ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПЛОТНОСТЕЙ СТАНДАРТНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ПРИБОРОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается исследование температурной зависимости плотностей стандартных растворов для калибровки приборов, определяющие плотности продукции нефтегазовой промышленности. Показано, что с увеличением температуры увеличивается плотность фракции нефти от 0,72 г/см³ до 0,89 г/см³.

ABSTRACT

The article examines the study of the temperature dependence of the densities of standard solutions for calibration of devices that determine the densities of oil and gas industry products. It is shown that with increasing temperature, the density of the oil fraction increases from 0.72 g/cm³ to 0.89 g/cm³.

Ключевые слова: нефть, плотность, ареометр, стандартный образец, температура, фракция, петролейный эфир.

Keywords: oil, density, hydrometer, standard sample, temperature, fraction, petroleum ether.

Введение. Нефть – это природное ископаемое, очень ценная в наше время продукция из которой получают разнообразные ассортименты нефтепродукции. Представляет собой масляную жидкость, практически коричневато-черного цвета со специфическим запахом и состоит из жидких углеводородов, в которых растворены газообразные и твердые углеводороды. В нём так же присутствуют органические кислородные, азотистые и серные соединения алифатического и ароматического ряда. На сегодняшний день нефть и нефтяные продукты имеют большое значение во множестве отраслей промышленности. Нефтегазовая промышленность в сфере добычи углеводородов выпускает не менее пятисот различных наименований продукции. В зависимости от определенного типа нефти классифицируются и нефтепродукты. Однако для классификации необходимо подобрать правильные критерии и параметры отбора [7].

В мире существует огромная конкуренция продукции между фирмами и предприятиями, которые выпускают и продают различный ассортимент нефтепродуктов, что привело к ужесточению требований к их качеству. Технические требования к нефтепродукции включены в перечень условий потребительских интересов. Однако если по каким-либо причинам в организации или на предприятии наблюдаются какие-нибудь несоответствия, то технические условия не могут быть сами по себе гарантией качества, вследствие чего были разработаны стандарты, руководство и указания. Данные документы также приводятся в технических условиях [6].

Для нефти и нефтепродуктов особенной принято считать плотность – это универсальный качественный показатель. Ее измерение позволяет контролировать процесс переработки нефти, сортировать выпускаемые нефтепродукты, контролировать качество принимаемых и отпускаемых нефтепродуктов, а также вести их массовый учет [4].

Систему квалификации нефтепродуктов устанавливает национальный стандарт ГОСТ 28576-90 «Нефтепродукты и смазочные материалы. Обозначение классов» [3]. Этот документ определяет классы нефтепродуктов, смазочных материалов и их обозначение. На рисунке 1 приведена классификация нефтепродуктов, которые отличаются друг друга плотностью и температурой кипения.

Рисунок 1. Классификация нефтепродуктов

Выбор направления переработки нефти основан на определении ее фракционного состава. Этот состав характеризует один из важнейших его показателей – испаряемость. Под процессом фракционирования понимается разделение многокомпонентных смесей, к которым относится нефть и нефтепродукты. Фракционный состав оценивается объемным или массовым выходом отдельных фракций, выкипающих в определенных температурных интервалах или до определенной температуры.

Результаты исследования и их обсуждение. Плотность является одним из основных показателей свойств нефтепродуктов и имеет большое значение в определении качества и эксплуатации нефтепродуктов. Измерение плотности предусмотрено стандартами на различные продукты. Обычно плотность вещества, как правило, становится больше с увеличением молекулярной массы углеводородов и с переходом от парафинов к олефинам, нафтенам и углеводородам ароматического ряда. Кроме того, плотность нефти колеблется в пределах каждого нефтегазоносного района с содержанием различных алифатических и ароматических соединений. Это объясняется тем, что большинство разрабатываемых нефтяных месторождений представлено многопластовыми залежами, для которых, как правило, с увеличением глубины залегания продуктивного горизонта плотность нефти снижается.

Нами были проведены лабораторные испытания привозных нефтеэмульсии месторождения «Чордарбоза» и «Совлигар» из лаборатории ООО «Бухарский НПЗ» и получили ниже приведенные результаты (табл.1):

Таблица 1.

Свойства нефти из месторождения Чордарбоза

Далее исследовали физико-механические свойства нефтеэмульсии месторождения «Совлигар», которых приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Показатели нефти из месторождения Совлигар

Как видно из приведенных данных в таблицах 1 и 2, плотность нефти из месторождения Чордарбоза больше, чем плотность нефти из месторождения Совлигар.

Плотность сырой нефти составляет от 0,738 до 1,027 г/см³ и чаще всего находится в пределах от 0,810 до 0,985 г/см³. Плотность нефтяных фракций зависит от их химического и фракционного состава. Фракции, выделенные из парафинистой нефти, имеют меньшую плотность, чем из нефти со значительным содержанием ароматических углеводородов. С ростом температуры кипения плотность фракций повышается (табл. 3).

Таблица 3.

Плотность фракций нефти Совлигарского месторождения

Плотность нефтепродуктов, вырабатываемых из определенных фракций нефти, соответственно составляют [1-2]: бензины – 730–760 кг/м³, керосины – 780–830 кг/м³, дизельные топлива – 840–850 кг/м³, масла – 880–930 кг/м³, мазут – 950 кг/м³.

Основными методами измерения плотности нефтепродуктов являются ареометрический и пикнометрический методы. Наиболее точным методом измерения принято считать пикнометрический метод. Используемые в первом методе ареометры (нефтеденсиметры) являются наиболее распространенными приборами измерения плотности, так как они просты и удобны. С помощью ареометров определяют плотности светлых и темных нефтепродуктов и масел, имеющих вязкость при 50 °С не более 200 сантистокс (сСт).

Были разработаны рекомендации с учетом положений ГОСТ Р 51069-97 «Государственная система обеспечения единства измерений. Нефть и нефтепродукты. Методика исследований. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром», ГОСТ 3900-85 [2–5].

Сущность метода (ГОСТ 3900-85) заключается в погружении ареометра в испытуемый продукт, снятии показания по шкале ареометра при температуре определения и пересчете результатов на плотность при температуре 20 °С (рис. 2).

Рисунок 2. Термостат LOIP LT-810 для поддержания заданной температуры при определении плотности нефти по ГОСТу 3900-85

Для этого пробу нефти или нефтепродуктов доводят до температуры испытания или выдерживают при температуре окружающей среды до достижения этой температуры [1].

Пробу испытуемого продукта наливают в установленный на ровную поверхность цилиндр, имеющий температуру, что и у пробы. Цилиндр следует заполнять образцом не более чем на 2/3 объема. Пузырьки воздуха, которые образуются на поверхности, снимают фильтровальной бумагой. Температуру испытуемой пробы измеряют до и после измерения плотности. Температуру поддерживают постоянной с погрешностью не более 0,2 °С [1].

Для калибровки приборов, применяемых для определения плотности нефтепродуктов, используются специальные стандартные растворы с определенной плотностью.

Нами, на основе петролейного эфира марки CAS 8032-32-4, были получены специальные композиции стандартных растворов с определенной плотностью для калибровки приборов. Полученные данные приведены в таблице 4.

Таблица 4.

 Плотности полученного композиционного стандартного раствора на основе петролейного эфира марки CAS 8032-32-4 при различных температурах

Как видно из полученных данных, с увеличением температуры плотность изготовленного нами композиционного стандартного раствора уменшается.

Заключение. Таким образом, получен стандартный раствор на основе петролейного эфира марки CAS 8032-32-4 и изучена температурная зависимость плотностей образцов композиционных стандартных растворов, необходимых для контроля правильности работы приборов для определения плотности нефтепродуктов.

Список литературы:

1. Аликулова Х.А., Икрамова М.Э., Абед Н.С., Негматов С.С. Нефт маҳсулотларининг зичлигини аниқловчи воситаларни калибрлашда фойдаланиладиган суюқликларнинг стандарт намуналарини яратиш // Композиционные материалы. 2022. №2. – С. 86–89.
2. ГОСТ 18481-81 «Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия». – 23 с.
3. ГОСТ 28576-90 «Нефтепродукты и смазочные материалы. Обозначение классов». – 26 с.
4. ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности». – 36 с.
5. ГОСТ Р 51069-97 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром». – 12 с.
6. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация [Текст]: учебник для вузов (доп.) / Ю.В. Димов. – СПб.: Питер, 2010. – 464 с.
7. Шувалов Г.В Метрологический контроль качества нефти и нефтепродуктов [Текст]: учеб. пособие / Г.В. Шувалов, И.В. Минин, И.О. Минин. – Новосибирск: СГУГиТ, 2015. – 170 с.