2. Устройство прибора

В камеру сжатия 7 с помощью штуцеров 10, 11 вводится исследуемая проба газонефтяной смеси. Рукоятка 12 отсекает про­бу нефти от трубопровода. Показания изменения давления снимают­ся с помощью манометра. Термостатирующая рубашка 9 служит для поддерживания в исследуемой пробе постоянной температуры, путем циркуляции по ней жидкости из трубопровода в процессе производ­ства измерения.

3. Меры безопасности при выполнении работы

Запрещается работать с прибором при наличии утечек га­за. Давление на манометре не должно превышать 6 МПа (60 кгс/см²). Во время снятий замеров запрещается производить сборку и раз­борку установки, вращать любые части прибора, кроме рукоятки 3.

Работу производить под наблюдением преподавателя или лаборанта.

4. Проведение работы

Ввиду отсутствия в лаборатории реального трубопровода прибор не подсоединен к трубопроводу, а для выполнения работы заполнен пробой газожидкостной смеси. Исследуемая проба уже вве­дена в камеру 7 с помощью дозировочного насоса.

1. В исходном положении отметка на визире 5 должна сов­падать с нулевой отметкой лимба 4. Плунжер находится в крайнем левом положении, а камера сжатия 7 повернута конусным отверсти­ем к входному и выходному штуцерам 10, 11.

2. С помощью рукоятки 12, камера поворачивается на 90°. В результате проба отсекается от трубопровода, и в реальных условиях по термостатирующей 9 должна циркулировать жидкость из трубопровода.

27

Рис. 5.1. Сталагмометр

26

где σ – поверхностное натяжение, мН/м;

К – постоянная капилляра, ;

V- объем выдавливаемой капли, в делениях шкалы;

ρ₁, ρ₂ - плотность граничащих жидкостей, кг/м³.

Для определения постоянной капилляра необходимо замерить межфазное поверхностное натяжение какой-либо органической жидкости на границе с дистиллированной водой, значение которых имеется в справочнике. Например, величина поверхностного натяжения на гра­нице октан-дист. вода по справочнику равна 50,98 мН/м,. Определить на сталагмометре объем выдавливаемой капли, постоянную ка­пилляра определяют по формуле.

К = ,

где 50,98 - поверхностное натяжение на границе октан-дист. вода;

р_В - плотность воды;

ρ_о - плотность октана.

Плотность исследуемых жидкостей определяется взвешиванием в пикнометре,

5.2. Краткое описание сталагмометра и принцип его действия

Основной частью прибора (рис.5.1) является микрометр- I, обеспечивающий фиксированное перемещение поршня 3 в цилиндри­ческом стеклянном корпусе медицинского шприца 4. Шток поршня 3 соединен с пружиной 2, благодаря чему исключается его самопроизвольное перемещение. Микрометр со шприцом укреплены с помощью скобы 14 и втулки 13, которая может свободно передвигаться по стойке штатива II и фиксироваться на любой её высоте винтом 12. На наконечник шприца надета игла 10, которая плотно входит в капилляр 9. При вращении микровинта 1 пружина 2, сжимаясь, давит на шток поршня 3, который, перемещаясь в корпусе шприца, заполненного исследуемой жидкостью, выдавливает её из кончика капилляра 9 в виде капли 6 в другую жидкость. При достижении критического объема капли отрываются, всплывают и образуют слой 5.

Поскольку величина межфазного поверхностного натяжения зависит от температуры соприкасающихся фаз, сталагмометр помещен в термостатирующий шкаф. Термостат обогревается с помощью электроламп которые реле отключает при достижении заданной темпе­ратуры

11

Рис. 2.2. Общий вид устройства УОСГ-100

1 – плунжер; 2 - гайка; 3 – рукоятка; 4 - лимб;

5. - визир; 6 - корпус; 7 - камера сжатия;

6. - вентиль высокого давления; 9 - термостатирующая рубашка; 10, 11 - входной и выходной штуцера;

12 - рукоятка; 13 - переходник; 14 – манометр.

12

3. Закрываются вентили высокого давления 8. Закрытие вентилей свидетельствует о том, что проба герметизирована.

4. Производится сжатие пробы до давления 4 МПа (40 кгс/см²) путем внедрения плунжера в камеру сжатия с помощью рукоятки 3.

Давление поднимается ступенями по 0,5 МПа (5 кгс/см²). На каждой точке производится выдержка 5-10 минут. При этом фиксируется величина давления и изменение объема пробы.

По результатам измерений составляется табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Номер замера	Показания манометра, МПа	Изменение объема пробы, м3
1
2
3
4
5
6

На основании табл. 2.1. строится график.

Р, МПа

Р_Т

∆V, м³ · 10^-6

Рис. 2.3. Экспериментальная зависимость изменения давления в пробе газожидкостной смеси в зависимости от объема.

25

для понимания причин образования стойких водонефтяных эмульсий и разра­ботки эффективных способов их разрушения в процессе подготовки нефти к переработке.

Наиболее важной поверхностной характеристикой систем во­да-нефть-газ является поверхностное натяжение на границе раз­дела нефть-газ, нефть-вода. Поверхностное натяжение возникает на границе раздела двух несмешивающихся фаз. Молекулы, атомы или ионы, находящиеся на поверхности раздела двух фаз, нерав­ноценны молекулами, атомам или ионам тех же веществ, находящихся внутри каждой фазы, так как они обладают определенным за­пасом свободной энергии. Эта избыточная свободная энергия но­сит название поверхностной энергии. Поверхностное натяжение является следствием существования силы внутреннего давления, втягивающей молекулы внутрь жидкости, по направлению нормали к поверхности жидкости. Сила, действующая на единицу длины гра­ницы раздела и вызывающая уменьшение поверхности жидкости, называется силой поверхностного натяжения или просто поверхностным натяжением. Единицей измерения поверхностного натяжения служит Н/м, а на практике используется мН/м. Величина поверх­ностного натяжения жидкости зависит от температуры и давления. С ростом температуры из-за уменьшения межмолекулярных сил ве­личина поверхностного натяжения уменьшается. С увеличением давления поверхностное натяжение жидкости на границе с газом также снижается. Причиной этого является повышение взаимной растворимости жидкости и газа. Гораздо сложнее зависимость поверхностного натяжения нефти от давления, по сравнению с содой, так как изменяются количество состава нефти и газа, а также природа полярных компонентов в нефтях различных мес­торождений. Для измерения поверхностного натяжения много спо­собов и приборов. Однако, из-за отсутствия серийно изготов­ленных промышленностью приборов, обычно используют сталагмометрический метод измерения межфазного натяжения. Этот метод основан на определении объема капель, выдавливаемых из капил­ляра на границе фаз.

Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей опреде­ляется по формуле

σ = К · V·(ρ₁ – ρ₂), (5.1)

24

При подсчете концентрации этого компонента площадь пика умножают на ту величину, на которую уменьшена чувствительность хроматографа.

Содержание отдельного компонента рассчитывается по формуле:

С_i = · 100,

где С_i - количество i- го компонента, % ;

К - весовой коэффициент чувствительности i-го компонента;

К - калибровочный коэффициент, равный 0,00378 мг/мм²;

Р - вес введенной пробы нефти, равный 100 мг.