Определение плотности нефти и нефтепродуктов

Цель работы: изучение методов определения плотности нефти, определение плотности нефти при температуре опыта и пересчете результатов на плотность при температуре 20º С и 15º С. ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности», ГОСТ Р 8599-2003 «Плотность и объем нефти. Таблицы коэффициентов пересчета плотности и массы».

I. Теоретическая часть

Плотность – не основной параметр для оценки качества нефтепродуктов и лишь в известной степени характеризует их состав, однако она имеет большое практическое значение при определении качества нефтей и нефтепродуктов по объему при учетно-расчетных операциях. Учет количества в объемных единицах не совсем удобен, так как объем жидкости зависит от температуры, которая может изменяться в широких пределах. Зная объем и плотность, можно при отпуске, приме и учете нефти и нефтепродуктов выражать их количество в массовых единицах.

Плотность входит составной частью в различные константы, характеризующие химический состав и свойства нефтепродуктов. Для некоторых продуктов – топлив для реактивных двигателей, мазутов, газотурбинных топлив, осветительных керосинов, бензинов-растворителей, авиационных и дизельных масел – плотность является нормируемым показателем.

Плотностью называется количество покоящейся массы, заключенной в единице объема.

Единицей плотности в системе СИ является кг/м³.

Удельный вес нефти - отношение веса нефти к его объему. Единицей удельного веса в системе СИ является Н/м³.

Плотность вещества и его удельный вес часто численно совпадают, однако нельзя забывать, что физический смысл этих величин различен.

В исследовательской практике определяется относительная плотность нефтепродуктов.

Относительной плотностью называется отношение плотности нефти или нефтепродукта при 20°С к плотности дистиллированной воды (эталонного вещества) при 4°С, то есть отношение массы нефти или нефтепродукта при 20°С к массе такого же объема дистиллированной воды при 4°С. Относительную плотность обозначают .

Плотность нефти и нефтепродукта зависит от температуры. С повышением температуры их плотность снижается. Зависимость плотности от температуры основана на линейном законе, выраженном формулой Менделеева:

где — относительная плотность при температуре анализа;

— относительная плотность при 20°С;

γ — средняя температурная поправка плотности на 1°С;

t — температура, при которой проводится анализ, °С.

Температурную поправку рассчитывают по формуле:

Значения поправки γ приведены в таблице 1.

Таблица 1

Средние температурные поправки γ плотности на 1°С для нефтей и

нефтепродуктов

Плотность	Поправка γ	Плотность	Поправка γ
0, 6900-0, 6999	0, 000910	0, 8500-0, 8599	0, 000699
0, 7000-0, 7099	0, 000897	0, 8600-08699,	0, 000686
0, 7100-0, 7199	0, 000884	0, 8700-0, 8799	0, 000673
0, 7200-0, 7299	0, 000870	0, 8800-0, 8899	0, 000660
0, 7300-0, 7399	0, 000857	0, 8900-0, 8999	0, 000647
0, 7400-0, 7499	0, 000844	0, 9000-0, 9099	0, 000633
0, 7500-0, 7599	0, 000831	0, 9100-0, 9199	0, 000620
0, 7600-0, 7699	0, 000818	0, 9200-0, 9299	0, 000607
0, 7700-0, 7779	0, 000805	0, 9300-0, 9399	0, 000594
0, 7800-0, 7899	0, 000792	0, 9400-0, 9499	0, 000581
0, 7900-0, 7999	0, 000778	0, 9500-0, 9599	0, 000567
0, 8000-0, 8099	0, 000765	0, 9600-0, 9699	0, 000554
0, 8100-0, 8199	0, 000752	0, 9700-0, 9799	0, 000541
0, 8200-0, 8299	0, 000738	0, 9800-0, 9899	0, 000528
0, 8300-0, 8399	0, 000725	0, 9900-1, 0000	0, 000515
0, 8400-0, 8499	0, 000712

Плотность ρ _t нефтепродуктов в пределах температуры t = 20-250 °С можно определить по формуле Мановяна:

В США и Англии относительную плотность определяют при одинаковой температуре анализируемого вещества и воды, равной 15, 5556 °С (60 °F). Относительную плотность при 20 °С в этом случае рассчитывают по формуле:

Экспериментально плотность нефти (нефтепродукта) определяют одним из трех стандартных методов: ареометром (нефтеденсиметром), гидростатическими весами Вестфаля-Мора (рис. 1), и пикнометром (рис. 2). Из них наиболее быстрым является ареометрический метод, а наиболее точным – пикнометрический. Преимуществом пикнометрического метода также является использование сравнительно малых количеств анализируемой пробы. Определение относительной плотности нефти и нефтепродуктов производится пикнометрическим методом с использованием пикнометров типа ПЖ-1, ПЖ-2, ПЖ-3 (ГОСТ 22521) по ГОСТ 3900-85. Метод основан на определении отношения массы испытуемого продукта к массе воды, взятой в том же объеме и при той же температуре. Так как за единицу массы принимается масса 1 см³ воды при температуре 4º С, то плотность, выраженная в г/см³, будет численно равна плотности по отношению к воде при температуре 4º С ( ).

Плотность большинства нефтей в среднем колеблется от 0, 8 до 0, 9 г/см³. Высоковязкие смолистые нефти имеют плотность близкую к единице. На величину плотности нефти оказывает существенное влияние наличие растворенных газов, фракционный состав нефти и количество растворенных веществ в ней. Плотности последовательных фракций нефти плавно увеличиваются. Плотность узких фракций нефти зависит также от химического состава. Для углеводородов средних фракций нефти с одинаковым числом углеродных атомов плотность возрастает для представителей разных классов в следующем порядке: нормальные алканы → нормальные алкены → изоалканы → изоалкены → алкилциклопентаны → алкилциклогексаны → алкилбензолы → алкилнафталины.

Для бензиновых фракций плотность заметно увеличивается с увеличением количества бензола и его гомологов. Для некоторых нефтепродуктов плотность является нормируемым показателем качества, она входит также составной частью в различные комбинированные константы и расчетные формулы.

Рис. 1. Весы Вестфаля-Мора:

1. груз;

2. термометр;

3. шкала.

Рис. 2. Пикнометры

Задачи на плотность

Задача 1. Относительная плотность нефтепродукта при 20 º С – 0, 745. Определить относительную плотность нефтепродукта при 42 º С (всеми возможными способами).

Решение:

1. По формуле Менделеева