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1. Классификация парафиновых углеводородов. Влияние их строения и содержания в нефтепродуктах на низкотемпературные свойства.

2. Классификация дизельных топлив по низкотемпературным свойствам.

3. Температурные пределы использования разных марок дизельных топлив.

4. Низкотемпературные свойства дизельных топлив и масел. По каким показателям их оценивают.

5. Механизм застывания дизельных топлив и масел.

6. Способы улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив.

6. ОТЧЕТ

6.1 Форма отчета

Цель работы___________________________________________________

_______________________________________________________________

Название опыта_________________________________________________

Используемые оборудование и реактивы: (перечислить оборудование и реактивы, привести эскизы)________________________________________

________________________________________________________________

1.______________________________________________________________

2.______________________________________________________________

3.______________________________________________________________

и т. д.___________________________________________________________

Ход работы: (краткий конспект)___________________________________

1._____________________________________________________________

2._____________________________________________________________

3._____________________________________________________________

4._____________________________________________________________

и т. д.__________________________________________________________

Экспериментальные данные по опыту № 1 – определение температуры застывания (привести таблицу экспериментальных данных)

________________________________________________________________________________________________________________________________

Экспериментальные данные по опыту № 2 – определение температуры помутнения (привести таблицу экспериментальных данных)

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Выводы по работе________________________________________________

1.______________________________________________________________

2.______________________________________________________________

Ответы на контрольные вопросы

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Работу выполнил__________________________________________

Отчет принял_____________________________________________

«____»______________20___г.

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. , и др. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых. Уч. пособ. Под ред. . – СПб.: Недра, 2009. – 832с.

2. , и др. Улучшение низкотемпературных свойств дизельных топлив. Тюмень: ТюмГНГУ, 2009. – 144с.

3. , и др. Автомобильные топлива с биоэтанолом. М.: КолоС. 2007. – 216с.

4. . Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками. М.: КолоС, 2008. – 232с.

5. Магарил топлива : учебное пособие / , . – М.: КДУ, 2008. – 160с.

6. . Технология переработки природных энергоносителей. М.: Химия, КолоС, 2004. – 456с.

Дополнительная:

1. . Технология глубокой переработки нефти и газа, издательство «Гелем» Уфа 2002, 671 с.

2. , и др. Оксигенаты в автомобильных бензинах. М.: КолоС, 2011. – 336с.

3. М.Г. Рудин, и др. Карманный справочник нефтепереработчика. Под ред. . М.:: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. – 336с.

4. , Хавкин переработка нефти: технологический и экономический аспекты. – М.: «Техника», 2001. – 384 с.

Приложения

Приложение 1

Значения первой задаваемой в эксперименте температуры при определении температуры застывания в зависимости от испытуемого образца

ТОПЛИВА
	Дизельные топлива	Газотурбинные и котельные	Судовые топлива
Для быстроходных дизелей	Для средне - и малооборотных	ГТ (А)	Ф-5	Ф-12	40	СМТ	СВЛ	СВТ
Л	Зу	Зх	ДТ	ДМ
№ обр.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Первое задаваемое значение температуры	0	-25	-35	5	20	15	5	2	20	0	15	25
НЕФТЬ
№ обр.	1	2	3	4	5
Первое задаваемое значение температуры	2	1	9	-8	+16

Приложение 2

Свойства нефтей некоторых месторождений

Месторождение нефти	Плот­ность при 20 °С, кг/м3	Кинематическая вязкость, cCm, при:	Температура, °С
t=20°С	T=50°С	Застыва­ния	кипения
Мухановское	840	7,65	3,46	-8	-
Узеньское	860	24	11,18	+31	+77
Салымское	826	4,54	2,17	Ниже – 16	+50
Покачаевское	865	5,52	3,88	-9	+79
Варьеганское	832	4,37	1,7	-1	+32

Приложение 3

Низкотемпературные свойства топлив

	Дизельные топлива	Газотурбинные и котельные	Судовые топлива
Для быстроходных дизелей	Для средне - и малооборотных	ГТ (А)	Ф - 5	Ф - 12	40	СМТ	СВЛ	СВТ
Л	Зу	Зх	ДТ	ДМ
Тзаст	-10	-35	-45	-5	10	5	-5	-8	10	-10	5	15
ρ20	860	840	840	930	970	935	955	960	965	890	965	995
Тпомут	-5	-25	-35

Примеч. Л- летнее дизельное топливо; Зу – зимнее для умеренной климатической зоны;

Зх – зимнее для холодной климатической зоны