Плотность нефтепродуктов увеличивается с утяжелением их фракционного состава

Плотность как физическая величина

ρ =

ρ — плотность вещества

M — масса вещества

V — занимаемый объем

Вычисляемое по данной формуле значение называют также абсолютной плотностью. В системе СИ данная величина выражается в кг/м3.

На практике же чаще всего прибегают к определению так называемой относительной плотности – отношению абсолютной плотности исследуемого вещества к абсолютной плотности какого-либо эталона при определенной температуре.

ρ =

ρ — плотность вещества

M — масса вещества

M1 — масса эталона

В большинстве случаев, в том числе в нефтяной индустрии, в качестве эталона используют дистиллированную воду. Измерения образцов нефти обычно проводят при 20 °С, и соответственно, относят полученные значения к плотности дистиллированной воды при 20 °С, либо при 4 °С (абсолютная плотность воды при данной температуре равна единице).

Установлено, что зависимость плотности большинства нефтей и нефтепродуктов от температуры имеет линейный характер (в интервале температур 0 – 50 °С) и выражается следующей формулой:

Опираясь на данную зависимость можно вычислить плотность нефти при какой-либо температуре, зная ее плотность при другой температуре. В частности, довольно распространенной характеристикой нефти является ее относительная плотность при 20 °С относительно воды при 4 °С:

ρ	20	= ρ	t	+ γ (t — 20)
4	4

Слайд 52Растворяющая способность и растворимость нефти и углеводородовНефть и жидкие углеводороды хорошо

растворяют – йод, серу, сернистые соединения, различные смолы, растительные и животные жиры. В нефти растворяются газы – воздух, оксид и диоксид углерода, сероводород, газообразные алканы.Растворяющая способность нефти снижается и вследствие изменения количества и качества нефти при выделении из нее газа и легких фракций. КТР – критическая температура растворения — температура, при которой в жидких смесях с ограниченно растворимыми компонентами наступает их взаимная неограниченная растворимость.Нефтеперерабатывающая промышленностьНефтеперерабатывающая промышленность выпускает специальные бензиновые фракцииНефтеперерабатывающая промышленность выпускает специальные бензиновые фракции в качестве растворителейНефтеперерабатывающая промышленность выпускает специальные бензиновые фракции в качестве растворителей для резиновой, маслобойной, лакокрасочной и других отраслей промышленности.

От чего зависит химический состав дизельного топлива

Отношение углеводородов определенной группы к общей массе топлива, значит и общий состав солярки, зависят от многих факторов:

Местоположения добычи нефти. В продукте одного региона будет 20% содержания алканов, в другом регионе показатель увеличится до 40%.
Температуры перегонки нефти. При тепловой обработке многие химические вещества вступают в реакции распада, замещения, присоединения и т.д.; состав продукта и его свойства меняются.
Действующих присадок. В готовое дизельное топливо добавляют дисперсионные присадки, которые изменяют его характеристики и тоже влияют на итоговый состав солярки.

Главное, от чего зависит соотношение компонентов горючего – исходный состав нефти, из которой оно производится.

Испаряемость — топливо

Схема установки для определения фракционного состава топлива.

Испаряемость топлива является одной из главных эксплуатационных характеристик, так как она влияет на процессы смесеобразования и горения, потери топлива при высотных полетах, возможность образования паровых пробок в топливопроводах. Испаряемостью жидкости называется способность ее переходить в газообразное состояние. О ней судят главным образом по двум показателям: фракционному составу и давлению насыщенных паров.

Испаряемость топлива при этом ухудшается. При использовании в двигателе топлива утяжеленного фракционного состава ( вместо обычного) смесеобразование ухудшается.

Испаряемость топлива также имеет большое значение в проблеме потребления горючего и получения максимальной мощности двигателя.

Испаряемость топлива определяется фракционным составом. В отличие от бензинов фракционный состав дизельных топлив регламентируется лишь температурами выкипания 50 и 96 % топлива. Это объясняется тем, что между температурой выкипания 10 % дизельного топлива и работой дизелей однозначной связи не установлено. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50 % топлива. Температура выкипания 96 % топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.

Испаряемость топлив в значительной мере зависит от давления насыщенных паров и, следовательно, от фракционного состава топлива.

Испаряемость топлив определяет главным образом эффективность процессов смесеобразования в двигателе и потери топлив при производстве, транспортировании, хранении и применении.

Пределы воспламенения в воздухе некоторых горючих веществ при20 С.

Испаряемость топлив может регулироваться фракционным и компонентным составом, в основном при производстве топлив.

Кривые фракционной разгонки различных топлив.

Испаряемость топлива, зависящая от его фракционного состава, упругости паров, поверхностного натяжения и теплоты парообразования, является одной из основных характеристик топлива. Ее определяют в специальном приборе путем нагревания топлива и последовательного отбора фракций, выкипающих в определенных интервалах температур.

Испаряемость топлива следует учитывать и по другой причине.

Испаряемость топлив в дизельных двигателях имеет меньшее эксплуатационное значение, чем испаряемость бензинов в карбюраторных двигателях. Это связано, в первую очередь, с тем обстоятельством, что в дизельном двигателе смесеобразование происходит при очень высокой температуре в конце такта сжатия воздуха. На испарение топлива в быстроходном дизеле отводится 0 6 — 2 0 мс. Чтобы топливо за это время испарилось, размер капель его должен быть в пределах 10 — 20 мкм; с уменьшением диаметра капель возрастает скорость их нагрева. Полнота испарения топлива в двигателе зависит от температуры, вихревого движения воздуха в камере сгорания, качества распиливания и испаряемости топлива.

Испаряемость топлива для судовых газотурбинных установок имеет такое же важное значение, как и для других двигателей внутреннего сгорания. От нее во многом зависят качество смесеобразования, полнота сгорания топлива а также форма температурного поля в камере сгорания и связанные с этим явления.

Пикнометрический метод для измерения плотности нефти

Определение плотности нефтепродуктов пикнометром основано на вычислении отношения его массы к массе чистой воды, при этом объем и температура вещества и воды должны совпадать. Плотность показывает, сколько весит единица нефтепродукта.

В идеале плотность нефтепродуктов следует измерять при температуре + 20 ° С, но на практике этого добиться не всегда удается. Если исследование проводилось при температуре, отличной от + 20 ° С, то пересчет необходимо проводить по специальной формуле. При работе с маслом используются стеклянные пикнометры двух типов: с кольцевой меткой на шейке и с капиллярным отверстием на колпачке, через которое удаляется излишек исследуемого продукта.

Когда и на каких производствах применяется пикнометрический метод

Плотность масла желательно определять пикнометром на разных этапах производственного цикла:

в фазе разделения сырой нефти на фракции;
при переработке полученных фракций и производстве компонентов товарных нефтепродуктов;
при смешивании компонентов для получения товарных нефтепродуктов с определенными показателями качества.

На предприятиях измерение плотности нефти проводят в следующих целях:

для коммерческих расчетов;
определение качественных характеристик сырья;
установить вес нефтепродуктов в резервуарах и месторождениях.

Для каких именно видов нефтепродуктов можно использовать пикнометр

С помощью этого прибора можно определять показатели плотности практически всех видов нефтепродуктов:

топливо (бензин для авиации и двигателей, дизель, керосин и др.);
смазочные материалы;
растворители;
битум;
нефтехимическое сырье;
сжиженный углеродный газ и др.

Суть метода

Для проведения поиска необходимы следующие приборы и материалы: стеклянный пикнометр с насечкой и капиллярной трубкой, термостат, дистиллированная вода, смесь хрома, фильтровальная бумага и этиловый спирт.

Последовательность действий:

Пикнометр следует промыть смесью хрома, затем водой и спиртом.
Взвесьте сухой контейнер с точностью до 0,0002 г, затем добавьте воды (выше отметки).
Устройство с водой выдерживают в термостате 30 минут при температуре + 20 ° C (допустимое отклонение ± 0,1 ° C).
Когда уровень жидкости в стеклянном сосуде будет на одном уровне, необходимо удалить лишнюю воду, доведя ее до верхнего мениска. Протрите горлышко устройства бумагой и закройте крышкой.
Взвесьте устройство с жидкостью.
Теперь нам нужно определить водное число пикнометра. Он рассчитывается как разница между массой сосуда с водой после инкубации и массой пустого сосуда.
Следующим шагом является определение плотности масла (нефтепродукта). Для этого наполните чистый сухой измерительный прибор веществом немного выше отметки. В этом случае старайтесь не летать над стенами корабля.
Затем пикнометр следует закрыть колпачком и термостатировать при + 20 ° С на полчаса.
Как только уровень вещества перестанет меняться, его избыток необходимо удалить пипеткой так, чтобы уровень оказался напротив верхнего мениска.
Устройство с нефтепродуктом взвешивается.

Точность

Метод позволяет получать очень точные результаты — до ± 0,001 г / см3. Следует отметить, что измерение плотности стеклянными пикнометрами требует времени и предельного внимания со стороны техника. Поэтому на крупных нефтеперерабатывающих заводах рекомендуется использовать гелиевый пикнометр. Устройство обеспечивает надежные результаты за считанные минуты при минимальном вмешательстве человека.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

моторный (А)
исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с. Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении

Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя)

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Испарение — топливо

Испарение топлива в дизелях начинается сразу после его впрыска в камеру сгорания и продолжается до сгорания последних порций топлива. На приготовление горючей смеси в дизеле отводится в 10 раз меньше времени, чем в карбюраторном двигателе, и в то же время в дизеле удается использовать более тяжелые топлива с худшей испаряемостью. Это объясняется тем, что в дизелях хорошо распыленное топливо впрыскивается в воздух, нагретый за счет сжатия до 500 — 600 С. Такие условия обеспечивают интенсивный прогрев и испарение капель топлива.

Испарение топлива в потоке воздуха находится также в прямой зависимости от скорости диффузии паров. Различные сорта топлива обладают различным коэфф.

Испарение топлива осуществляют при регламентированной ( высокой) температуре в струе газа — воздуха или пара. При этом не происходит строго отделение углеводородов от смол соответственно температурам их кипения. Поток газа способствует уносу части смолистых соединений с парами углеводородов, а действие высокой температуры, особенно при продувке воздухом, обусловливает окисление углеводородов и новообразование смолистых веществ во время анализа.

Испарение топлива происходит в основном при неработающем двигателе.

Испарение топлива в дизелях начинается сразу после era впрыска в камеру сгорания и продолжается до сгорания последних порций топлива. На приготовление горючей смеси в дизеле отводится в 10 раз меньше времени, чем в карбюраторном двигателе, и в то же время в дизеле удается использовать более тяжелые топлива с худшей испаряемостью. Это объясняется тем, что в дизелях хорошо распыленное топливо впрыскивается в воздух, нагретый за счет сжатия до 500 — 600 С. Такие условия обеспечивают интенсивный прогрев и испарение капель топлива.

Испарение топлива начинается сразу же по выходе его из форсунки. В этот момент на скорость испарения в небольшой степени влияет температура поступающего к корню факела воздуха.

Испарение топлива в ДВС происходит с одновременным теплообменом.

Испарение топлива в омывающий поток газа происходит с поверхности пленки в результате нагрева ее от стенки камеры сгорания. Чтобы испарение происходило достаточно быстро, но без термического разложения топлива, температура стенки должна поддерживаться в пределах 200 — 400 С.

Влияние скорости воз.

Испарение топлива начинается сразу же по выходе его из форсунки.

После испарения топлива остаются смолы, которые определяются взвешиванием на аналитических весах. Содержание смол в реактивных топлнвах прямой гонки типа Т-1 не должно превышать Ш мг на 100 мл топлива.

На испарение топлива затрачивается тепло, в результате чего температура топлива и воздуха при испарении понижается. Степень охлаждения пропорциональна количеству испарившегося топлива, его скрытой теплоте испарения, обратно пропорциональна количеству воздуха, приходящегося на единицу веса топлива и теплоемкости топлива.

Система непосредственного впрыска топлива.

На испарение топлива при непосредственном впрыске отводится меньшее время. Факторами, ускоряющими испарение, являются усиленное вихревое движение воздуха, высокая температура внутри цилиндра и низкое давление в такте всасывания. В такте сжатия вихревые движения затухают, но температура к моменту воспламенения повышается и может достигать 400 С.

Зависимость давления насыщенных паров бензина от температуры.| Суммарное количество оборотов.