Меню

Методика определения давления насыщенного пара

ХИМИЯ НЕФТИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Определение давления насыщенных паров

Нефть и нефтепродукты характеризуются определенным давлением насыщенных паров, или упругостью нефтяных паров. Давление насыщенных паров является нормируемым показателем для авиационных и автомобильных бензинов, косвенно характеризующим испаряемость топлива, его пусковые качества, склонность к образованию паровых пробок в системе питания двигателя.

Для жидкостей неоднородного состава, таких, как бензины, давление насыщенных паров при данной температуре является сложной функцией состава бензина и зависит от объема пространства, в котором находится паровая фаза. Поэтому для получения сравнимых результатов практические определения необходимо проводить при стандартной температуре и постоянном соотношении паровой и жидкой фаз. С учетом изложенного выше топлив называют давление паровой фазы топлива, находящейся в динамическом равновесии с жидкой фазой, измеренное при стандартной температуре и определенном соотношении объемов паровой и жидкой фаз. Температура, при которой давление насыщенных паров становится равным давлению в системе, называется температурой кипения вещества. Давление насыщенных паров резко увеличивается с повышением температуры. При одной и той же температуре большим давлением насыщенных паров характеризуются более легкие нефтепродукты.

В настоящее время существует несколько способов определения ДНП веществ, которые можно разделить на следующие группы:

  1. Статический метод.
  2. Динамический метод.
  3. Метод насыщения движущегося газа.
  4. Метод изучения изотерм.
  5. Метод эффузии Кнудсена.
  6. Хроматографический метод.

Статический метод

На основе прямого статического метода создан ряд эксперименальных установок для исследования ДНП нефтепродуктов.

В нефтепереработке вследствие своей простоты широкое применение получил стандартный метод с использованием бомбы Рейда (ГОСТ 1756-2000). Бомба состоит из двух камер: топливной 1 и воздушной 2 с соотношением объемов соответственно 1:4, соединенных с помощью резьбы. Давление, создаваемое парами испытуемого топлива, фиксируется манометром 3, прикрепленным к верхней части воздушной камеры. Испытание проводят при температуре 38,8°С и давлении 0,1 МПа, обеспечиваемой специальной термостатированной баней.

Давление насыщенных паров испытуемой жидкости определяют по формуле:

Определение давления паров в бомбе Рейда дает приближенные результаты, служащие только для сравнительной оценки качества моторных топлив.

К достоинствам прибора относится простота конструкции и экспериментирования, к недостаткам — постоянное соотношение жидкой и паровой фаз и грубость метода (погрешность определения ДНП бензинов достигает 15-20%).

Расхождения между дайными, полученными с помощью бомбы Рейда и методом НАТИ, составляют 10-20 %.

Динамический метод

Метод насыщения движущегося газа

Метод изучения изотерм

Метод изучения изотерм даёт наиболее точные, по сравнению с другими способами, результаты, особенно при высоких температурах. Этот способ заключается в исследовании зависимости между давлением и объёмом насыщенного пара при постоянной температуре. В точке насыщения изотерма должна иметь излом, превращаясь в прямую. Считается, что этот метод пригоден для измерения ДНП чистых веществ и непригоден для многокомпонентных, у которых температура кипения — величина неопределённая. Поэтому он не получил распространения при измерении ДНП нефтепродуктов.

Метод эффузии Кнудсена

Метод эффузии Кнудсена применим в основном для измерения очень низких давлений (до 100 Па). Этот метод даёт возможность находить скорость эффузии пара по количеству конденсата при условии полной конденсации эффундирующего вещества. Установки, основанные на этом методе, имеют следующие недостатки: они являются установками однократного измерения и требуют разгерметизации после каждого измерения, что при наличии легкоокисляющихся и нестойких веществ нередко приводит к химическому превращению исследуемого вещества и искажению результатов измерений. Создана экспериментальная установка, лишенная указанных недостатков, но сложность конструкции позволяет применить её только в специально оснащенных лабораториях. Этот метод применяется в основном для измерения ДНП твёрдых веществ.

Читайте также:  Избыточное давление в горизонтальном резервуаре

Метод эффузии Кнудсена

Однако, при анализе таких сложных смесей углеводородов, как нефтепродукты, возникают трудности не только при разделении углеводородов, относящихся к различным классам, но и при идентификации отдельных компонентов этих смесей.

Пересчет давления насыщенных паров

В технологических расчетах часто приходится производить пересчет температур с одного давления на другое или давления при изменении температуры. Для этого имеется множество формул. Наибольшее применение получила формула Ашворта:

Уточненная В. П. Антонченковым формула Ашворта имеет вид:

Для пересчета температуры и давления удобно также пользоваться графическими методами.

Наиболее распространенным графиком является график Кокса, который построен следующим образом. Ось абсцисс представляет собой логарифмическую шкалу, на которой отложены величины логарифма давления (lgP), однако для удобства пользования на шкалу нанесены соответствующие им значения Р. На оси ординат отложены значения температуры. Под углом 30° к оси абсцисс проведена прямая, обозначенная индексом «Н2», которая характеризует зависимость давления насыщенных паров воды от температуры. При построении графика из ряда точек на оси абсцисс восстанавливают перпендикуляры до пересечения с прямой Н2 и полученные точки переносят на ось ординат. На оси ординат получается шкала, построенная по температурам кипения воды, соответствующим различным давлениям ее насыщенных паров. Затем для нескольких хорошо изученных углеводородов берут ряд точек с заранее известными температурами кипения и соответствующими им значениями давления насыщенных паров.

Оказалось, что для алканов нормального строения графики, построенные по этим координатам, представляют собой прямые линии, которые все сходятся в одной точке (полюсе). В дальнейшем достаточно взять любую точку с координатами температура — давление насыщенных паров углеводорода и соединить с полюсом, чтобы получить зависимость давления насыщенных паров от температуры для этого углеводорода.

Несмотря на то что график построен для индивидуальных алканов нормального строения, им широко пользуются в технологических расчетах применительно к узким нефтяным фракциям, откладывая на оси ординат среднюю температуру кипения этой фракции.

Кроме графика Кокса для пересчета давления насыщенных паров углеводородов и их смесей в зависимости от температуры используется также график Максвелла.

Для пересчета температур кипения нефтепродуктов с глубокого вакуума на атмосферное давление используется номограмма UOP, по которой, соединив две известные величины на соответствующих шкалах графика прямой линией, получают на пересечении с третьей шкалой искомую величину Р или t. Номограммой UOP в основном пользуются в лабораторной практике.

Давление насыщенных паров смесей и растворов в отличие от индивидуальных углеводородов зависит не только от температуры, но и от состава жидкой и паровой фаз. Для растворов и смесей, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона, общее давление насыщенных паров смеси может быть вычислено по формулам:

В области высоких давлений, как известно, реальные газы не подчиняются законам Рауля и Дальтона. В таких случаях найденное расчетными или графическими методами давление насыщенных паров уточняется с помощью критических параметров, фактора сжимаемости и фугитивности.

Источник

Определение давления насыщенных паров

Определение давления насыщенных паров

Значение давления насыщенных паров для характеристики пусковых свойств бензина и возможности образования паровых

пробок в системе подачи топлива.

Максимальная концентрация паров топлива в воздухе, при которой устанавливается состояние динамического равновесия, характеризует собой давление насыщенных паров данного топлива. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем большее количество его испаряется, прежде чем концентрация молекул в паровой фазе достигнет состояния динамического равновесия.

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой.

Читайте также:  В водяном насосе нет давления как исправить

Давление насыщенных паров при отрицательных температурах имеет важное значение для определения пусковых свойств бензинов. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

Определение давления насыщенных паров методом Рейда

(ГОСТ 1756— 52)

Этот метод заключается в регистрации по манометру давления насыщенных паров бензина, помещенного в специальную бомбу и нагретого в водяной бане до 38°С. Соотношение объемов жидкой и паровой фаз в бомбе Рейда равно 1:4.

Методика проведения анализа:

1. Жидкостную камеру Бомбы наполнили бензином и подсоединили к воздушной камере.

2. Аппарат (Бомбу) погрузили в водяную баню с температурой 38°С на 5 минут и периодически встряхивали до достижения постоянного давления, которое показывает манометр, соединенный с аппаратом.

3. Показание манометра записали как «неисправленное давление насыщенных паров».

Аппаратура

Бомба для определения давления пара

1 — присоединительный внутренний диаметр 13 мм;

2 — вентиляционное отверстие;

3 — присоединительный внутренний диаметр 5 мм;

4 — присоединительный внешний диаметр 13 мм;

Охлаждающая водяная баня

1 — выпускной клапан;

3 — вентиль продувки;

4 — медная трубка длиной 7,6 м, наружным диаметром 9,5 мм;

5 — выпускной клапан;

6 — вентиль продувки

Испытание на медной пластине (по ГОСТ 6321- 69)

Испытание на медной пластине является весьма чувствительной качественной пробой на присутствие активных сернистых соединений.

Методика проведения анализа:

1. Отшлифованную пластину меди промывают спиртом и высушивают на фильтровальной бумаге.

2. Бензин наливают в пробирку примерно до половины её высоты и туда же щипцами опускают медную пластинку.

3. Пробирку закрывают корковой пробкой и помещают в водяную баню, нагретую до 50°С.

4. Через три часа пластинку вынули.

Определение плотности ареометром

(по ГОСТ 3900-85)

Идея измерения плотности ареометром заключается в том, чтобы зафиксировать уровень нефтепродукта на его шкале ареометра при различной глубине погружения ареометра в жидкость. Величина погружаемости ареометра обратно пропорциональна плотности измеряемой жидкости, т.е. чем ниже плотность жидкости, тем больше погрузится в нее ареометр.

Методика проведения анализа:

1. В стеклянный цилиндр осторожно наливают испытуемый нефтепродукт в таком количестве, чтобы при погружении в него ареометра уровень жидкости не поднялся выше края цилиндра.

2. Ареометр берут за верхний конец и опускают в нефть.

3. После того как ареометр установится, производят отсчёт показания плотности по верхнему краю мениска.

Результаты

Определение давления насыщенных паров

Значение давления насыщенных паров для характеристики пусковых свойств бензина и возможности образования паровых

пробок в системе подачи топлива.

Максимальная концентрация паров топлива в воздухе, при которой устанавливается состояние динамического равновесия, характеризует собой давление насыщенных паров данного топлива. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем большее количество его испаряется, прежде чем концентрация молекул в паровой фазе достигнет состояния динамического равновесия.

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой.

Читайте также:  Какое давление должно быть в резервуаре насосной станции

Давление насыщенных паров при отрицательных температурах имеет важное значение для определения пусковых свойств бензинов. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

Определение давления насыщенных паров методом Рейда

(ГОСТ 1756— 52)

Этот метод заключается в регистрации по манометру давления насыщенных паров бензина, помещенного в специальную бомбу и нагретого в водяной бане до 38°С. Соотношение объемов жидкой и паровой фаз в бомбе Рейда равно 1:4.

Методика проведения анализа:

1. Жидкостную камеру Бомбы наполнили бензином и подсоединили к воздушной камере.

2. Аппарат (Бомбу) погрузили в водяную баню с температурой 38°С на 5 минут и периодически встряхивали до достижения постоянного давления, которое показывает манометр, соединенный с аппаратом.

3. Показание манометра записали как «неисправленное давление насыщенных паров».

Аппаратура

Бомба для определения давления пара

1 — присоединительный внутренний диаметр 13 мм;

2 — вентиляционное отверстие;

3 — присоединительный внутренний диаметр 5 мм;

4 — присоединительный внешний диаметр 13 мм;

Охлаждающая водяная баня

1 — выпускной клапан;

3 — вентиль продувки;

4 — медная трубка длиной 7,6 м, наружным диаметром 9,5 мм;

5 — выпускной клапан;

6 — вентиль продувки

Испытание на медной пластине (по ГОСТ 6321- 69)

Испытание на медной пластине является весьма чувствительной качественной пробой на присутствие активных сернистых соединений.

Методика проведения анализа:

1. Отшлифованную пластину меди промывают спиртом и высушивают на фильтровальной бумаге.

2. Бензин наливают в пробирку примерно до половины её высоты и туда же щипцами опускают медную пластинку.

3. Пробирку закрывают корковой пробкой и помещают в водяную баню, нагретую до 50°С.

4. Через три часа пластинку вынули.

Определение плотности ареометром

(по ГОСТ 3900-85)

Идея измерения плотности ареометром заключается в том, чтобы зафиксировать уровень нефтепродукта на его шкале ареометра при различной глубине погружения ареометра в жидкость. Величина погружаемости ареометра обратно пропорциональна плотности измеряемой жидкости, т.е. чем ниже плотность жидкости, тем больше погрузится в нее ареометр.

Методика проведения анализа:

1. В стеклянный цилиндр осторожно наливают испытуемый нефтепродукт в таком количестве, чтобы при погружении в него ареометра уровень жидкости не поднялся выше края цилиндра.

2. Ареометр берут за верхний конец и опускают в нефть.

3. После того как ареометр установится, производят отсчёт показания плотности по верхнему краю мениска.

Результаты

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник

Adblock
detector