Kozlov_A.M._i_dr._Pererabotka_poleznyh_iskopaemyh

Потери при перегонке определяются как разность массы исходной грузки и суммарной массы полученных дистиллятов (не более 2-х %).

По работе делается вывод о содержании бензиновых фракций в предоставленном образце.

Рекомендуемая литература:

1. Технология переработки нефти. В 4-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти. / Капустин В.М.; Под ред. О.Ф. Глаголевой. - М. : КолосС, 2012

21

Лабораторная работа №4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Плотность является важнейшей характеристикой, позволяющей в совокупности с другими константами ориентировочно оценивать групповой состав нефти и нефтепродуктов. Абсолютной плотностью считается масса вещества, заключенная в единице объема. Плотность в системе СИ имеет размерность кг/м3.

При всем многообразии методов контроля качества продукции, определение плотности является наиболее простым, быстрым и точным. Для него не требуется большое количество образца, оно не изменяет компонентный состав смесей и не требует дополнительных реактивов.

Плотность является ключевым параметром и для коммерческого учета нефтепродуктов. Традиционно плотность нефтепродуктов определяется при температуре окружающей среды ареометром в цилиндре с образцом (ГОСТ 3900 и ASTM D1298). Затем, при помощи пересчетных таблиц, измеренная плотность приводится к плотности при нужной температуре. Поскольку пересчетные таблицы составлены на основе усредненных данных, их использование для приведения плотности реального нефтепродукта может давать ощутимую погрешность. Для повышения точности определения плотности используются системы термостатирования образца.

Впрактике нефтепереработки принято использовать безразмерную величину относительной плотности нефти (нефтепродукта), которая равна отношению плотности нефти (нефтепродукта) при 20°С к плотности воды при 4 °С. Относительная плотность обозначается ρ420

Внекоторых зарубежных странах за стандартную принята температура нефти (нефтепродукта) и воды, равная 15 °С. В этом

случае относительная плотность обозначается ρ1515. Взаимный пересчет значений плотности ρ420 и ρ1515 производится по формуле:

где α - средняя температурная поправка плотности (таблица 6) Плотность нефтей и нефтепродуктов уменьшается с увеличением

температуры. Эта зависимость имеет линейный характер и хорошо описывается формулой Менделеева:

22

где ρ4t - относительная плотность нефти (нефтепродукта) при температуре испытания t, оС;

α - средняя температурная поправка плотности; t - температура испытания, оС.

Таблица 6 - Средние температурные поправки плотности для нефтепродуктов

В зависимости от требуемой точности плотность нефти и нефтепродуктов определяется ареометром (точность до 0,001), гидростатическими весами Вестфаля-Мора (точность до 0,0005) и пикнометром (точность в зависимости от точности аналитических весов может быть до 0,00005), а также с помощью осцилляции U- образной трубки.

Плотность, относительная плотность (удельный вес) или плотность в градусах API является фактором, определяющим качество сырой нефти, необходимым для пересчета измеренных объемов в объемы при стандартной температуре, при расчетных операциях при поставках на экспорт нефти и нефтепродуктов. Цены на сырую нефть часто указывают рядом со значениями плотности в градусах API.

Плотность в градусах API - специальная функция относительной плотности (удельного веса) (60/60) °F (15/15 °С), которую вычисляют по формуле 4:

При записи результата стандартную температуру не указывают, так как в определение включена температура 60 °F.

Плотность бензинов нормируется государственными (национальными) стандартами:

ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия»;

ГОСТ Р 51866-2002 (EN 228-2004) «Топливо моторное. Бензин неэтилированный. Технические условия».

Плотность дизельного топлива нормируется межгосударственными и национальными стандартами:

 ГОСТ 305-2013 Топливо дизельное. Технические условия

 ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия

Плотность топлив для реактивных двигателей нормируется межгосударственным стандартом:

ГОСТ 10227-2013 Топлива для реактивных двигателей. Технические условия

24

ГОСТ 32595-2013 Топливо авиационное для газотурбинных двигателей Джет А-1 (JET A-1). Технические условия

Определение плотности ареометром

Данный способ основан на законе Архимеда, согласно которому тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненный им объем жидкости. По устройству ареометры могут быть двух типов: с постоянным весом и с постоянным объемом. Наибольшее распространение получили ареометры первого типа.

Ареометр (с постоянным весом) представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд, снабженный снизу балластом в виде мелких металлических шариков (рисунок 6). Градуировку ареометров производят через 0,0005 в известном интервале и относят к плотности воды при 4°С. Таким образом, по показаниям ареометра непосредственно определяют относительную плотность ρ4t.

Рисунок 6 – общий вид ареометра

25

Проведение испытания

В чистый и достаточно широкий стеклянный цилиндр наливают испытуемый продукт, температура которого не должна отклоняться более чем на ±5 °С от температуры окружающей среды. Чистый и сухой ареометр медленно и осторожно опускают в нефтепродукт, держа его за верхний конец. После того как ареометр уравновесится, то есть прекратятся его колебания, производят отсчет по верхнему краю мениска. Одновременно замеряют температуру испытуемого продукта (не касаясь термометром стенок и дна цилиндра). Если последняя отличается от 20°С, то относительную плотность ρ420 рассчитывают с применением формулы (3). При определении плотности вязких нефтепродуктов их разбавляют равным объемом керосина известной плотности.

Испытания проводят с 3 нефтепродуктами – бензином, реактивным и дизельным топливом. Каждое испытание повторяют не менее 3 раз и затем вычисляют среднее значение. Результаты измерений заносят в таблицу 6:

Таблица 6

Далее определяют плотность ρ420, ρ1515 и вычисляют плотность в градусах API (таблица 7). Затем определяют вид нефтепродукта, а также делают заключение о его соответствии нормативной документации (таблица 8).

Таблица 7

Таблица 8

Например, для пробы №3 было определено, что в бутылке находится бензин, который соответствует ГОСТ Р 51866:

Далее делается вывод по всей работе.

Рекомендуемая литература:

1.Технология переработки нефти. В 4-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти. / Капустин В.М.; Под ред. О.Ф. Глаголевой. - М. : КолосС, 2012;

2.Карпов А.Б., Козлов А.М., Жагфаров Ф.Г. Современные методы анализа газа и газоконденсата: Учебное пособие. - М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015. - 238 с.: ил.

3.ГОСТ 33364-2015. Нефть и нефтепродукты жидкие

4.ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия»;

5.ГОСТ Р 51866-2002 (EN 228-2004) «Топливо моторное. Бензин неэтилированный. Технические условия».

6.ГОСТ 305-2013 Топливо дизельное. Технические условия

7.ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия

8.ГОСТ 10227-2013 Топлива для реактивных двигателей. Технические условия

9.ГОСТ 32595-2013 Топливо авиационное для

газотурбинных двигателей Джет А-1 (JET A-1). Технические условия

27

Лабораторная работа №5 АДСОРБЦИОННАЯ ОСУШКА ГАЗА

Наличие паров воды в углеводородных газах связано с контактом газа и воды в пластовых условиях, а также с условиями их последующей обработки (сепарации, очистки от примесей и др.)

Обычно тяжелые углеводородные газы при тех же условиях содержат паров воды меньше, чем легкие. Наличие в газе H2S и СО2 увеличивает содержание паров воды, а наличие азота уменьшает.

Наличие влаги в углеводородных газах характеризуется рядом параметров.

Влагоемкость (влагосодержание) газа – это количество паров воды (в г/м3) в состоянии их насыщения при данных температуре и давлении.

Абсолютная влажность газа – это фактическое содержание паров воды (в г/м3 газа).

Относительная влажность – это отношение массы водяного пара, фактически находящееся в газовой смеси, к массе насыщенного пара, который мог бы находиться в данном объеме при тех же давлении и температуре, т.е. это отношение абсолютной влажности к влагосодержанию. Относительную влажность также выражают отношением парциального давления водяных паров в газе к давлению насыщенного пара при той же температуре.

Осушка газа – это процесс удаления из него влаги, т.е. снижение абсолютной и относительной влажности. Обычно глубина осушки (остаточное содержание влаги) регламентируется точкой росы.

Точка росы – это температура при данном давлении, при которой пары воды приходят в состояние насыщения, т.е. это наивысшая температура, при которой при данном давлении и составе газа могут конденсироваться капли влаги. Чем глубже осушка, тем ниже точка росы, которая обычно составляет, в зависимости от последующего назначения газа, от -20 до -70 °С.

Депрессия точки росы – это разность точек росы влажного и осушенного газа.

Присутствие в газе влаги нежелательно (а иногда и опасно) для процесса его транспортировки, поскольку влага может выпадать в чистом виде или в виде гидратов с углеводородами, приводя к осложнениям в работе систем транспортного устройства.

28

Нежелательна влага в газе, если последующая его переработка ведется при низких температурах, при этом точка его росы должна быть ниже температур технологической переработки газа. Влага также может отравлять ряд катализаторов, используемых при дальнейшей переработке газа.

Степень осушки газа (депрессия точки росы) задается в зависимости от того, куда предполагается направлять газ – потребителю или на дальнейшую переработку. Если газ направляют потребителю, то выбор точки росы осушенного газа осуществляют исходя из того, чтобы точка росы газа по влаге была на несколько градусов ниже минимальной температуры, до которой газ может охлаждаться в процессе транспортировки, во избежание конденсации влаги и образования жидкостных пробок в трубопроводе. Если же газ предполагается направлять на дальнейшую переработку, например, на разделение методом низкотемпературной конденсации или ректификации, то точка росы осушенного газа задается исходя из предполагаемой рабочей температуры последующих стадий переработки.

Методы осушки газов

Осушка газа может осуществляться различными методами: прямым охлаждением, абсорбцией, адсорбцией или комбинированием этих способов.

Сущность адсорбционной осушки состоит в избирательном поглощении поверхностью пор твердого адсорбента молекул воды с последующим извлечением их из пор внешними воздействиями (повышением температуры адсорбента или снижением давления среды).

Осушка газа твердыми осушителями осуществляется в аппаратах периодического действия с неподвижным слоем осушителя. Полный цикл процесса осушки состоит из стадий адсорбции, регенерации и охлаждения адсорбента. В качестве осушителей применяют силикагели, алюмосиликагели, активированный оксид алюминия, бокситы и молекулярные сита (цеолиты). Их адсорбционная емкость существенно зависит от размера пор и соответственно удельной поверхности последних. При осушке газов, содержащих кислые компоненты, наиболее надежными являются цеолиты, они же самые дорогие.

29

Особенность молекулярных сит заключается в способности поглощать не только влагу, но и сероводород и углекислоту, т.е. очищать газ от кислых компонентов. Для уменьшения сопротивления движению газа адсорбенты изготавливают в виде шариков или гранул. Требования к осушителю очень жесткие: он должен быстро поглощать влагу из газа и легко регенерироваться, выдерживать многократную регенерацию без существенной потери активности и прочности, иметь высокую механическую прочность и поглотительную способность, оказывать малое сопротивление потоку газа, иметь невысокую стоимость.

Отличительной особенностью адсорбционного метода осушки является высокая степень осушки газа вне зависимости от его параметров, компактность установки, малые капитальные затраты для установок малой мощности. Недостатками метода являются большие расходы на адсорбент, высокое сопротивление потоку газа и высокие затраты при строительстве установок большой мощности. Адсорбционная осушка позволяет достичь депрессию точки росы до 100 °С (точка росы до -90 °С). Поэтому этот метод применяют, когда требуется высокая глубина осушки. Очищенный природный газ, направляемый, например, на гелиевый завод, обязательно подвергают адсорбционной осушке.

Порядок проведения эксперимента

Технологическая схема установки осушки приведена на рисунке 7. Воздух нагнетается компрессором 1, поступает в блок подготовки воздуха 2 и, проходя через фильтр 4, направляется в блок увлажнения 5 (при необходимости). Затем увлажненный воздух проходит через систему осушки, которая состоит из трех осушителей различной конструкции: кассетного адсорбционного осушителя промышленного образца 9, лабораторного осушителя на синтетических цеолитах 10 и мембранного осушителя промышленного образца 12.

1.Для начала работы необходимо включить питание в лаборатории.

2.Включить блок питания для датчиков и контроллера стенда. Он размещается в нижней части одного из мобильных оснований, и включается в работу клавишей, расположенной на лицевой панели блока. Имеется светодиодная индикация включения.

3.Все краны перед включением должны находится в положении “ЗАКРЫТО”, в том числе и кран V1.

30