Технология топлива и углеродных материалов

плавления. Они образуют кристаллическую сетку при более высокой температуре, чем остальные группы углеводородов. Знание температуры застывания необходимо при проведении то- варно-транспортных операций, а также при использовании нефтепродуктов в зимних условиях.

слой свежеприготовленного хлористого натрия.

Пробирку 4 с продуктом и термометром помещают в водяную баню с температурой (50 ± 1) °С и выдерживают продукт до тех пор, пока он не примет температуру бани. Затем вынимают пробирку, тщательно вытирают и на пробке 5 укрепляют в про- бирке-муфте 6. В собранном виде прибор держат в вертикальном положении при комнатной температуре до тех пор, пока продукт не охладится до температуры (35 ± 5) °С, после чего помещают его в сосуд с охладительной смесью, которая готовится заранее и температура которой на 5 °С ниже ожидаемой температуры застывания. Во время испытания непрерывно следят за температурой охладительной смеси, поддерживая ее с точностью 1 °С. Когда продукт достигнет ожидаемой температуры застывания, при-

31

бор наклоняют на 45° и через минуту смотрят, смещается ли мениск продукта 2. Если мениск сместился, то испытания повторяют при температуре на 4 °С ниже до тех пор, пока мениск не перестанет смещаться.

После нахождения границы застывания определение повторяют через каждые 2 °С и температурой застывания считают ту, при которой мениск не смещается.

Определение проводят в двух параллельных пробах, причем результаты не должны отличаться друг от друга более чем на 2 °С. Среднее арифметическое этих результатов принимают за окончательную температуру застывания.

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ

Нефтяные парафины представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, состоящую в основном из углеводородов общей формулы СnН2n+2 с примесью твердых нафтеновых, ароматических исмешанных нафтеноароматическихуглеводородов.

Твердые углеводороды нефти разделяются на парафины и церезины на основании различия пределов выкипания, физикохимических и химических свойств и кристаллической структуры этих углеводородов нефти. Парафины перегоняются с дистиллятными фракциями, тогда как церезины концентрируются в остатке от вакуумной перегонки мазута. При одинаковой температуре плавления церезины отличаются от парафинов более высокими значениями молекулярной массы, плотности, вязкости. Церезины энергично реагируют с дымящей серной и хлорсульфоновой кислотами, в то время как парафины с этими кислотами реагируют слабо.

Химический состав твердых углеводородов зависит от пределов выкипания фракций. По мере повышения пределов выкипания фракций содержание твердых парафиновых углеводородов уменьшается, а содержание твердых нафтеновых и ароматических углеводородов растет.

32

Церезины представляют собой в основном смесь нафтеновых углеводородов и в меньших количествах содержат твердые ароматические и парафиновые углеводороды. Изопарафиновые углеводороды содержатся в церезинах в сравнительно небольших количествах.

Физико-химические свойства твердых углеводородов зависят от их химического состава и от структурных особенностей молекул. Парафиновые углеводороды нормального строения при комнатной температуре имеют кристаллическую структуру.

Рентгенографические исследования парафинов показали, что их молекулы располагаются параллельно друг другу, образуя слои, толщина которых зависит от длины углеводородной цепи. Такая структура является орторомбической. Наибольшие величину кристаллов и число ромбических плоскостей имеют нормальные парафиновые углеводороды. Нафтеновые и ароматические углеводороды характеризуются меньшей величиной кристаллов и менее слоистым строением.

Свойства парафина значительно изменяются в зависимости от содержания в нем низкоплавких углеводородов, непредельных соединений, смолистых веществ, механических и других примесей. Эти примеси придают парафину желтый цвет, снижают твердость, уменьшают температуру плавления. Сорта и марки парафина различают по внешнему виду, температуре плавления, содержанию масла, цвету, пенетрации.

В зависимости от качественных показателей и области применения различают:

1.Жидкие парафины. Используются для получения белкововитаминных концентратов, синтетических жирных кислот и по- верхностно-активных веществ.

2.Твердые нефтяные парафины высокоочищенные, разли-

чающиеся температурой плавления (В1 50–52 С; В2 52–54 С; В3 54–56 С; В4 56–58 С), технические (Т), для синтеза (С), неочищенные спичечные (НС), неочищенные высокоплавкие (НВ). Используются в различных отраслях промышленности, для синтеза химических веществ, для пропитки древесины при производстве спичек.

33

3.Твердые пищевые парафины (П-1, П-2, П-3). Служат для пропитки пищевой тары.

4.Церезины марок 80; 75; 67; 57; конденсаторный. Применяются в производстве смазок, вазелинов, кремов, как изоляционный материал.

За температуру плавления парафина принимают среднюю температуру застывания компонентов, входящих в состав парафина. Определение температуры сводится к наблюдению за изменением температуры расплавленного парафина во время его охлаждения при переходе из жидкого состояния в твердое и при дальнейшем охлаждении в твердом состоянии. По полученным экспериментальным данным строят графическую зависимость температура – время. Участок постоянной температуры соответствует температуре перехода парафина из одного агрегатного состояния в другое.

Температуру плавления определяют прибором Жукова (рис. 13), который представляет собой сосуд Дьюара 1, снабженный термометром 2 на 100 °С с ценой деления 0,1 °С. Устройство сосуда Дьюара позволяет проводить охлаждение расплавленного парафина достаточно медленно. Термометр укрепляется так, чтобы ртутный шарик находился на оси прибора и в центре расплавленного парафина.

Фарфоровый стакан с испытуемым парафином устанавливают в термостат, имеющий температуру не более 100 °С, и нагревают до полного расплавления. Расплавленный продукт заливают в прибор Жукова до 3/4 его высоты. Вставив термометр, прибор устанавливают на

стол и выжидают, пока парафин охладится до Рис. 13 температуры, превышающей предполагаемую температуру плавления на 4 °С. Во избежание переохлаждения парафина прибор встряхивают. Когда парафин начнет мутнеть и пениться, встряхивание прекращают, включают секундомер и сначала через каждые 10 с до наступления отчетли-

34

вого помутнения, а затем через каждую минуту до момента полного затвердения парафина записывают показания термометра с точностью до 0,1 °С. Сначала температура будет падать быстро и плавно, затем, когда начнут выделяться кристаллы, понижение температуры замедлится, после чего снова начнется равномерное падение температуры. За температуру плавления принимают температуру, которая некоторое время была постоянной.

При испытании неизвестного парафина сначала предварительно определяют температуру плавления. Для этого полностью расплавляют парафин и заливают его в нагретый прибор Жукова. Затем прибор периодически встряхивают и, когда содержимое помутнеет, включают секундомер. Через каждую минуту отмечают показания температуры до тех пор, пока парафин не перейдет в твердое состояние. Постоянная температура с точностью до 1–2 °С принимается за предполагаемую температуру плавления. Затем определение повторяют по обычной методике.

9. АНАЛИЗ СМАЗОК

Пластичными, или консистентными, смазками называется большая группа нефтепродуктов различного назначения, представляющая собой пластичные вещества коллоидной структуры. Они изготавливаются путем сгущения различных нефтяных, а иногда

исинтетических масел каким-либо загустителем. В качестве загустителей применяют кальциевые, натриевые, литиевые, бариевые

идругие соли высших жирных кислот (мыла), твердые углеводороды (церезин, петролатум, парафин) и различные неорганические вещества (бентонитовыеглины, силикагель, графити др.).

Остепени консистентности (густоты) смазки, отражающей ее механические свойства, судят по пенетрации.

С повышением температуры наступает такой момент, когда смазка теряет свойства и начинает течь. О температуре, при которой это происходит, судят по температуре каплепадения. Она нормируетсядля большинства выпускаемых группи сортов смазок.

35

Температурой каплепадения называется температура, при которой из капсюля термометра Уббелоде в результате нагревания в стандартных условиях падает первая капля испытуемой смазки. Поскольку смазки не индивидуальные вещества, а сложные коллоидные системы, переход их в текучее (жидкое) состояние происходит в определенном температурном интервале,

упереться в буртик гильзы. Избыток смазки, вытекающей из нижнего отверстия, срезают. Если анализируются твердые продукты, то испытуемый продукт вначале нагревают до 100 °С и наливают в капсюль по каплям, капсюль при этом устанавливают на гладкую металлическую поверхность. На дно сухой чистой пробирки кладут кружок белой бумаги и устанавливают в эту пробирку подготовленный термометр так, чтобы нижний край отстоял на 25 мм от кружка бумаги на дне пробирки. Переносят пробирку в водяную или глицериновую баню. Глицерин

36

применяют для продуктов с температурой каплепадения выше 80 °C. Обогрев бани ведут с такой интенсивностью, чтобы температура, начиная с температуры на 20 °С ниже ожидаемой температуры каплепадения, повышалась со скоростью 1 °С/мин.

За температуру каплепадения испытуемого нефтепродукта принимают температуру, при которой упадет первая капля или столбик нефтепродукта, выступивший из отверстия капсюля, коснется дна пробирки. Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 1°С.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Определение плотности

1.Что такое плотность? Какие бывают виды плотности?

2.Какие существуют методы определения плотности?

Вчем их преимущества и недостатки?

3.От чего зависит плотность нефтепродуктов?

4.Для каких нефтепродуктов плотность нормируется?

Определение фракционного состава

1.Что такое фракционный состав?

2.Каковы методы определения фракционного состава?

3.В чем состоят различия между фракционным составом

икривой истинных температур кипения?

4.Каковы пределы выкипания наиболее распространенных нефтепродуктов (бензин, керосин и т.п.), почему они именно такие? Можно ли их расширить?

5.С какими параметрами нефтепродуктов связан фракционный состав?

6.За какие эксплуатационные свойства бензинов, керосинов и дизельных топлив отвечают величины tн.к, t10, t50, t90, tк.к?

7.Что дает возможность использовать в дизельных двигателях более тяжелое топливо, чем в бензиновых?

8.Как зависит ОЧ от температуры выкипания бензиновой фракции? К чему приводит большая разница в ОЧ разных фрак-

37

ций бензина? В каких бензинах она наибольшая? Какие существуют методы ее снижения?

Определение давления насыщенных паров

1.Что такое ДНП?

2.Какие эксплуатационные свойства нефтепродукта характеризует ДНП?

3.С какими другими параметрами нефтепродуктов связано

ДНП?

4.Для какихнефтепродуктов необходимо определятьДНП?

5.На какие группы делятся бензины по старому и новому ГОСТам взависимостиотвеличиныДНП ифракционного состава?

6.Что происходит при совпадении величины ДНП и давления в системе?

7.Какие существуют методы определения ДНП?

8.Каково соотношение объемов паровой и жидкостной камер

вбомбеРейда? Почемунеобходимоименнотакое соотношение?

9.При какой температуре определяется ДНП? Почему именно такая температура?

10.Как можно определить ДНП расчетным методом?

11.Почему величина ДНП, определяемая в бомбе Рейда, не является абсолютной и требует введения поправок?

12.Какие существуют способы увеличения ДНП, если его значение слишкомнизкоеи неудовлетворяеттребованиям ГОСТа?

Определение вязкости

1.Что такое вязкость? Какие бывают виды вязкости? Как они взаимосвязаны?

2.Методы измерения вязкости. На чем они основаны?

3.Для каких нефтепродуктов определяется вязкость и по-

чему?

4. Какие существуют вискозиметры? Каковы различия

вработе вискозиметров ВПЖ и ВНЖ?

5.От чего зависит вязкость? При каких условиях проводят ее определение и почему?

38

6.Можно ли пересчитать вязкость с одной температуры на другую?

7.Можно ли определить вязкость смеси нефтепродуктов расчетным методом?

8.На что влияет вязкость нефтепродуктов?

9.Что такое индекс вязкости? Для каких нефтепродуктов определяют ИВ, почему?

10.Как соотносится ИВ разных классов углеводородов?

11.Какие существуют методы улучшения ИВ?

12.Расшифровать марку анализируемого масла.

Определение содержания воды в нефтепродуктах

1.В чем заключается сущность метода Дина и Старка?

2.Что такое азеотропная и экстрактивная перегонка (ректификация), в чем заключается их сущность?

3.Какие еще существуют способы определения воды в органических веществах?

Определение температуры вспышки нефтепродуктов

1.Что такое температура вспышки, воспламенения, самовоспламенения?

2.Что характеризуют эти температуры?

3.От чего зависит температура вспышки?

4.Для каких нефтепродуктов температура вспышки нормируется ГОСТом?

5.Какие существуют способы определения температуры вспышки?

6.Для каких нефтепродуктов температура вспышки определяется в открытом, а для каких – в закрытом тигле и почему?

7.Чем будет различаться температура вспышки, определенная для одного и того же нефтепродукта в открытом и закрытом тиглях, и почему?

8.Что такое верхний и нижний пределы воспламенения?

9.От чего зависит температура самовоспламенения? Для каких классов углеводородов она минимальна?

39

10.Какой нефтепродукт имеет меньшую температуру самовоспламенения – бензин или дизельное топливо, почему?

11.С какими другими параметрами нефтепродуктов связана температура вспышки?

12.Как называются вещества, температура вспышки в закрытом тигле которых меньше 61°С?

Определение температуры застывания

1.Что такое температура застывания? Какие бывают виды застывания?

2.Что такое температура помутнения?

3.Для каких нефтепродуктов определяется температура застывания, почему?

4.От чего зависит температура застывания нефтепродукта?

5.Какие существуют методы понижения температуры застывания?

6.Классификация масел по способам производства, по областям применения. Для каких масел определяют температуру застывания и почему?

7.Каковы основные стадии производства масел?

Определение температуры плавления

1.Что такое температура плавления? В чем ее отличие от температуры застывания?

2.Каким методом определяется температура плавления?

3.Для каких нефтепродуктов определяется температура плавления? Методы получения данных продуктов.

4.От чего зависит температура плавления?

Определение температуры каплепадения

1.Что такое температура каплепадения?

2.Каким методом определяется температура каплепадения?

3.Для каких нефтепродуктов определяют температуру каплепадения и почему? На что она влияет?

40