- •Цели и задачи исследования нефтей, нефтепродуктов
- •I. Методы технического анализа:
- •Подготовка нефтей к анализу. Обезвоживание
- •Методы определения содержания воды в нефти
- •Методы измерения плотности
- •Расчетный метод определения плотности нефтей и нефтепродуктов
- •Плотность нефти и нефтепродуктов
- •Ареометрический метод
- •Пикнометрический метод
- •Н.Алканы н.Алкены изоалканы изоалкены алкилциклопентаны алкилциклогексаны алкилбензолы алкилнафталины
- •Вязкость нефтей
Методы измерения плотности
Одним из наиболее важных и наиболее часто используемых показателей нефти и НП является плотность. Плотность – один из важнейших и широко употребляемых параметров характеристики нефтей и нефтепродуктов, а также индивидуальных углеводородов. Определение плотности нефтей и нефтепродуктов облегчает расчеты, связанные с вычислением их массового количества. Учет количества нефти и нефтепродуктов в объемных величинах вызывает неудобства, т.к. объем жидкости зависит от температуры. Зная объем и плотность при приеме, отпуске и учете нефти и нефтепродуктов, можно выражать их количество в массовых единицах.
Плотность (204) вещества (смеси веществ) - это количество массы, содержащейся в единице объема. В системе СИ - г/см3, кг/м3. За единицу плотности принимается масса 1 м3 дистиллированной воды при 4оС. Обычно определяют не абсолютную плотность вещества (смеси), а относительную плотность, выражающую отношение массы вещества (смеси) к массе чистой воды при 4оС, взятой в том же объеме. Численные значения абсолютной и относительной плотности совпадают, но относительная плотность – величина безразмерная. В России плотности определяют при температуре +20оС (ГОСТ 3900) и +15 оС (ГОСТ Р 51069 – обязательно с 01.01.2004 г.). При поставке на экспорт нефтей и нефтепродуктов плотность определяют по международным стандартам ASTM (АСТМ), которые осуществляются ареометрами и цифровым анализатором плотности.
В Англии и США плотность определяют при 15,56оС (60оF), там же кроме абсолютных единиц плотности применяют условные, к которым относятся градусы АПИ (оAPI) и градусы Боме (о Be). Плотность в градусах API и относительная плотность нефти при базовой температуре 60 °F (15.6 °C) связаны четким арифметическим уравнением и могут быть легко преобразованы друг в друга.
Плотности в градусах API из относительной плотности можно рассчитать по следующей формуле: оAPI (gravity) = 141,5/ Отн. пл. – 131,5 где: отн. пл. – безразмерная величина (г/см3) при 15,56оС (60оF)
Например: оAPI = 141,5:0,875 – 131,5 = 30,2
При этом плотность нефти в кг/м³, при той же температуре, получается путем умножения ее относительной плотности на 1000.
В старых справочниках плотность обозначают d204. На практике плотность приходится определять при разных температурах, поэтому определяют при той ТоС, при которой это возможно, и проводят пересчет по формуле:
204 = t 4 + y*(to - 20)
t 4 (ро) - плотность при данной температуре
y - температурный коэффициент плотности (коэффициент объемного
расширения, приводится в ГОСТ или специальной литературе)
Повышение То приводит к снижению значений плотности и наоборот. Эта формула дает хорошие результаты в интервале Т = 0 – +50оС.
Плотность как показатель имеет как самостоятельное значение (является нормируемым для нефтей и н /продуктов по ГОСТ и АSTМ), а также входит составной частью в разные комбинированные характеристики. Например, плотность используется при расчетах структурно-группового состава по методу n- (d) - M, при анализе углеводородных фракций рефрактометрическими методами и т. д. В среднем относительные плотности нефтей находятся в пределах =0,82-0,92 г/см3, но реже встречаются нефти =0,96 г/см3.
Плотность нефти зависит от химической природы составляющих веществ, молекулярной массы компонентов, фракционного состава, присутствия растворенных газов, содержания смолистых веществ и т.д. По мере увеличения геологического возраста и глубины залегания плотность нефти, в основном, уменьшается.
Зависимость плотности нефтяных фракций хорошо прослеживается на примере индивидуальных углеводородов, например состоящих из 6 атомов углерода:
Плотность , г/см3
CH3– (CH2)4–CH3 гексан 0,660
CH3–CH –CH2 – CH2 – CH3 метилпентан 0,749
CH3
CH2 – CH2
CH2 CH2 циклогексан 0,779
CH2 –CH2
CH
CH CH
бензол 0,879
CH CH
CH
В качестве стандартных в нашей стране приняты следующие методы определения плотности: 1. Пикнометрический метод; 2. Ареометрический метод
Пикнометрический метод считается самым трудоемким и длительным методом, но и самым точным (с точностью до 0,0001). Метод основан на сравнении массы определенного объема испытуемого нефтепродукта или нефти с массой такого же объема воды при одинаковой температуре. Пикнометры – стеклянные сосуды с притертой пробочкой объемом 1, 5, 10, 25 мл.
Ареометрический метод. Международный стандарт ИСО 3675 устанавливает метод лабораторного определения плотности сырой нефти, жидких нефтепродуктов и смесей нефтяных и ненефтяных продуктов при помощи стеклянного ареометра при температурах +20оС и + 15 оС.
Ареометр – цилиндрический сосуд, на дне которого находится балласт. Он должен быть строго симметричен. При погружении в жидкость (стеклянный цилиндр) ареометр должен плавать строго вертикально. Большинство ареометров снабжают термометром. На ареометре имеется шкала делений, градуировка отнесена к плотности воды при +4оС.
Чтобы увеличить точность определения выпускают набор ареометров, разбивая шкалу на несколько частей: (0,6 – 0,7) (0,7 – 0,8) (0,8 – 0,9) и т.д. Берут стеклянный цилиндр, наливают испытуемую жидкость, предотвращая вспенивание. Данный метод можно использовать для определения плотности подвижных прозрачных жидкостей при совпадении нижнего мениска со стержнем ареометра, а также непрозрачных жидкостей путем считывания шкалы ареометра при совпадении верхнего мениска со стержнем ареометра.
Осторожно погружают ареометр, и когда он установится, определяют значение плотности. Если температура отличается от +20оС, то определяют плотность при данной температуре и производят перерасчет с учетом имеющейся температуры.
Рисунок 1 - Показание шкалы ареометра для прозрачных жидкостей: 1 – жидкость; 2 – точка съема показаний; 3 – горизонтальная поверхность жидкости; 4 – основание мениска
Рисунок 2 - Показание шкалы ареометра для непрозрачных жидкостей: 1 – жидкость; 2 – точка съема показаний; 3 – горизонтальная поверхность жидкости; 4 – основание мениска