VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Поскольку основу нефти составляют углеводороды, то ее плотность обычно меньше единицы. Плотности нефтепродуктов существенно зависят от фракционного состава и изменяются в пределах, которые показаны в таблице 1.

Т а б л и ц а 1 – Плотность нефтепродуктов

Нефтепродукты	Плотность, г/см3
Нефть	0.800-0.950
Керосин	0.750-0.780
Бензин	0.710-0.750
Дизельное топливо	0.800-0.850
Масляные погоны	0.910-0.980
Мазут	~ 0.950
Гудрон	0.990-1.0
Смолы	> 1.0

Под плотностью обычно понимают массу вещества, заключенную в единице объема. Соответственно размерность этой величины – кг/м³ или г/см³.

Для характеристики нефти, как правило, используют величины относительной плотности.

Относительная плотность – это безразмерная величина, численно равная отношению массы нефтепродукта при температуре определения к массе дистиллированной воды при 40 С, взятой в том же объеме.

Определение плотности нефтепродуктов ареометром на предприятии ИНК «Роснефть»

Метод применяется для определения плотности нефти и нефтепродуктов ареометром для нефти. Метод представлен в ГОСТ 3900.

Сущность метода заключается в погружении ареометра в испытуемый продукт, снятии показания по шкал е ареометра при температуре определения и пересчете результатов на плотность при температуре 20 °С [8].

В данной компании используется стандартный метод проведения испытаний. Для улучшения проверки плотности нефтепродукта необходимо использовать ареометр, который изображен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Ареометр

Ареометр представляет собой стеклянный тонкостенный цилиндрический сосуд, расширяющийся внизу и имеющий на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью, реже ртутью. В верхней части ареометра имеется шкала с делениями, соответствующими относительной плотности жидкости, и указанием температуры, при которой следует производить определение.

Имеются ареометры для жидкостей легче и тяжелее воды, для серной кислоты, едких щелочей, а также ряд специальных ареометров для измерения плотности спирта (спиртометр), молока (лактометр) и др. Для повышения точности измерения промышленность выпускает наборы ареометров, шкалы которых охватывают определенный диапазон плотностей.

Как правило, градуировку ареометров производят при 20 С и относят к плотности воды при 4 С, поэтому показания шкалы дают величину d. Если в соответствии с указаниями стандарта температура анализируемой жидкости отличается от температуры, указанной на шкале ареометра, то следует внести поправку на разницу температур.

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20 С осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр [9].

Достоинства данного метода:

- метод имеет широкое применение (для определения относительной плотности соляной, серной и азотной кислот, этилового спирта и т.д.);

- быстрота определения;

- возможность использования для анализа вязких жидкостей.

Недостатки метода:

- необходимость использования относительного большого количества анализируемой жидкости;

- плотность определяется с точностью до 0,01.

Применение нового метода определение плотности жидкости при помощи пикнометра на предприятии ИНК «Роснефть»

Предыдущий метод имеет один главный недостаток – небольшая точность измерения, то разумнее будет использовать другой прибор – пикнометр.

Чистый сухой пикнометр, изображенный на рисунке 2, взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем заполняют его дистиллированной водой немного выше метки, закрывают пробкой и помещают в термостат.

После 20-минутной выдержки в термостате при температуре 20+-0,1 С уровень воды в пикнометре быстро доводят до метки, отбирая излишек воды пипеткой, капилляром или свернутой полоской чистой неволокнистой фильтровальной бумаги.

Пикнометр снова закрывают пробкой, термостатируют еще 10 мин, проверяют соответствие уровня жидкости метке, протирают снаружи досуха чистой мягкой тканью или фильтровальной бумагой и оставляют на 10 мин за стеклом коробки аналитических весов, а затем снова взвешивают.

После этого пикнометр освобождают от воды, споласкивают последовательно спиртом и эфиром, затем удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и проводят те же операции, что и с дистиллированной водой.

Рисунок 2 - Пикнометр

Существует много разновидностей пикнометров, и их применение определяется родом испытуемого вещества, его количеством, а также требуемой точностью измерений. Чем больше вместимость пикнометра, тем меньше погрешность взвешивания; однако одновременно увеличивается ошибка, связанная с неравномерностью температуры во всей массе жидкости. Наилучшие результаты получают с пикнометрами вместимостью 25–100 см³ [10].

Наиболее распространены стеклянные колбообразные пикнометры шаровидной и цилиндрической формы, которые закрываются либо глухой притертой пробкой.

В сравнении с ареометром пикнометрический метод определения плотности обладает рядом преимуществ. Основные достоинства данного метода сводятся к следующему:

- высокая точность измерений (до 1·10^-5 г/см³), обусловленная тем, что взвешивают на высокоточных весах общего назначения без каких-либо дополнительных устройств, неизбежно уменьшающих чувствительность весов;

- малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха;

- пригодность для работы как с летучими, так и с весьма вязкими жидкостями;

- возможность использования малого количества жидкости (1–100 см³);

- раздельное проведение операций термостатирования жидкости в пикнометре и последующего взвешивания.

Изменение метода проведения экспресс-анализа нефтепродуктов на предприятии ИНК «Роснефть»

Взятие пробы нефтепродуктов - обязательный процесс, сопутствующий всему долгому пути «черного золота»: от момента его получения из недр Земли до потребления конечными пользователями. Это вполне закономерно. Образцы нефти, добытые из разных источников или даже с разных глубин одного, могут значительно отличаться друг от друга. Вариабельность многочисленных нефтепродуктов вообще зашкаливает: где и как производились, в каких условиях и сколько хранились, насколько точно и честно выполнялись требования стандартов на всех этапах...

Итак, с одной стороны, мы имеем чрезвычайный полиморфизм нефтепродуктов, а с другой, необходимость их унифицированности, стандартизованности при использовании - ведь механизмам, потребляющим топливо, масла, смазки требуются вещества с достаточно жестко регламентируемым составом. Это заставляет постоянно совершенствовать отбор проб нефтепродуктов и их последующий анализ.

Достоинства портативных октанометров серии SX [11]:

- погрешность повторных измерений октанометром не превышает 0.5 ед. октанового числа;

- абсолютная погрешность, определенная сравнением показаний октанометра и показаний стационарной установки УИТ-85 в лабораторных условиях, не превышает 0,5 ед. октанового числа;

- возможность анализировать бензины с любыми добавками, в том числе металлодетонаторами, эфирными, аминными и другими;

- современный микропроцессор для быстрой и точной обработки результатов;

- одновременная индикация октанового числа бензина по исследовательскому (RON) , моторному (MON) методу, и антидетонационного коэффициента AKI (PON)=(RON+MON)/2 насосное октановое число;

- одновременная индикация цетанового числа, температуры замерзания и типа дизельного топлива;

- сохранение результатов в энергонезависимую память прибора;

- возможность совместной работы с компьютером (в модификациях SX-100K, SX-200, SX-300);

- проведение программной коррекции с клавиатуры прибора или с компьютера;

- точное измерение температуры с помощью цифрового термометра;

- точная поправка измерений (температурная компенсация), в зависимости от температуры пробы;

- ударопрочный, стойкий к растворителям, герметичный корпус (производства Германии);

- антибликовая клавиатура, устойчивая к истиранию и воздействию агрессивных сред (производства Германии);

- электронная схема изготовлена из комплектующих европейских и японских фирм;

- 4х строчный ЖКИ индикатор с подсветкой, стойкий к отрицательным температурам;

- индикатор заряда батарей;

- низковольтное питание (батареи АА), удовлетворяющее требованиям пожарной безопасности.

Т а б л и ц а 2 - Технические характеристики октанометров серии SX

Наименование параметра	Значение
Виды контролируемого топлива	бензины всех марок
Диапазон измеряемых октановых чисел, ед. ОЧ	40-120
Погрешность измерения окт. чисел, ед.ОЧ	0,5
Диапазон измеряемых цетановых чисел, ед. ЦЧ	20-100
Погрешность измерения цет. чисел, ед. ЦЧ	1
Погрешность измерения температуры застывания ДТ, град С	± 2
Отображение информации	цифровое
Время измерения, сек	не более 5
Потребляемый ток от элементов питания, мА	30
Время непрерывной работы от одного комплекта элементов питания, час	100
Рабочий температурный диапазон	-100С…+45 °С
Относительная влажность, %	30…..80
Атмосферное давление, кПа	64…..10
Вес, гр	680

Виды октанометров:

- октанометр SX-100К;

- октанометр SX-150;

- октанометр SX-200;

- октанометр SX-300.

Основные преимущества приборов:

- процесс измерения полностью автоматизирован;

- высокая скорость и точность измерения;

- компактность и удобство эксплуатации.

Применение октанометра исключает субъективность в оценке качества нефтепродуктов. Огромные возможности октанометр дает специалистам, занимающимся созданием антидетонационных присадок и глубокой переработкой нефти, позволяя значительно быстрее получить результаты своего труда [11].

На предприятии ИНК «Роснефть» для проведения экспресс-анализа используется октанометр, который показан на рисунке 3.

Рисунок 3 – Октанометр

Октанометр одинаково хорошо измеряет параметры как этилированных, так и неэтилированных бензинов и бензинов с различными присадками. Модификация анализатора качества бензина с портом для подключения к компьютеру.

Октанометр имеет 6 режимов работы, из которых 3 основных:

- базовый, для определения октановых чисел товарных бензинов;

- для работы с низкооктановыми бензинами, полученными путем компаундирования;

- для определения цетанового числа дизельного топлива, температуры застывания и типа (летнее, зимнее, арктическое).

Метод достаточно эффективный, но в связи с появлением нового прибора серии XS, который называется октанометр SX-300, показанный на рисунке 4.

Рисунок 4 – Октанометр SX-300

Достоинства октанометра SX-300 по сравнению с октанометром SX -100К:

- содержание механических примесей в нефтепродуктах;

- содержание депрессорных присадок в дизельном топливе;

- щелочное число моторных масел;

- удельное объемное сопротивление нефтепродуктов.

Новый анализатор качества нефтепродуктов изготовлен на базе современного высокоточного микропроцессора. Прибор может совместно использоваться с персональным компьютером или ноутбуком с помощью USB интерфейса. В анализаторе используется автоматическая компьютерная калибровка, сохранение результатов измерения в память с датой и временем проведения анализа с последующей передачей их в компьютер (в формате Microsoft Excel или txt). Прибор имеет удобную для управления 8-ми кнопочную антибликовую клавиатуру, устойчивую к истиранию и воздействию агрессивных сред (производства Германии). Отличительной особенностью анализатора SX-300 является дополнительный датчик, который с высокой точностью измеряет объемное сопротивление нефтепродуктов. Поэтому анализ топлива может происходить по двум величинам, это позволяет измерять октановое число бензина с железосодержащими (ферроцен), никелевыми и марганцевыми присадками, а также определить содержание других веществ.

Определение вязкости нефтепродуктов на ИНК «Роснефть»

Основной характеристикой нефти и нефтепродуктов является вязкость. Наиболее широко используется кинематическая, тогда как условная вязкость нефтепродуктов получила применение при характеристике высоковязких товаров.

От вязкости бензина зависит скорость поступления топлива и, отчасти, степень его распыления в карбюраторе. Но протекание данных процессов, как правило, происходит в режиме турбулентности, поэтому значение вязкости снижается. Однако эта характеристика для бензина различных марок колеблется в незначительных пределах, поэтому чаще всего вязкость нефтепродуктов такого вида — величина постоянная [12].

В лабораториях нефтебаз вязкость определяют с помощью стандартных приборов, называемых вискозиметрами. Принцип действия вискозиметра основан на замере времени истечения определенного объема нефтепродукта, подогретого до температуры испытания (50; 80 или 100 С), из специального резервуара с калиброванным отверстием. Время истечения нефтепродукта различной вязкости различно. Сравнивая это время с постоянной вискозиметра, получают значение кинематической вязкости нефтепродукта при температуре испытания.

На предприятии ИНК «Роснефть» методу определения вязкости уделяется недостаточно внимания, поэтому необходимо ввести четкие процедуры и применить для измерения вискозиметр, показанный на рисунке 6.

Рисунок 5 – Вискозиметр

Среди преимуществ описываемых вискозиметров относится то, что:

1) все они могут быть проградуированы непосредственно в пуазах;

2) плотность жидкости не играет никакой роли, а потому при сравнении жидкостей в отношении их вязкости не надо делать пересчетов из кинематической вязкости в абсолютную;

3) можно определять вязкость продуктов, содержащих взвешенные частицы, эмульсии и коллоиды.

Метод определения вязкости достаточно простой и эффективный.

Код для цитирования: Скопировать