ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПИКНОМЕТРОМ
Лабораторная работа №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ АРЕОМЕТРОМ (НЕФТЕДЕНСИМЕТРОМ)
ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ: закрепить у студентов понятия о плотности нефти и нефтепродуктов и получить практические навыки по ее определению.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Для нефти и нефтепродуктов плотность является важнейшей физической величиной, определяемой соотношением массы вещества к его объему. Плотность принято выражать абсолютной и относительной величиной.
В практике нефтяного дела чаще определяют относительную плотность. Это безразмерная величина, представляющая отношение плотности нефтепродукта к плотности дистиллированной воды при определенных температурах.
В России температура нефтепродукта принята 20°C, а температура воды – 4°C, поэтому относительная плотность обозначается ρ.
Поскольку плотность воды при 4°C равна единице, численные значения относительной и абсолютной плотности совпадают. Умножив значению относительной плотности на 1000, можно получить абсолютную плотность в кг/м3.
Для нефти и нефтепродуктов характерно резкое изменение плотности с изменением температуры. С повышением температуры плотность нефтепродуктов уменьшается, а удельный объем возрастает.
Практическое значение показателя плотности нефти и нефтепродуктов очень велико. В сочетание с другими физико-химическими константами (температура кипения, показатель преломления, молекулярный вес, вязкость и другие) плотность является параметром, характеризующим химическую природу, происхождение и товарные качества нефти или нефтепродуктов.
Экспериментально плотность определяется следующими стандартными методами (по ГОСТ 3900): ареометром (плотномер) и пикнометром. Из них наиболее быстрым является ареометрический, а преимуществом пикнометрического метода является использование сравнительно малого количества анализируемой пробы.
АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Ареометр.
2. Цилиндр стеклянный.
3. Нефть или нефтепродукт.
УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Нефть является природным жидким токсичным продуктом.
Контакт с нефтью и нефтепродуктами вызывает сухость кожи, пигментацию или стойкую эритема, приводит к образованию угрей, бородавок на открытых частях тела.
Острые отравления парами нефти или нефтепродуктами вызывает повышение возбудимости центральной нервной системы, снижение кровяного давления и обоняния.
2. Проводить испытания с нефтью и нефтепродуктами необходимо только в вытяжном шкафу под тягой.
3. При работе с нефтью и нефтепродуктами необходимо применять индивидуальные средства защиты.
4. Лабораторную работу студенты проводит в количестве двух человек.
5. Студентам при выполнении лабораторной работы рекомендуется быть в рабочих халатах. Во время проведения лабораторных работ на рабочем месте необходимо соблюдать чистоту и порядок. Беспорядок и небрежность часто мешают качественному выполнению работы и могут привести к несчастным случаем.
6. При работе следует бережно и аккуратно обращаться с посудой, приборами и оборудованием, а также с нефтью и получаемыми при разгонке фракциями.
7. К лабораторной работе студент допускается, предварительно ознакомившись с её содержанием и законспектировав её в рабочую тетрадь.
8. Методика и порядок выполнения работы выполняются строго по ГОСТ или по методике выполнения работы.
9. При возникновении пожара необходимо:
– Немедленно выключить по всей лаборатории все электроприборы;
– Убрать все горючие вещества подальше от огня;
– Засыпать песком или накрыть асбестовым одеялом очаг пожара;
– Большое пламя тушить углекислотными огнетушителями;
– Загоревшуюся одежду накрыть кошмой или асбестовым одеялом;
– О пожаре сообщить дежурному пожарной охраны по телефону;
МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Ареометром определяют плотность нефти, светлых и темных нефтепродуктов и масел, имеющих вязкость при 50 °C не больше 200 мм2с, а также более вязких нефтепродуктов. Определение плотности летучих нефтепродуктов (например, петролейного эфира, газового конденсата) ареометром не рекомендуется.
Ареометры подбирают таким образом, чтобы при погружении в анализируемые нефти (нефтепродукты) они не тонули и не всплывали бы выше той части, где нанесена градуировочная шкала плотности. Определение плотности ареометром основано на законе Архимеда.
Перед определением плотности анализируемую пробу нефти (нефтепродукта) выдерживают при температуре окружающей среды с тем, чтобы проба приняла эту температуру.
Плотность нефти (нефтепродуктов) определяется следующим образом.
В чистый сухой стеклянный цилиндр осторожно по стенке или по стеклянной палочке наливают нефть (нефтепродукт) с таким расчётом, чтобы при погружении ареометра анализируемая проба не переливалась через края цилиндра. Затем чистый сухой ареометр медленно и осторожно опускают в нефть (нефтепродукт), держа его за верхний конец. После того как ареометр установится и прекратятся его колебания, проводят отсчет значения плотности по верхнему краю мениска. При этом глаз исследователя должен находиться на уровне мениска. Одновременно определяют температуру нефти (нефтепродукта) по термометру ареометра или дополнительному термометру (ареометры бывает с термометром и без термометра).
Отчёт по шкале ареометра дает плотность нефти (нефтепродуктов) при температуре анализа. Для приведения найденной плотности к плотности при нормальной температуре пользуются формулой:
, (1)
где 
– относительная плотность при температуре анализа, 
- относительная плотность при 20°C, 
- средняя температурная поправка плотности на 1°C, t – температура, при которой проводится анализ, °C.
В зависимости от типа ареометра расхождение между параллельными определениями плотности не должно превышать 0,001– 0,002.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА ЕГО ФОРМА
В своем журнале каждый студент записывает порядок выполнения того или иного задания, а в необходимых случаях по результатам выполнения задания составляет таблицу по форме, рекомендованной к конкретному заданию. Результаты лабораторной работы анализируется студентом самостоятельно, делаются выводы, которые также отражаются в рабочем журнале. По окончании лабораторной работы рабочий журнал представляется для проверки преподавателю.
Контрольные вопросы и защита работы
Контрольные вопросы
1. Какие виды плотности вы знаете?
1. В каких единицах измеряется абсолютная плотность?
2. Как изменяется плотность от температуры?
3. Какие методы определения плотности вы знаете?
Защита работы
Защита работы заключается:
– В выполнении задания и оформление отчёта по лабораторной работе;
– В ответах на контрольные и дополнительные вопросы по лабораторной работе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПИКНОМЕТРОМ
ЦЕЛИ И СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ: закрепить у студентов понятие о показателе качества нефти и нефтепродуктов – плотности и получить практические навыки по её определению.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Теоретическое обоснование изложено в лабораторной работе №1 "определение плотности нефти и нефтепродуктов ареометром".
АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Термостат.
2. Пикнометр.
3. Хромовая смесь.
4. Вода дистиллированная.
5. Этиловый спирт.
6. Пипетка.
7. Бумага фильтровальная.
УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Лабораторная работа проводится с соблюдением требований по технике безопасности, изложенными в лабораторной работе №1 «Определение плотности нефти и нефтепродуктов ареометром».
МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Стандартной температурой, при которой определяется плотность нефти и нефтепродуктов, является 20 °C. Для определения плотности применяют стеклянные пикнометры с меткой и капиллярной трубкой различной ёмкости. Каждый пикнометр характеризуется так называемым «водным числом», то есть массой воды в объеме данного пикнометра при 20 °C. Перед определением водного числа пикнометр промывают последовательно хромовой смесью, дистиллированной водой, этиловым спиртом и сушат. Чистый и сухой пикнометр взвешивают с точностью до 0,0002 г. С помощью пипетки наполняет пикнометр дистиллированной водой (выше метки). Затем пикнометр с водой термостатируют при 20±0,1 °C в течение 30 минут, удерживая пикнометр в термостате на пробковом поплавке. Когда уровень воды в шейке пикнометра перестанет изменяться, отбирают избыток воды пипеткой или фильтровальной бумагой, вытирают шейку пикнометра внутри и закрывают пробкой. Уровень воды в пикнометре устанавливают по верхнему мениску. Пикнометр с установленным уровнем воды тщательно вытирают снаружи и взвешивают с точностью до 0,0002 г.
Водное число m пикнометра вычисляют по формуле:
m=m2-m1,(2)
где m2, m1 – масса пикнометра с водой и пустого, г.
Плотность нефти (нефтепродукта) определяют следующим образом.
Сухой и чистый пикнометр наполняют с помощью пипетки анализируемой нефтью (нефтепродуктом) немного выше метки, стараясь не замазать стенки пикнометра. Затем пикнометр с нефтью (нефтепродуктом) закрывают пробкой и термостатируют при 20°C 30 минут, пока уровень нефти (нефтепродукта) не перестанет изменяться. Избыток нефти (нефтепродукта) отбирают пипеткой или фильтровальной бумагой. Уровень нефти (нефтепродукта) в пикнометре устанавливают по верхнему мениску. Пикнометр с установленным уровнем вынимают из термостата, тщательно вытирают и взвешивают с точностью до 0,0002 г.
Плотность нефти (нефтепродукта) вычисляют по формуле:
,(3)
где m3 – масса пикнометра с нефтью.
Следует иметь в виду, что результаты определения плотности искажаются при наличии в исходной нефти (нефтепродукте) воды и механических примесей.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА
В своем журнале каждый студент записывает порядок выполнения того или иного задания, в необходимых случаях по результатам выполнения задания составляет таблицу по форме, рекомендуемой к конкретному заданию. Результаты лабораторной работы анализируется студентом самостоятельно, делаются выводы, которые также отражаются в рабочем журнале. По окончании лабораторной работы рабочий журнал представляется для проверки преподавателю.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАЩИТА РАБОТОЙ
Контрольные вопросы
1. Как определяется водное число пикнометра?
2. Почему при определении плотности пикнометр с нефтепродуктом термостатируют при температуре 20 °C?
3. С какой точностью производят взвешивание пустого и полного пикнометра и почему?
4. Почему испытуемая проба нефти или нефтепродукта не должна содержать воду и механических примесей?
ЗАЩИТА РАБОТЫ
Защита работы заключается:
– В выполнении задания и оформления отчёта по лабораторной работе;
– В ответах на контрольные и дополнительные вопросы по лабораторной работе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3