Алкандарды химиялы асиеттері 3 страница

Тодануы тмен майларды фракциядан атты алкандарды, полициклді арендерді жне бйір тізбекті циклан-арендерді аластау арылы алады. Температура тмендеген сайын мнайда еріген су мз кристалы трінде блініп шыады.

Лайлану температурасы – парафинді кмірсутектер мен мз кристалдарыны тзілуі салдарынан лай пайда болу температурасы. Лайлану температурасы отындарды тмен температурада ауадан ылалды жту абілетін крсетеді. рі арай одан да тмен температурада бл ылал мз кристалдарын тзеді де жылу беретін аппаратураны бітеп тастайды, бан сіресе авиация двигательдерінде жол беруге болмайды.

Кристалдана бастау температурасы - судан, парафиндерден, арендерден бірінші кезекте 5,5⁰С-та ата бастайтын бензолдан тзілген кристалдар температурасына сйкес келеді. Лайлану температурасы мен кристалдана бастау температурасы барлы мнай німіні трлеріне емес, сіресе дистиллят майларына аныталмайды. Осындай жоары температурада балитын осылыстарды рамында бензол мен кейбір баса да ароматты кмірсутектерді кп болуыны салдарынан отыннан кристалдар трінде тзіліп, жылу ондырыларыны бітеліп алуына жне жылу беруді бзылуына келіп соады. Сондытан да бензин мен реактивті отындарды кристалдана бастау температурасы – 60⁰С-тан аспауы керек.

Электрлік асиеттері. Сусыздандырылан мнай мен мнай німдері диэлектриктер болып саналады. Жоары диэлектрлік асиетіні нтижесінде мнай німдері мен мнайды бетінде статикалы электр зарядтары жиналады. Статикалы электр заряды жарыл тудырып, нтижесінде мнай німдеріні опарылуы немесе ртенуі ммкін.

Оптикалы асиеттері. Мнай мен мнай німдеріне флуоресценсия мен оппаласценсия (жарыты шашырауы) былыстары тн.

Ерігіштік. Мнайда йод, ккірт, ккіртті сутек, ккіртті осылыстар, шайырлар, сімдіктер мен жануарлар майлары, ауа, кміртек оксидтері, газды алкандар жне т.б. жасы ериді. Мнай мен мнай німдері суда іс жзінде ерімейді.

Жылулы асиеттері. Мнайды жылу ткізгіштік, жылусыйымдылы жне баса да жылулы-физикалы асиеттері оны рамындаы кмірсутектерді молекулалы массасына жне молекулалы рамына байланысты. Жылуткізгіштік температураа да байланысты. Жоары жылуткізгіштік алкандара, би- жне шциклдік тарматалан рылымдара тн.

Жылусыйымдылы тыызды пен температураа да туелді. Алкандарды жылу ткізгіштігі е жоары, ал ароматты кмірсутектердікі е тмен болып саналады.

Сйытар мен газдарды энтальпиясы. Сйыты энтальпиясы деп массасы 1 кг сйыты температурасын 0⁰С-тан берілген температураа дейін ыздыру шін жмсалан жылуды кДж-мен алынан млшерін айтады. Буды энтальпиясы деп сйыты айнау температурасына дейін ыздыруа ажетті жылуды млшерін айтады.

Жану жылуы деп 1 м³ сйы немесе атты отын толыымен жананда блінетін жылуды (кДж) млшерін айтады.

Абсолюттік жне салыстырмалы тыызды.Мнай німдерін тиеу, тасымалдау, сатау жне ттыну процестеріне сер ететін негізгі сипаттамаларды бірі. Тыызды мні бойынша оны сапасын жне баасын айтуа болады. Мнай нерксібіні дамуыны алашы кезеінде шикі мнайды сапа крсеткішін тек тыыздыы арылы анытаан. детте, мнайды экологиялы жасы лкен болса, оны орналасу тередігі лкен, тыыздыы аз болады.

Мнай фракциясыны тыыздыы оны химиялы жне фракциялы рамына байланысты.

рамында арендер кп болатын мнай фракциясына араанда парафинді мнайдан алынан фракцияны тыыздыы аз болады.

Мнайды айнау температурасы жоарылаан сайын жне онда ароматты кмірсутектер атарыны болуымен тыыздыы жоарылайды. Бан бензин фракциясындаы кмірсутектер млшерін анытауды лшемдік тсілі негізделген. Берілген температурада тыыздыты анытау – мнай рамын анытау процесіндегі ке таралан дістерді бірі. Біра детте, кмірсутектерді молекулалы массасыны жоарылауымен жне парафиндерден олефиндерге, нафтендер мен ароматты атарды кмірсутектеріне ауысанда тыыздыты артатынын есте стаан жн.

Мнай фракциясыны тыыздыы ысыма да байланысты. Кбінесе мнай фракциясы оспаларыны тыыздыын, сіресе араластырылатын німдерді тыыздыы згеше болса, бл ереже рдайым саталмаса да аддитивті шама ретінде табады.

Жеке осылысты тазалыын баалауды жеткілікті критериі тыызды болып табылады. Кмірсутектерді крделі оспасынан тратын мнай фракциясы шін ол тек ана рамындаы молекулалар шамасы мен типіні крсеткіштеріні бірі болады (1-кесте).

1-кесте

Кейбір кмірсутектерді тыыздытары ( )

Кмірсутектер	Молекуладаы кміртек атомдарыны сандары
Парафиндер	0,659	0,703	0,730
Олефиндер	0,675-0,681	0,715-0,719	0,744
Нафтендер (алты мшелі)	0,778	0,784	0,800
Бензолды	0,879	0,864	0,866

Кптеген мнай шін тыызды 0,80-нен 0,90-а дейін болады. Ттырлыы жоары шайырлы мнайды тыыздыы бірге жуы. Мнай тыыздыыны шамасына ондаы еріген газдарды болуы, мнайды фракциялы рамы жне шайырлы заттарды млшері зор серін тигізеді. Келесі фракцияларды тыыздыы жаймен жоарылайды. Мнайды фракцияларыны тыыздыы сонымен бірге химиялы рамына да байланысты. Кміртек атомдарыны сандары бірдей орташа фракция кмірсутектері шін ртрлі кілдер шін тыыздыы артады.

Бензин фракциясы шін бензол жне оны гомологтарыны млшеріні суімен тыыздыы да артады. Мнай жне мнай німдеріні тыыздыын білу оларды млшерін массалы леспен белгілеуге байланысты ртрлі есептеулер шін ажет. Кейбір мнай німдері шін тыызды ртрлі есептеулер жргізгенде сапа крсеткіші олданылады.

Мнай деуге мнай німдеріні физика-химиялы асиеттерін анытауда салыстырмалы немесе меншікті тыызды олданылады. Меншікті тыызды t₁ температурада дене массасыны t₂ температурада суды сол клеміні массасына атынасына те.

Салыстырмалы тыызды () 20⁰С-та алынан мнай німдеріні тыыздыыны 4⁰С-таы суды тыыздыына атынасымен аныталады. Себебі 1 см³ су 4⁰С-та 1,0 г.те, сонда г/см³-пен рнектелген тыызды салыстырмалы тыыздыа те.

Тыыздыа кері шама – меншікті клем – мнай жне мнай німдері резервуарлардаы млшерін есептеуде олданылады. Оны лшем бірлігі см³/г жне м³/г.

Кптеген парафины аз мнай німдері шін температураа байланысты тыыздыты згеруі Д.И.Менделеев сынан формула бойынша жзеге асады (0-ден 50⁰С-а дейін температуралы аралыта те жоары длдікпен анытауа болады).

мндаы - 20⁰С-таы мнай німіні салыстырмалы тыыздыы;

– берілген t температурадаы мнай німіні салыстырмалы тыыздыы;

- температура 1⁰С-а згергендегі тыыздыты згеруін тзету шамасы (оны мнін анытамалы дебиеттерден алуа болады).

Кейбір есептеулерде тыыздыты мнін олданады. -ны -ке айта есептеу шін мына формуланы олдануа болады:

Кез келген газды тыыздыы кейбір температура мен ысымда клем алатын газ массасыны (m) сол температура мен ысымда сондай клем алатын ауа массасына (m₁) те:

m/m₁

Газ трізді мнай німдері шін 760 мм.сын.ба. жне 0⁰С температура стандартты жадай болып табылады. Газ трізді німдерді салыстырмалы тыыздыын детте мнай німіні тыыздыыны ауа тыыздыына (1,293 кг/м³) атынасы бойынша анытайды. Стандартты жадайа кез келген газды тыыздыы оны молекулалы массасын 1 моль клемге, яни 22,4 м³ болу арылы аныталады.

Стандартты емес жадайда (ысым Р атм., температура Т⁰К) газ тыыздыын ( кг/м³) формула бойынша анытайды:

М – газды молекулалы массасы.

Мнай німдеріні тыыздыын анытауды бірнеше дістері бар. Оларды тадау мнай німдеріні млшеріне, ттырлыына, анытауды талап етілетін длдігіне жне талдауа блінген уаыта байланысты. Тыыздыты ареометрмен, Мор-Вестораль гидростатикалы таразысымен немесе длірек пикнометрлік діспен анытайды.

2-кесте

Мнайды тыыздыы бойынша жіктелуі

Мнай	Салыстырмалы тыызды
Жеіл	0,800-0,839
Орташа	0,840-0,879
Ауыр	0,880-0,920
те ауыр	0,920-дан кп

Материалдарды тестілеу бойынша америкалы комиссия (ASTM) кптеген мнай німдеріні тыыздыын жне салыстырмалы тыыздыын 60⁰F (15⁰C) анытауды белгілеген, біра кптеген халыаралы, еуропалы жне лтты стандарттар, оны ішінде Ресей де 20⁰С –та анытайды (кейбір жадайларда ана 15⁰С-та жргізіледі).

алды мнай німдеріні тыыздыы детте жоары температурада аныталады.

Тыыздыты лшеу длдігіне ойылатын талап, мысалы кинематикалы ттырлыа ойылатын талапа араанда тмендеу. Сондай-а тыыздыты температураа байланысты згеру функциясы клбеу сипата ие, сондытан температураны тратандыруа онша талап ойылмайды, оны +/- 0,2⁰С шегінде стап тран жеткілікті.

Тыыздыты анытау резервуарлардаы мнай млшерін есептеуде те маызды. Мнайды галлон, баррель, куб метр, тонна, экзаджоульмен (10¹⁸ Дж), сондай-а Британды жылу бірлігімен (БЖБ немесе ВТИ) лшейді.

лыбритания мен Францияда шикі мнай мен конденсат шін тоннаны, Норвегия мен Канадада шикі мнай куб метр, ал конденсат тоннамен лшенеді. АШ шикізатыны екі трі де баррельмен лшенеді, онда конденсат шін мнай эквивалентіні баррелі шамасын мнай клем німіні шын келтіреді жне мнай клем німіні шын клемімен сйкес келмейді.

Американы мнай баррелі 42 галлона немесе 158,983 л-ге те. Америкада баррель баса сйытытарды лшеу шін 31,5 галлонды (119,237 л) сыйызады. 42 галлон туралы келісім 1866 жылы тамызды соында жасалынды: сатушылар здеріні баррельдері, яни бшкелері кбінесе онда крсетілген клемге сйкес келмейтіндігін мойындап, мнайды ттынушылара «артыымен» сатуа келісті.

Бл клемді 1972 жылы АШ мнай ндірушілер Ассоциациясы бекіткенімен, осы кнге дейін баррель ресми бірлік болан жо, сонымен бірге американды федералды мекемелер за бойынша баррель АШ-ты 42 галлонына те екендігін рдайым крсетулері керек. Барррель ысартылан трде –bbl, бірінші рпі blue (кгілдір) дегенді білдіреді.

Баррель мнайшыларды кнделікті практикасында олданыс тапты, себебі мнайды танкерлерде, цистерналарда жне бырларда салмаы бойынша емес, клемі бойынша лшеген ыайлы. Ал дниежзілік практикада мндай тулігіне баррель трізді бірлікті олдануды артышылыы туралы айтуды да ажеті жо. Барлы жылды ндірілген мнайа араанда оны крсеткіші мен практикалы мні зор. Тіпті есептеу де арапайым: орташа есеппен тулікті баррель жылына 50 тоннаа те. Дегенмен баррельді кбінесе тоннаа ауыстыруа тура келеді, себебі мнайды меншікті тыыздыы ке клемде ауытиды да, сйкесінше рбір баррельді салмаы згереді. Теіз мнайы шін мынадай крсеткіштермен беріледі:

Сорт	API градусы	Ккіртті лесі,	1 тоннада баррель саны
Tengiz («Теізді»)	46,5-47	0,45-0,55	7,931-7,954

 

азастан шін баррельді тоннаа айналдыру коэффициенті 7,7-ні райды.

Молекулалы масса.Молекулалы масса М бірнеше рамнан тратын мнайды талдау шін олданылады. Мнай жне мнай німдері шін молярлы массаны орташа мні алынады да, ол оспадаы компоненттерді рамы мен санды атынастарына байланысты болады.

Мнайды сйы кмірсутектеріні бірінші кілі пентанны молярлы массасы 72-ге те. Мнайды шайырлы заттарында оны мні 1500-2000-а дейін жетуі ммкін. Мнайды біразы шін орташа молекулалы масса 250-300 аралыында болады. Мнай фракцияларыны айнау шегін арттыран сайын оларды молекулалы массасы біртіндеп 90-нан (50-100°С фракциясы шін) 480-ге дейін (550-600°С фракциясы шін) артады.

Осы туелділікті ескере отырып Б.П.Воинов мнай фракциясыны молекулалы массасыны формуласын сынады:

М=60 + 0,3· + 0,001· .

Мндаы, - фракцияларды орташа молярлы айнау температурасы. Біра бл формула тек кміртек атомдарыны саны 4-тен 15-ке дейін болатын алкандара бай фракциялара олданылады.

Кез келген мнай фракциясына айнауды белгілі температуралы шегі тн, себебі олар айнау температуралары бір-біріне жаын кмірсутек оспаларынан трады. Сондытан да технологиялы есептеулерде фракцияларды орташа айнау температурасын олданад, оны ішінде кбірек олданылатыны орташа молярлы айнау температурасы ( ) оны формула бойынша есептейді:

= ,

мндаы: i – 1-ден п-ге дейінгі компоненттер саны; – i компонентті мольдік лесі; - фракцияны орташа арифметикалы айнау температурасы, °С.

Б.П.Воинов – А.С.Эйгенсан формуласы фракцияларды айнау температурасыны молярлы массаа туелділігін жан-жаты рнектейді:

М=7К – 21,5 + (0,76-0,04К) · + (0,0003К -0,00245) · ,

мндаы, К- шартты параметр болып табылатын сипаттаушы фактор жне мнай німіні химиялы табиатын крсететін тыызды пен орташа молярлы температураны функциясы:

К=1,216 / .

Парафинді мнай німдері шін сипаттаушы фактор ( немесе Ватсон парафинділік факторы) 12,5-13 аралыында згереді.Ал нафтен-ароматты жне ароматты німдері шін – 10-11 аралыында.

Фракцияны молярлы массасын оны тыыздыын біле отырып Крег формуласы бойынша анытауа болады:

М= 44,29 / (1,03 - ).

Жеке мнай фракцияларыны молярлы массалары аддитивті асиет крсетеді. Сондытан да мнай німдері оспасы шін жеке компонентерді молекулалы массасы мен оларды оспалардаы млшерін біле отырып, орташа молекулалы массаны есептеуге болады:

= немесе М =1/ .

мндаы, - мнай фракцияларыны сйкесінше мольдік жне массалы лестері. Кез-келген кмірсутектер мен мнай фракцияларыны молярлы массаларын (1,5%-тен тмен ателікпен) есептеу шін С.А.Ахметов мынадай формула сынды:

М=3,9802 ,

мндаы, = /100; =3,1612; =1,3014; =0,0287; =-2,3986; =1,0844.

Ттырлы. Мнай німдеріні ттырлыы двигательдерді, машиналар мен механизмдерді пайдалану кезінде сйытар мен газдарды озалуын анытайды, оны тасымалдауда энергия шыынына зор сер етеді жне т.с.с.

Баса да сипаттамалары трізді ттырлы химиялы рамына байланысты жне жоарлаан сайын ттырлыы артатын молекула аралы серлесу кштерімен аныталады. Жаар майларды двигательдерді істен шыуын болдырмау абілеті ттырлыа байланысты. Ттырлыты динамикалы (п), кинематикалы ( ) жне шартты (шт) деп бледі. Кбінесе мнай жайлайтын майларыны негізгі физика-механикалы сипаттамасы болып табылатын кинематикалы ттырлы олданылады.

Кинематикалы ттырлы – бір-бірінен 1 см ашыта орналасан клемі 1 сйытыты екі абатыны кші жне сйыты тыыздыыны бірлігіне атысты 1дин кшті серінен бір-біріне 1 см/с жылдамдыпен ауысатын кедергі кші. Басаша айтанда кинематикалы ттырлы – мнай німіні динамикалы ттырлыыны оны тыыздыына атынасы:

= / .

Мндаы, - динамикалы ттырлы, кг/(м,сек.).

Кинематикалы ттырлыты лшем бірлігі стокс (Ст)=1 /сек немесе сантистокс (сСт)=1 /сек, ст сйкес келеді. Тез жретін дизель двигательдеріні отыныны МЕСТ-да кинематикалы ттырлы 20°С-да млшерленеді жне ысы срыптары шін 2-3 сСт , ал жазы срыптары шін 3-6 сСт райды. Майлайтын материалдар шін ттырлы майды двигательде олданылуына болатындыын сипаттайтын маызды крсеткіштерді бірі. Бл з кезегінде ртрлі температурада , жылдамдыта, жктемеде сйытыты йкелуін амтамасыз етумен байланысты.

Температураа байланысты ттырлыты згеруін сипаттайтын крсеткіш 50°С температурадаы кинематикалы ттырлыты 100°С-даы кинематикалы ттырлыына атынасы болып табылады. Кинематикалы ттырлды шамасы кптеген майларды индексіне кіреді.

ртрлі кен орындарындаы мнай ттырлыы 20°С-да 2-ден 300 сСт аралыында згеріп отырады. Біра кптеген мнайды ттырлыы орташа есеппен 40-60 сСт –дан сирек асады. Температураны жоарлатанда фракция ттырлыы тмендейді, біра бл згеру бір жаты болмайды да, зіне тн сипата ие.

Динамикалы жне кинематикалы ттырлыты анытау калибрлі капиллярлармен жабдыталан арнайы конструкциялы шыны вискозиметрлерде жргізілдеді. Кптеген мнай німдері металдан жасалаан вискозиметрлерде аныталатын шартты ттырлы белгіленеді. Мнай німдерін практика жзінде шартты ттырлы мнін олданады. Шартты ттырлы сынау температурасында вискозиметрден 200 мл зерттелетін мнай німіні ауыны 20 °С-да 200 мл дистилденген су ау уаытына атынасы. Шартты ттырлы – салыстырмалы шама (яни лшемсіз) жне шартты градуспен лшенеді. Шартты градуста ттырлыты анытау длдігі детте жеткіліксіз.

Технологиялы есептеулер шін р трлі эмпирикалы формулалар олданылады, соларды бірі Вальтер формуласы:

lg( +0.6)=A-BlgT.