Теоретическая часть.

Дизельные топлива предназначены для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом дизелей является возможность осуществления высокой степени сжатия топливо-воздушной смеси, вследствие чего удельный расход топлива в них на 25…30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях.

Дизельное топливо – это сложная смесь парафиновых (10…40 %), нафтеновых (20…60 %) и ароматических углеводородов средней молярной массы – 110…230 г/моль , выкипающих в пределах 170…380 о С. Температура вспышки топлива составляет 35…80 о С, застывания – минус 5 о С.

Основные эксплуатационные показатели дизельных топлив:

· цетановое число , характеризующее мощностные и экономические показатели работы двигателя;

· фракционный состав , определяющий полноту сгорания топлива, дымность и токсичность отработанных газов;

· вязкость и плотность , обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыление в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;

· низкотемпературные свойства , определяющие функционирование системы топливоподачи при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива;

· степень чистоты , характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндропоршневой группы двигателя;

· температура вспышки , определяющая условия безопасности использования топлива в двигателе;

· наличие сернистых соединений, металлов, непредельных углеводородов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ двигателя.

Дизельное топливо выпускается согласно ГОСТ 305-82 трех марок: Л – летнее, применяемое при температуре окружающей среды ниже 0 о С, З – зимнее до – 30 о С, А – арктическое до – 50 о С. Общее содержание серы в прямогонных фракциях – 0,8…1,0 %, после гидроочистки – 0,08…0,12 % (табл. 1).

Основной показатель дизельного топлива – цетановое число (ЦЧ), который характеризует воспламеняемость топлива, жесткость рабочего хода, определяет запуск двигателя, расход топлива и дымность отработанных газов.

1.1 Цетановое число

ЦЧ указывает на процент содержания хорошо воспламеняющегося цетана С 16 Н 34 в смеси с трудно воспламеняемым a-метилнафталином С 11 Н 10 в эталонном топливе, которое по своим характеристикам соответствует исследуемому дизельному топливу.

Оптимальное ЦЧ дизельного топлива – 40…50 (табл. 10). Применение топлива с ЦЧ < 40 приводит к жесткой работе двигателя, а ЦЧ > 50 – к увеличению удельного расхода топлива за счет снижения полноты сгорания. ЦЧ дизельного топлива зависит от его углеводородного состава. Наиболее высокими ЦЧ обладают нормальные парафиновые углеводороды, причем с повышением их молярной массы ЦЧ также повышается. Самые низкие ЦЧ у ароматических углеводородов, не имеющих боковых цепей. Непредельные углеводороды имеют более низкие ЦЧ, чем соответствующие парафиновые. Чем выше температура кипения топлива, тем выше ЦЧ, зависимость носит линейный характер.

1.2 Таблица 1- Основные показатели качества дизельных топлив
(ГОСТ 305-82)

Показатель	Марка топлива
Л	З
Цетановое число, не менее	47…51	40…42
Фракционный состав, max t о перегонки, о С: 50 % топлива 96 % топлива
Кинематическая вязкость при 20 о С, мм 2 /с (сСт )	3,0…6,0	1,8…5,0
Плотность при 20 о С, кг/м 3 , не более
Температура вспышки в закрытом тигле, о С
Температура застывания, о С, не выше для климатической зоны: умеренной, холодной	–10 –	–35 –45
Общее содержание серы, %, не более	0,5	0,5
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	0,01	0,01
Кислотность, мг КОН на 100 см 3 топлива, не более
Иодное число, г иода на 100 г топлива, не более
Зольность, %, не более	0,01	0,01
Содержание механических примесей	отсутствуют	отсутствуют
Содержание воды	отсутствует	отсутствует
Содержание фактических смол, мг /100 см 3 топлива, не более
Коксуемость 10 % остатка, %, не более	0,20	0,30

1.3 Фракционный состав дизельного топлива – это основной показатель топлива, влияющий на процесс его сгорания, как и ЦЧ. Его определяют согласно ГОСТ 2177-82 нагреванием 100 мл топлива в специальном приборе, образующиеся пары охлаждают, собирают в мерный цилиндр. В процессе разгонки фиксируют температуру выкипания 50 и 96 % топлива (табл. 1).

От фракционного состава топлива зависит качество его распыления и полнота сгорания. Если в дизельном топливе много легких углеводородов, то на их сгорание требуется меньше кислорода. Для такого топлива более полно протекает процесс смесеобразования, однако повышается жесткость работы двигателя (резко нарастает давление на градус угла поворота коленчатого вала). Тяжелые фракции при распылении образуют крупные капли, ухудшается качество горючей смеси, повышается расход топлива, существенно усиливается коксование распылителей форсунок, возрастает количество нагаров в зоне цилиндропоршневой группы.

Плотность

Абсолютной плотностью вещества называется масса, содержащаяся в единице объема. В системе СИ плотность выражается в кг/м 3 . За единицу абсолютной плотности принята масса 1м 3 дистиллированной воды при температуре 4С.

На практике часто приходится определять плотность при температуре отличающейся от 20°C. Для пересчета плотности используется формула, предложенная Д.И. Менделеевым:

Коэффициент α берется из таблицы:

Температура вспышки в закрытом тигле

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в стандартном аппарате, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней открытого огня.

Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле.

Температура вспышки может определяться в аппаратах закрытого и открытого типа. Для одного и того же продукта температура вспышки, определенного в приборе открытого типа, будет всегда выше, чем в приборе закрытого типа.

Вязкость кинематическая

Вязкость – это свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее слоев относительно друг друга под действием внешней силы.

Определение кинематической вязкости проводят в капиллярных вискозиметрах, в которых исследуемый нефтепродукт протекает через капиллярную трубку определенного диаметра.

Кинематическая вязкость испытуемого нефтепродукта вычисляется по формуле:

ν=С*τ,

где τ – время истечения жидкости через капилляр вискозиметра, с;

С – постоянная вискозиметра, мм 2 /с 2 .

Вискозиметр ВПЖ-4

Ход работы.

Определение плотности ареометром

В стеклянный цилиндр осторожно наливаем 100 мл испытуемого дизельного топлива. Взяв за верхний конец ареометр, опускаем его в жидкостью. После установления ареометра снимаем показания:

ρ= 812кг/м 3

Определение температуры вспышки в закрытом тигле

Испытуемый нефтепродукт наливаем в тигель до метки, устанавливаем его на место и закрываем крышкой. В крышке укрепляем термометр, проверяем, работает ли мешалка, открывается ли заслонка, и зажигаем лампу.

Включаем электрообогрев и при периодическом перемешивании нагреваем прибор. Не более чем за 17ºС до предполагаемой температуры вспышки начинаем проводить испытания. В момент испытания перемешивание прекращаем, поворачиваем заслонку с помощью рукоятки и наблюдаем за появлением быстро исчезающего пламени над поверхностью нефтепродукта. Отмечаемую при этом температуру фиксируют как температуру вспышки. Испытания проводим через каждые 2ºС. Получив первую вспышку, нагревание продолжаем и через 2ºС повторяем зажигание, и вновь видим вспышку.

Т вспышки =67ºС

Определение кинематической вязкости

Вискозиметр с нефтепродуктом с помощью штатива и держателей устанавливаем в вертикальном положении в термостатируемый сосуд. Вискозиметр закрепляют так, чтобы верхнее расширение оказалось полностью в жидкости термостата. Засасываем грушей жидкость в колено выше метки М 1 . затем грушу снимают и уровень жидкости начинает убывать. Когда уровень жидкости достигает метки М 1 , включаем секундомер и останавливаем его в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М 2 . Проводим 3 замера.

τ ср = 250 с

С const =0,01057мм 2 /с 2

Определим вязкость: σ= 0,01057*250= 2,6425

Вывод:

1. По ГОСТ для зимнего дизельного топлива плотность при 20ºС должна быть не более 840 кг/м 3 . Исследуемое дизельное топливо имеет плотность, равную ρ=812 кг/м 3 ; что соответствует ГОСТ.

2. По ГОСТ температура вспышки в закрытом тигле должна быть не ниже 35ºС. Температура вспышки исследуемого дизельного топлива равна: Т вспышки =67ºС, что соответствует ГОСТ.

3. По ГОСТ кинематическая вязкость при 20ºС должна быть в интервале: 1,8-5,0. У исследуемого нефтепродукта кинематическая вязкость равна σ=2,6425, что соответствует ГОСТ.

По всем основным качественным показателям исследуемый нефтепродукт соответствует требованиям ГОСТ 305-82 на зимнее и арктическое дизельное топливо.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27

Температурные пределы воспламенения. Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная нижнему концентрационному пределу воспламенения, называется нижним температурным пределом воспламенения (НТПВ).

Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная верхнему концентрационному пределу воспламенения, называется верхним температурным пределом воспламенения (ВТПВ).

Например, для ацетона температурные пределы равны: НТПВ 253 К, ВТПВ 279 К. При этих температурах образуются концентрации паров соответственно 2,6 и 12,6 % (об.).

Температурные пределы воспламенения используют для оценки пожарной опасности жидкостей, при расчете безопасных режимов работы закрытых технологических аппаратов и складских емкостей с жидкостями и летучими твердыми веществами. Для пожаробезопасности технологического процесса, связанного с применением жидкостей, последний ведут при температурах ниже НТПВ на 10 К или выше НТПВ на 15 К. Для многих жидкостей температурные пределы определены и результаты сведены в справочные таблицы.

Температурные пределы могут быть рассчитаны. Расчетный метод применяют для ориентировочного определения температурных пределов воспламенения в целях нахождения предполагаемых температурных пределов перед началом экспериментального их определения, а также для ориентировочного расчета безопасных режимов работы технологической аппаратуры на стадии предпроектной проработки технологического процесса в отсутствие экспериментальных данных. Температурные пределы воспламенения можно вычислить, используя данные о давлении насыщенного пара при различных температурах, по формуле

где Р 1 , Р 2 – ближайшие к Р п меньшее и большее табличные значения давления пара, соответствующие температурам Т 1 и Т 2 .

Температурные пределы воспламенения можно рассчитать по экспериментально определенным концентрационным пределам. Если вычисленная величина не совпадает с экспериментальной, то в качестве действительной принимают более низкое значение для НТПВ и более высокое для ВТПВ. Вычисляют температурные пределы следующим образом.

Определяют давление паров Р н и Р в вещества, соответствующего нижнему и верхнему концентрационным пределам паров в воздухе

Если Р общ = 101080 Па, то Р в =1010 С в и Р н = 1010 С н , где Р н и Р в – экспериментальные значения нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения паров в воздухе, % (об.).

По найденным значениям Р н и Р в вычисляют температурные пределы воспламенения, используя приведенные выше формулы и табличные данные зависимости давления пара от температуры.

Температура вспышки. Температура вспышки – самая низкая температура (в условиях специальных испытаний) вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость образования еще недостаточна для последующего горения.

Этот термин применяют для характеристики горючих жидкостей и он вошел во многие стандарты. Согласно ГОСТ 12.1.004-90 (Пожарная безопасность. Общие требования), жидкости, способные гореть, делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). ЛВЖ – это жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 0 С (в закрытом тигле) или 65 0 С (в открытом тигле). ГЖ – это жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 0 С (в закрытом тигле) или 66 0 С (в открытом тигле).

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 0 С и ниже в закрытом тигле или от -13 0 С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 0 С до 23 0 С в закрытом тигле или выше -13 0 С до 27 0 С в открытом тигле;

III разряд –ЛВЖ, опасные при повышенной температуре воздуха, к ним относятся легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше 23 0 С до 61 0 С в закрытом тигле или выше 27 0 С до 66 0 С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавливают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменением физических свойств членов гомологического ряда (табл. 5.2).

Из данных табл. 5.2 видно, что температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Эти закономерности в гомологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо отметить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространять на жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

Таблица 5.2

Физические свойства спиртов

Молекулярная масса

Плотность, кг/м 3

Температура, К

Метиловый СН 3 ОН

Этиловый С 2 Н 5 ОН

н -Пропиловый С 3 Н 7 ОН

н -Бутиловый С 4 Н 9 ОН

н- Амиловый С 5 Н 11 ОН

При смешении горючих жидкостей с водой или четыреххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки:

растворе, % …………………

Температура вспышки, 0 С

метилового спирта …………

этилового спирта …………..

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25%.

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения.

Такую температуру жид-кости принято называть температурой воспламенения. Для ЛВЖ она отличается на 1 – 5 0 С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30 – 35 0 С. При температуре воспламенения жидкостей устанавливается постоянный (стационарный) процесс горения.

5.3. Процесс горения жидкостей. Скорость выгорания

Горение жидкостей сопровождается не только химической реакцией (взаимодействие горючего вещества с кислородом воздуха), но и физическими явлениями, без которых горение невозможно. Взаимодействие горючих паров с кислородом воздуха происходит в зоне горения, в которую непрерывно должны поступать горючие пары и воздух. Это возможно, если жидкость будет получать определенное количество тепла, необходимое для испарения. Тепло в процессе горения поступает только из зоны горения (пламени), где оно непрерывно выделяется. Тепло из зоны горения к поверхности жидкости передается излучением. Передача тепла теплопроводностью невозможна, так как скорость движения паров от поверхности жидкости к зоне горения больше скорости передачи тепла по ним от зоны горения к жидкости. Передача тепла конвекцией также невозможна, так как поток паров в объеме пламени направлен от поверхности менее нагретой (жидкость) к поверхности более нагретой.

Количество тепла, излучаемое пламенем, зависит от его степени черноты и температуры. Степень черноты пламени определяется концентрацией углерода, выделяющегося в пламени жидкости при горении жидкости. Например, степень черноты пламени при горении нефти и нефтепродуктов в больших резервуарах близка к единице.

Количество тепла, поступающее от факела Q р в единицу времени на единицу поверхности жидкости, можно определить по формуле

где e – степень черноты; s – постоянная Стефана – Больцмана, равная 2079×10 -7 кДж/(м 2 ×ч×К 4); Т ф – температура пламени факела, К; Т ж – температура поверхности жидкости, К.

Это тепло расходуется на испарение жидкости , ее нагревание от начальной температуры до температуры поверхности , т.е. прогрев жидкости в глубину:

где r – теплота испарения, кДж/ч; r – плотность, г/см 3 ; v – линейная скорость горения, мм/ч; u – скорость прогрева жидкости в глубину, мм/ч; Т п – температура поверхности жидкости, К; Т 0 – начальная температура жидкости, К; с – удельная теплоемкость жидкости, Дж/(г×К).

Таким образом,

В установившемся процессе горения (т.е. при постоянной температуре пламени) наблюдается равновесие между количеством сгоревшего в зоне горения (пламени) вещества и массой пара, поступающего в пламя. Это определяет постоянную скорость испарения и, следовательно, выгорание жидкости в течение всего процесса горения.

Скорость горения жидкостей. Различают две скорости горения жидкостей – массовую и линейную. Массовой скоростью G называется масса жидкости (кг), вы-горающей в единицу времени (ч, мин) с единицы поверхности. Под линейной скоростью v горения жидкости понимают высоту ее слоя (мм, см), выгорающего в единицу времени:

где r — плотность жидкости, кг/м 3 ; h – высота слоя сгоревшей жидкости, мм; t — время горения.

Зная или определив линейную скорость выгорания, можно вычислить массовую и наоборот.

Скорость горения жидкостей непостоянна и изменяется в зависимости от начальной температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости в резервуаре, скорости ветра и других факторов. Для горелок малых диаметров скорость сгорания сравнительно велика. С увеличением диаметра скорость сгорания сначала уменьшается, а затем возрастает, пока не достигнет определенного постоянного значения для данной жидкости. Такая зависимость обусловлена различными причинами. На скорость горения в малых горелках существенно влияют стенки, так как пламя, соприкасаясь с ними, нагревает верхнюю кромку до высокой температуры. От верхней кромки тепло теплопроводностью распространяется по всей стенке и передается жидкости. Этот дополнительный приток тепла со стороны стенки увеличивает скорость испарения жидкости. Увеличение скорости горения с увеличением диаметра связано с переходом от ламинарного режима горения к турбулентному. Этот переход сопровождается уменьшением полноты сгорания, а большое количество выделяющейся сажи способствует увеличению степени черноты пламени, что приводит к увеличению теплового потока от пламени. При турбулентном горении обеспечивается наиболее быстрый отвод паров от поверхности жидкости, увеличивается скорость испарения.

Скорость горения в больших резервуарах увеличивается с ростом диаметра незначительно. Считают, что скорость горения в резервуарах диаметром больше 2 м практически одинакова.

Сильный ветер способствует смешиванию паров с воздухом, повышению температуры пламени, в результате чего интенсивность горения увеличивается.

По мере снижения уровня жидкости в резервуаре увеличивается расстояние от пламени до поверхности жидкости, поэтому уменьшается приток тепла к жидкости. Скорость сгорания же постепенно уменьшается и при некотором критическом расстоянии поверхности жидкости от кромки борта может наступить самотушение. Это расстояние называется критической высотой ; она увеличивается с увеличением диаметра резервуара. Для больших резервуаров зависимость скорости горения от высоты свободного борта практического значения не имеет, так как высота стандартных резервуаров всегда значительно меньше критической высоты. Так, расчет показывает, что само- тушение в резервуаре диаметром 23 м может наступить при высоте его более 1 км. Действительная высота резервуара 12 м.

Определение температуры вспышки в открытом тигле.

Температуру вспышки в открытом тигле определяют в приборе Бренкена (рис. 36).

Рис. 36 – Прибор для определения

температуры вспышки в открытом тигле

Нагрев нефтепродукта осуществляют в железном тигле диаметром 63-65, высотой 46-48 и толщиной стенок 1 мм. Тигель помещают в металлическую песчаную баню высотой 45-55 и диаметром 95-105 мм, установленную на штативе. Термометр на 360°С прикрепляется к штативу. Нагрев бани осуществляется газовой горелкой, а испытание на вспышку – зажигательным устройством. Последняя представляет собой оттянутую стеклянную или металлическую трубку диаметром 1 мм, соединенную резиновой трубкой с источником газа.

В тигель прибора Бренкена, предварительно промытый и осушенный, наливают испытуемое масло до уровня на 12 мм ниже края тигля, если продукт имеет температуру вспышки до 210 0 С, и на 18 мм для продукта с более высокой температурой вспышки. Уровень налива нефтепродукта в тигле устанавливается по металлическому шаблону, входящему в комплект прибора Бренкена. Тигель помещают в песчаную баню, содержащую на дне слой прокаленного песка толщиной 5-8 мм. Под песчаную баню устанавливают горелку и регулируют ее пламя так, чтобы продукт нагревался на 10°С в мин и за 40°С до ожидаемой температуры вспышки нагревание уменьшают до 4°С в минуту.

Определение температуры вспышки начинается за 10°С до ожидаемой температуры вспышки, проводя на расстоянии 10-14 мм от поверхности масла через каждые 2 градуса пламя зажигательного устройства. Длина пламени должна быть 3-4 мм, а длительность каждого испытания – 2-3 с.

За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой отмечается появление перебегающего и быстро исчезающего синего пламени.

Достаточно похоже, но с большей долей автоматизации различных этапов работы, температура вспышки в открытом тигле определяется в приборе ТВО-ЛАБ-01 (рис. 37).

Рис.37 - Лабораторный ТБО-ЛАБ-01

для определения температуры вспышки в открытом тигле.

Цвет масел

Интенсивность окраски масел зависит от присутствия в нем темных смолистых веществ. Эти вещества окрашивают большинство масел в цвета от бледно-желтого до желто-бурого. Между интенсивностью окраски и количеством смолистых веществ не существует прямой зависимости. Лишь приблизительно по цвету масла можно судить о степени его очистки. Более точное заключение о цвете масла делают путем сравнения испытуемого масла с эталонным стеклом или стандартным раствором. Цвет масла нормируется в миллиметрах (ГОСТ 2667-80). Сущность определения цвета масла состоит в том, что подбирают такую толщину слоя испытуемого масла, при которой интенсивность его окраски совпадает с окраской эталонного стекла или раствора определенной высоты столба. Естественно, что чем светлее масло, тем толще слой. Поэтому в ГОСТе этот показатель нормируется не менее той или иной толщины слоя (в миллиметрах). Цвет масла можно определять в колориметре ЦНТ согласно ГОСТ 20284-74 «Нефтепродукты. Метод определения цвета на колориметре ЦНТ».

Введение

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность вырабатывает самые разнообразные продукты: газообразное и жидкое топливо, смазочные и специальные масла, битумы, парафин, ароматические углеводороды, и многие другие технические и химические продукты. Требования ко всем этим продуктам разнообразны и диктуются изменяющимися условиями применения и эксплуатации того или иного нефтепродукта.

Основная задача технического анализа – наиболее полно и четко охарактеризовать необходимые химические, физические и эксплуатационные свойства конечных продуктов производства с учетом особенностей их назначения и применения.

В техническом анализе разнообразных продуктов применяются следующие способы, методы и приемы исследования: химические – использующие классические приемы качественного и количественного анализа, физические – определение плотности, температуры застывания, пенетрация, перегонка и др., физико-химические – спектроскопия, газовая и жидкостная хроматография, специальные – определение различных эксплуатационных свойств или состава анализируемого продукта. К этой группе относят методы определения свойств нефтепродуктов: октановое число, цетановое число, химической стабильности топлив и масел и др.

Целью изучения курса технического анализа нефтепродуктов является получение четких представлений о том, какие физико-химические и специальные показатели характеризуют тот или иной продукт.

Методические указания состоят из двух частей:

- первая часть включает следующие лабораторные работы: определение температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле, определение температуры вспышки нефтепродуктов в открытом тигле, определение давления насыщенных паров нефтепродуктов, определение фракционного состава нефтей, анализ нефтяных битумов, определение содержания минеральных примесей в нефтях.

- вторая часть включает следующие лабораторные работы: определение низкотемпературных свойств нефтепродуктов, определение кислотного числа нефтепродуктов, определение содержания ароматических углеводородов в нефтепродуктах, определение кинематической вязкости нефтепродуктов, определение условной вязкости нефтепродуктов, определение содержания серы и серосодержащих соединений, определение плотности нефтепродуктов, определение высоты некоптящего пламени нефтепродуктов.

Лабораторная работа № 1

В закрытом тигле

Температурой вспышки .

Методика определения температуры вспышки в закрытом тигле

Испытуемые нефтепродукты по заданию преподавателя.

Прибор состоит из металлического закрытого тигля 1,который помещается в чугунную ванну 2,а последняя в свою очередь окружена латунной рубашкой 3 (см. рис.1).Такое устройство предохраняет ванну от излишнего излучения тепла. Тигель с внутренней стороны имеет метку для указания уровня налива испытуемой жидкости. Крышка тигля снабжена заслонкой с двумя отверстиями, гнездом для термометра, зажигательным приспособлением 4,пружинным рычагом 6и мешалкой 5с гибкой передачей. Поворотом пружинного рычага открываются заслонки и наклоняется в паровое пространство тигля зажигательное приспособление. Нагрев осуществляется газовой горелкой или электрической спиралью.

Рис.1. Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле: 1-тигль, 2-чугунная ванна, 3-латунная рубашка, 4-зажигательное устройство, 5-перемешивающее устройство, 6-пружинный рычаг.

Перед определением прибор устанавливают в помещении, где отсутствует резкое движение воздуха. Снимают с прибора термометр, крышку с мешалкой и вынимают тигель. Эти части, соприкасающиеся с нефтепродуктом, тщательно промывают керосином или бензином и сушат. Испытуемый нефтепродукт наливают в тигель до метки, устанавливают его на место и закрывают крышкой. В крышке укрепляют термометр, проверяют, работает ли мешалка, пружинный рычаг и зажигают фитиль зажигательного устройства.

С помощью электрической спирали при постоянном перемешивании нагревают прибор, повышая температуру на 5 - 8°С/мин для продукта с температурой вспышки от 30 до 150°С и на 10 - 12°С/мин для продукта с температурой вспышки выше 150°С. За 30°С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагревания уменьшают до 2°С/мин. Когда нефтепродукт нагреется до температуры на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки, проводят испытание на вспыхивание через 1°С для продуктов с температурой вспышки до 150 °С и через 2°С для продуктов с температурой вспышки выше 150 о С. Для этого на 1с поворачивают пружинный рычаг и наблюдают за появлением синего быстро исчезающего пламени над поверхностью нефтепродукта. Отмечаемую при этом температуру фиксируют как температуру вспышки.

Получив первую вспышку, нагревание продолжают и через 1-2 о С повторяют зажигание. Если вспышки не происходит, испытание считают неправильным и повторяют его снова со свежей порцией нефтепродукта.

Если испытанию подвергается неизвестный нефтепродукт, то в этом случае нагревание ведут со скоростью 4 о С/мин при постоянном помешивании. Через каждые 4 о С проводят испытание на вспыхивание. Определив ориентировочную температуру вспышки, повторяют испытание со свежей порцией нефтепродукта по описанной выше методике. Расхождение между параллельными определениями при температуре вспышки до 50°С не должно превышать 1°С, выше 50°С - 2 о С.

Результаты работы представить в виде таблицы и вывода:

В выводе сопоставить полученные значения температур вспышки нефтепродуктов со значениями в соответствии с ГОСТ.

Лабораторная работа № 2

Определение температуры вспышки нефтепродуктов

В открытом тигле

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность любых нефтепродуктов. Впервые ее начали определять для керосинов, чтобы обнаружить в них примесь бензина, которая приводила к взрывам во время горения керосина. В настоящее время температура вспышки является нормируемым показателем смазочных масел, дизельных и котельных топлив, а также реактивных топлив Т-1, ТС-1, осветительных и тракторных керосинов и бензинов-растворителей. По температуре вспышки можно составить представление о характере углеводородов, входящих в его состав, а также о наличии примесей легко испаряющихся компонентов. Высококипящие углеводороды повышают температуру вспышки и, наоборот, низкокипящие снижаютее. На температуру вспышки некоторое влияние оказывают атмосферное давление и влажность воздуха. Чем выше атмосферное давление, тем выше и температура вспышки. Повышенная влажность воздуха увеличивает температуру вспышки, таккак при этом в паро-воздушной смеси парциальное давление воздуха уменьшается за счет присутствия водяных паров.

Определение температуры вспышки нефтепродуктов необходимо проводить в вытяжном шкафу, так как они разлагается с выделением газообразных продуктов. В вытяжном шкафу не следует плотно закрывать дверцы, а держать их на рекомендуемом преподавателем уровне.Разрешается наблюдать за процессом только через стекло шкафа.

Похожая информация.

ГОСТ 4333-87

Группа Б09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НЕФТЕПРОДУКТЫ

Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле

Petroleum products. Methods for determination of flash and ignition points in open crucible

МКС 75.080
ОКСТУ 0209

Дата введения 1988-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.06.87 N 2911

3. Стандарт соответствует требованиям СТ СЭВ 5469-86 в части метода А

В стандарт введен международный стандарт ИСО 2592-73

4. ВЗАМЕН ГОСТ 4333-48

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ


	Номер раздела

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

7. ИЗДАНИЕ (апрель 2005 г.) с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1989 г. (ИУС 3-90)

Переиздание (по состоянию на апрель 2008 г.)

Настоящий стандарт устанавливает методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле по методам Кливленда (метод А) и Бренкена (метод Б).

При возникновении разногласий в оценке качества нефтепродукта определение проводят по методу Кливленда.

Сущность методов заключается в нагревании пробы нефтепродукта в открытом тигле с установленной скоростью до тех пор, пока не произойдет вспышка паров (температура вспышки) нефтепродукта над его поверхностью от зажигательного устройства и пока при дальнейшем нагревании не произойдет загорание продукта (температура воспламенения) с продолжительностью горения не менее 5 с.

Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении.

1. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

Аппараты для определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле типов ТВО (ТВ-2) или полуавтоматические и автоматические типа АТВО (АТВ-2), дающие результаты в пределах допускаемых расхождений по методу Кливленда.

При возникновении разногласий в оценке качества нефтепродукта определение проводят вручную.

Экран трехстворчатый, окрашенный с внутренней стороны черной краской, с секциями шириной (46±1) см и высотой (60±5) см или щит высотой 55-65 см из листовой кровельной стали, окрашенный с внутренней стороны черной краской.

Термометр типа ТН-2 по ГОСТ 400 .

Секундомер любого типа.

Барометр ртутный или барометр-анероид с погрешностью измерения не более 0,1 кПа.

Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 .

Пипетка.

Щетка металлическая.

Бензин-растворитель с пределами выкипания от 50 до 170 °С или нефрас С50/170 по ГОСТ 8505 .

Осушающие реагенты (обезвоженные): натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166 или натрий сернокислый технический по ГОСТ 6318 , или кальций хлористый технический по ГОСТ 450 , или натрий хлористый по ГОСТ 4233 .

Вода дистиллированная.

Дополнительно для метода Б:

аппарат для определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле по методу Бренкена (типа ЛТВО).

Допускается применять импортную посуду, аппаратуру и реактивы по классу точности и квалификации не ниже предусмотренных стандартом.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД А

2.1. Подготовка к испытанию

2.1.1. Подготовка пробы

2.1.1.1. Пробу тщательно и осторожно перемешивают.

2.1.1.2. Пробы твердых нефтепродуктов предварительно расплавляют.

Температура пробы после нагревания должна быть ниже предполагаемой температуры вспышки не менее чем на 56 °С.

2.1.1.3. Испытуемый нефтепродукт, содержащий воду, сушат встряхиванием с одним из осушающих реагентов при комнатной температуре. Нефтепродукты с температурой вспышки до 100 °С сушат при температуре не выше 20 °С. Вязкие нефтепродукты (вязкость при 100 °С свыше 16,5 мм/с) сушат при температуре не более 80 °С.

Затем пробы фильтруют и декантируют.

2.1.2. Подготовка аппарата

2.1.2.1. Аппарат устанавливают на горизонтальном столе в таком месте, где нет заметного движения воздуха и вспышка хорошо видна. Для защиты от движения воздуха аппарат с трех сторон окружают экраном или щитом. Перед проведением каждого испытания аппарат охлаждают.

2.1.2.2. При работе с токсичными продуктами или продуктами, содержащими ароматические углеводороды (продукты пиролиза), пары которых являются токсичными, аппарат помещают вместе с экраном или со щитом в вытяжной шкаф. При температуре на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки движение воздуха в вытяжном шкафу следует поддерживать без создания сильных потоков над тиглем, для чего необходимо работать при закрытой верхней заслонке вентиляционного устройства вытяжного шкафа.

2.1.2.3. Перед каждым испытанием тигель промывают растворителем. Углеродистые отложения удаляют металлической щеткой. Затем тигель промывают холодной дистиллированной водой и высушивают на открытом пламени или горячей электроплитке. Тигель охлаждают до температуры не менее чем на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки и помещают его в аппарат.

2.1.2.4. В тигель помещают термометр в строго вертикальном положении так, чтобы нижний конец термометра находился на расстоянии 6 мм от дна тигля и на равном расстоянии от центра и от стенок тигля.

2.1.2.5. Аппараты и правильность результатов определений рекомендуется проверять по государственным стандартным образцам ГСО ТОТ 4407-88 - ГСО ТОТ 4410-88.

Аппарат пригоден к испытанию нефтепродуктов и выдержаны условия испытания, если разность результатов определения температуры вспышки ГСО и аттестованной характеристикой ГСО не превышает значения абсолютной погрешности для данного аттестованного ГСО.

Порядок применения ГСО изложен в инструкции к свидетельству.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

2.2. Проведение испытания

2.2.1. Тигель заполняют нефтепродуктом так, чтобы верхний мениск точно совпадал с меткой. При наполнении тигля выше метки избыток нефтепродукта удаляют пипеткой или другим соответствующим приспособлением. Удаляют пузырьки воздуха с поверхности пробы. Не допускается смачивание стенок тигля выше уровня жидкости.

При попадании нефтепродукта на внешние стенки тигля тигель освобождают от нефтепродукта и обрабатывают по п.2.1.2.3.

2.2.2. Тигель с пробой нагревают пламенем газовой горелки или при помощи электрообогрева сначала со скоростью 14-17 °С в минуту. Когда температура пробы будет приблизительно на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки, скорость подогрева регулируют так, чтобы последние 28 °С перед температурой вспышки нефтепродукт нагревался со скоростью 5-6 °С в минуту.

2.2.3. Зажигают пламя зажигательного устройства и регулируют его таким образом, чтобы размер диаметра пламени был примерно 4 мм. Его сравнивают с лекалом (шариком-шаблоном), вмонтированным в аппарат.

2.2.4. Начиная с температуры не менее чем на 28 °С ниже температуры вспышки, каждый раз применяют зажигательное устройство при повышении температуры пробы на 2 °С. Пламя зажигательного устройства перемещают в горизонтальном направлении, не останавливаясь над краем тигля, и проводят им над центром тигля в одном направлении в течение 1 с.

При последующем повышении температуры перемещают пламя зажигания в обратном направлении.

2.2.5. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над частью или над всей поверхностью испытуемого нефтепродукта.

Голубой круг (ореол), который иногда образуется вокруг пламени зажигания, во внимание не принимают.

2.2.6. Для определения температуры воспламенения продолжают нагрев пробы со скоростью 5-6 °С в минуту и повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2 °С подъема температуры нефтепродукта.

2.2.7. За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, в который испытуемый нефтепродукт при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 с.

2.3. Обработка результатов

2.3.1. Если барометрическое давление во время испытания ниже чем 95,3 кПа (715 мм рт.ст.), то необходимо к полученным значениям температуры вспышки и температуры воспламенения ввести соответствующие поправки по табл.1.

Таблица 1


Барометрическое давление, кПа (мм рт.ст.)	Поправка, °С
От 95,3 до 88,7 (от 715 до 665)
" 88,6 " 81,3 ( " 664 " 610)
" 81,2 " 73,3 ( " 609 " 550)

2.3.2. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений, округленное до целого числа и выраженное в градусах Цельсия.

2.4. Точность метода

2.4.1. Сходимость

Два результата испытаний, полученные одним исполнителем, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает значений, указанных в табл.2.

Таблица 2


Наименование показателя	Сходимость, °С	Воспроизводимость, °С
Температура вспышки
Температура воспламенения

2.4.2. Воспроизводимость

Два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает значений, указанных в табл.2.

3. МЕТОД Б

3.1. Подготовка к испытанию

Подготовка к испытанию проводится по пп.2.1-2.1.2.3.

3.2. Проведение испытания

3.2.1. Тигель охлаждают до температуры 15-25 °С и ставят в наружный тигель аппарата с прокаленным песком так, чтобы песок был на высоте около 12 мм от края внутреннего тигля, а между дном этого тигля и наружным тиглем был песок, толщина слоя которого 5-8 мм, что проверяется шаблоном.

3.2.2. Во внутренний тигель с нефтепродуктом устанавливают термометр в строго вертикальном положении так, чтобы ртутный шарик находился в центре тигля приблизительно на одинаковом расстоянии от дна тигля и от уровня нефтепродукта, и закрепляют термометр в таком положении в лапке штатива.

3.2.3. Испытуемый нефтепродукт наливают во внутренний тигель так, чтобы уровень жидкости отстоял от края тигля на 12 мм для нефтепродуктов со вспышкой до 210 °С включительно и на 18 мм для нефтепродуктов со вспышкой выше 210 °С.

Правильность налива нефтепродукта проверяют шаблоном, налив нефтепродукта производят до соприкосновения поверхности нефтепродукта с острием указателя высоты уровня жидкости.

При наливе не допускается разбрызгивание нефтепродукта и смачивание стенок внутреннего тигля выше уровня жидкости.

3.2.4. Наружный тигель аппарата нагревают пламенем газовой горелки или лампы Бартеля или электрообогревом так, чтобы испытуемый нефтепродукт нагревался на 10 °С в 1 мин.

За 40 °С до предполагаемой температуры вспышки нагрев ограничивают до 4 °С в 1 мин.

3.2.5. За 10 °С до предполагаемой температуры вспышки проводят медленно по краю тигля на расстоянии 10-14 мм от поверхности испытуемого нефтепродукта и параллельно этой поверхности пламенем зажигательного приспособления. Длина пламени должна быть 3-4 мм. Время продвижения пламени от одной стороны тигля до другой 2-3 с.

Такое испытание повторяют через каждые 2 °С подъема температуры.

3.2.6. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над частью или над всей поверхностью испытуемого нефтепродукта.

В случае появления неясной вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2 °С.

Истинную вспышку не следует смешивать с отблеском от пламени зажигательного приспособления.

3.2.7. Для определения температуры воспламенения продолжают нагревание наружного тигля так, чтобы нефтепродукт нагревался со скоростью 4 °С в 1 мин и повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2 °С подъема температуры нефтепродукта.

3.2.8. За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, в который испытуемый нефтепродукт при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 с.

3.3. Обработка результатов

Обработка результатов проводится по пп.2.3.1-2.3.2.

3.4. Точность метода

3.4.1. Сходимость

Два результата определений температуры вспышки, полученные одним исполнителем в одной лаборатории, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 4 °С.

Расхождение между двумя последовательными определениями температуры воспламенения не должно превышать 6 °С.

3.4.2. Воспроизводимость (для температуры вспышки)

Два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 16 °С.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ПОЯСНЕНИЯ К НИМ


Термин	Пояснение
Температура вспышки нефтепродукта в открытом тигле	Минимальная температура, при которой пары продукта, нагреваемого в условиях, установленных настоящим стандартом, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени
Температура воспламенения нефтепродукта	Минимальная температура, при которой продукт, нагреваемый в условиях, установленных настоящим стандартом, загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 с