Лабораторные работы по общей химической технологии (стр. 18 )

Для пересчета плотности нефтепродуктов, опреленной при некоторой температуре на плотность при температуре 200 рекомендуется пользоваться следующей зависимостью

где - плотность испытуемого нефтепродукта при температуре t0 C, y – средняя температурная поправка на изменение плотности при изменении температуры на 10С.

Значения у приведены в таблице 13.1.

Таблица 13. 1

Плотность, г/см3	Средняя температурная поправка на 1 0С	Плотность, г/см3	Средняя температурная поправка на 1 0С
0,6900-0,6999	0,000910	0,8500-0,8599	0,000699
0,7000-0,7099	0,000897	0,8600-0,8699	0,000686
0,7100-0,7199	0,000884	0,8700-0,8799	0,000673
0,7200-0,7299	0,000870	0,8800-0,8899	0,000660
0,7300-0,7399	0,000857	0,8900-0,8999	0,000647
0,7400-0,7499	0,000844	0,9000-0,9099	0,000633
0,7500-0,7599	0,000831	0,9100-0,9199	0,000620
0,7600-0,7699	0,000818	0,9200-0,9299	0,000607
0,7700-0,7799	0,000805	0,9300-0,9399	0,000594
0,7800-0,7899	0,000792	0,9400-0,9499	0,000581
0,7900-0,7999	0,000778	0,9500-0,9599	0,000567
0,8000-0,8099	0,000765	0,9600-0,9699	0,000554
0,8100-0,8199	0,000752	0,9700-0,9799	0,000541
0,8200-0,8299	0,000738	0,9800-0,9899	0,000528
0,8300-0,8399	0,000725	0,9900-0,9999	0,000515
0,8400-0,8499	0,000712

Из этой зависимости видно, что плотность нефти и нефтепрдуктов уменьшается с повышением температуры и возрастает с ее понижением.

При пересчете на рекомендуется пользоваться упрощенной формулой

Для определения плотности нефтепродуктов и нефти используют следующие три метода: 1) ареометрический; 2) пикнометрический;  3) взвешивание на весах Вестфаля.

Пикнометрический способ – один из наиболее точных (до 0,0002г) и позволяет производить определение даже с незначительным количеством продукта (1-2 см3). Этот способ основан на измерении массы нефтепродукта, взятого в определенном объеме, и отнесение ее к массе воды того же объема и при той же температуре.

Пикнометрический метод определения плотности применяется: 1) когда имеется небольшое количество нефтепродуктов, 2) когда требуется высокая точность определения, 3) когда нефтепродукт имеет высокую вязкость (например, бутимы).

Наиболее распространенными типами пикнометров является пикнометр с меткой и пикнометр с капилляром в крышке. Точность измерения увеличивается с увеличением объема пикнометра, так как в этом случае повышается точность измерения объема нефтепродукта.

Определение плотности нефтепродуктов ареометром проводят в тех случаях, когда нет надобности в опредлении плотности с точностью выше 0,005 – 0,001 и при наличии испытуемого продукта в достаточном количестве. Этот метод дает возможность просто и быстро производить определение плотности жидких нефтепродуктов, кроме сильно летучих.

С помощью весов Вестфаля можно сравнительно просто определять плотность всех жидких нефтепродуктов при наличии небольшого количества последних. По принципу действия весы Вестфаля представляют разновидностьареометра с постоянным объемом и их действие основано на законе Архимеда.

Определение температур вспышки и воспламенения. Нефтепродукты – сложная смесь углеводородов. При определенной температуре легкокипящие фракции создают над поверхностью нефтепродукта такую концентрацию паров, углеводородов, при которой возможно загорание (вспышка) при поднесении пламени. Горение прекращается после окисления паров горючих углеводородов. Температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в определенных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени, называется температурой вспышки.

При дальнейшем повышении температуры из нефтепродукта начинают испаряться менее летучие  фракции. При какой-то определенной температуре наступает момент, когда при поднесении пламени  к парам углеводородов вслед за вспышкой наступит горение. Температура, при которой продукт при поднесении к нему пламени загорается и продолжает гореть (не менее 5 сек), называется температурой воспламенения. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки.

Определение этих важнейших характеристик имеет большое практическое значение. Температура вспышки дает основание судить о примесях легко испраяющихся фракций в продукте. По температурам вспышки и воспламенения судят о степени огнеопасности горючих и смазочных материалов при их хранении, транспортировке и применении. С повышением температуры кипения продукта, что говорит о наличии высококипящих углеводородов, температуры вспышки и воспламенения повышаются. К тому же приводит и повышение давления; изменение давления на 0,12 Па повышает температуру вспышки на 0,033-0,030єC. Связь между температурой вспышки при нормальном давлении t760, температурой вспышки при ином давлении tp и давлением Р выражается формулой:

Таким образом, температура  вспышки и температура воспламенения зависят от условий проведения опыта и от конструкции прибора, в котором проводятся эти определения.

Температура вспышки изменяется в зависимости от поверхности нефтепродукта, смены газовой фазы над его поверхностью, температуры и размера пламени, которым вызывают вспышку. Поэтому определение температуры вспышки должно проводиться в строго определенных условиях.

3. Экспериментальная часть

Химические реактивы, посуда, приборы

Ареометр для определения плотности нефтепродуктов  (нефтеденсиметры) Стеклянный цилиндр с диаметром не менее 5 см. Нефтепродукты с вязкостью не более 2*10-4 м2/с при 50єC (бензин, керосин, трансформаторное масло и т. д.) Пикнометр Аналитические весы с разновесами Дистиллированная вода Весы Вестфаля Прибор для определения температуры вспышки и прибор для определения температур воспламенения

Порядок проведения работы

Определение плотности нефтепродуктов ареометром

Для определения  плотности нефтепродуктов используют специальный ареометр, снабженный в нижней части термометром. Он отградуирован с точностью до 0,0005, и его показания дают непосредственное значение плотности, т. е. он показывает отношение массы нефтепродуктов при 20єС, отнесенной к массе такого же объема воды при 4єC.

Нефтепродукт наливают в мерный цилиндр. Температура нефтепродукта не должна отклоняться от температуры окружающей среды более чем на 5єC. Затем в него погружают сухой ареометр, не касаясь стенок сосуда.

В маловязких продуктах в положении равновесия ареометр приходит через 2-5 мин. Если же вязкость нефтепродуктов значительно, то ареометр приходит в равновесие через 10-15 мин. Отсчет плотности проводят при температуре 20єC по верхнему краю мениска. Глаз необходимо держать на уровне мениска. Расхождение в значениях плотности между двумя определениями не должно превышать 0,001. Если температура нефтепродукта ниже или выше 20єC, то в значение плотности вносится поправка.

Определение плотности нефтепродуктов пикнометром

Для определения водного числа пикнометра, т. е. массы воды в объеме пикнометра, взвешивают на аналитических весах тщательно высушенный в сушильном шкафу и охлажденный до 20єC пустой пикнометр. Затем пикнометр заполняют несколько выше метки дистиллированной водой и ставят его в термостат на 20-30 мин с температурой до 20єC. Если температура окружающего воздуха равна 20єC, то пикнометр можно оставить на воздухе (20-30 мин), чтобы вода приобрела температуру воздуха. Затем избыток воды удаляют полоской фильтровальной бумаги, отсчитывают по нижнему мениску. При помощи фильтровальной бумаги нужно также удалить воду, которая иногда остается на внутренних стенках горлышка пикнометра. В пикнометрах с капилляром в крышке избыток воды удаляется через капилляр при помощи фильтровальной бумаги. Водное число пикнометра равно разности между массой пикнометра с водой и массой пустого пикнометра. Затем определяют массу нефтепродукта в объеме пикнометра.

Испытуемый нефтепродукт предварительно выдерживают в сухом закрытом сосуде при 20єC, наливают его в пикнометр до метки и взвешивают. Плотность нефтепродукта рассчитывают по формуле:

с420 = m1 – m/М ∙ 0,9970 + 0,0012

где m – масса пустого пикнометра в граммах;  m1 – масса пикнометра с нефтепродуктом в граммах; М – водное число пикнометра; 0,9970 – плотность воды при 20єC; 0,0012 – плотность воздуха при 20єC  и 101,3 Па.