Определение температуры вспышки. Большая энциклопедия нефти и газа

Примеры построения
06.03.2019

ГОСТ 4333-87

Группа Б09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НЕФТЕПРОДУКТЫ

Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле

Petroleum products. Methods for determination of flash and ignition points in open crucible

МКС 75.080
ОКСТУ 0209

Дата введения 1988-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.06.87 N 2911

3. Стандарт соответствует требованиям СТ СЭВ 5469-86 в части метода А

В стандарт введен международный стандарт ИСО 2592-73

4. ВЗАМЕН ГОСТ 4333-48

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Номер раздела

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

7. ИЗДАНИЕ (апрель 2005 г.) с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1989 г. (ИУС 3-90)

Переиздание (по состоянию на апрель 2008 г.)


Настоящий стандарт устанавливает методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле по методам Кливленда (метод А) и Бренкена (метод Б).

При возникновении разногласий в оценке качества нефтепродукта определение проводят по методу Кливленда.

Сущность методов заключается в нагревании пробы нефтепродукта в открытом тигле с установленной скоростью до тех пор, пока не произойдет вспышка паров (температура вспышки) нефтепродукта над его поверхностью от зажигательного устройства и пока при дальнейшем нагревании не произойдет загорание продукта (температура воспламенения) с продолжительностью горения не менее 5 с.

Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении.

1. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

Аппараты для определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле типов ТВО (ТВ-2) или полуавтоматические и автоматические типа АТВО (АТВ-2), дающие результаты в пределах допускаемых расхождений по методу Кливленда.

При возникновении разногласий в оценке качества нефтепродукта определение проводят вручную.

Экран трехстворчатый, окрашенный с внутренней стороны черной краской, с секциями шириной (46±1) см и высотой (60±5) см или щит высотой 55-65 см из листовой кровельной стали, окрашенный с внутренней стороны черной краской.

Термометр типа ТН-2 по ГОСТ 400 .

Секундомер любого типа.

Барометр ртутный или барометр-анероид с погрешностью измерения не более 0,1 кПа.

Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 .

Пипетка.

Щетка металлическая.

Бензин-растворитель с пределами выкипания от 50 до 170 °С или нефрас С50/170 по ГОСТ 8505 .

Осушающие реагенты (обезвоженные): натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166 или натрий сернокислый технический по ГОСТ 6318 , или кальций хлористый технический по ГОСТ 450 , или натрий хлористый по ГОСТ 4233 .

Вода дистиллированная.

Дополнительно для метода Б:

аппарат для определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле по методу Бренкена (типа ЛТВО).

Допускается применять импортную посуду, аппаратуру и реактивы по классу точности и квалификации не ниже предусмотренных стандартом.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД А

2.1. Подготовка к испытанию

2.1.1. Подготовка пробы

2.1.1.1. Пробу тщательно и осторожно перемешивают.

2.1.1.2. Пробы твердых нефтепродуктов предварительно расплавляют.

Температура пробы после нагревания должна быть ниже предполагаемой температуры вспышки не менее чем на 56 °С.

2.1.1.3. Испытуемый нефтепродукт, содержащий воду, сушат встряхиванием с одним из осушающих реагентов при комнатной температуре. Нефтепродукты с температурой вспышки до 100 °С сушат при температуре не выше 20 °С. Вязкие нефтепродукты (вязкость при 100 °С свыше 16,5 мм/с) сушат при температуре не более 80 °С.

Затем пробы фильтруют и декантируют.

2.1.2. Подготовка аппарата

2.1.2.1. Аппарат устанавливают на горизонтальном столе в таком месте, где нет заметного движения воздуха и вспышка хорошо видна. Для защиты от движения воздуха аппарат с трех сторон окружают экраном или щитом. Перед проведением каждого испытания аппарат охлаждают.

2.1.2.2. При работе с токсичными продуктами или продуктами, содержащими ароматические углеводороды (продукты пиролиза), пары которых являются токсичными, аппарат помещают вместе с экраном или со щитом в вытяжной шкаф. При температуре на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки движение воздуха в вытяжном шкафу следует поддерживать без создания сильных потоков над тиглем, для чего необходимо работать при закрытой верхней заслонке вентиляционного устройства вытяжного шкафа.

2.1.2.3. Перед каждым испытанием тигель промывают растворителем. Углеродистые отложения удаляют металлической щеткой. Затем тигель промывают холодной дистиллированной водой и высушивают на открытом пламени или горячей электроплитке. Тигель охлаждают до температуры не менее чем на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки и помещают его в аппарат.

2.1.2.4. В тигель помещают термометр в строго вертикальном положении так, чтобы нижний конец термометра находился на расстоянии 6 мм от дна тигля и на равном расстоянии от центра и от стенок тигля.

2.1.2.5. Аппараты и правильность результатов определений рекомендуется проверять по государственным стандартным образцам ГСО ТОТ 4407-88 - ГСО ТОТ 4410-88.

Аппарат пригоден к испытанию нефтепродуктов и выдержаны условия испытания, если разность результатов определения температуры вспышки ГСО и аттестованной характеристикой ГСО не превышает значения абсолютной погрешности для данного аттестованного ГСО.

Порядок применения ГСО изложен в инструкции к свидетельству.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

2.2. Проведение испытания

2.2.1. Тигель заполняют нефтепродуктом так, чтобы верхний мениск точно совпадал с меткой. При наполнении тигля выше метки избыток нефтепродукта удаляют пипеткой или другим соответствующим приспособлением. Удаляют пузырьки воздуха с поверхности пробы. Не допускается смачивание стенок тигля выше уровня жидкости.

При попадании нефтепродукта на внешние стенки тигля тигель освобождают от нефтепродукта и обрабатывают по п.2.1.2.3.

2.2.2. Тигель с пробой нагревают пламенем газовой горелки или при помощи электрообогрева сначала со скоростью 14-17 °С в минуту. Когда температура пробы будет приблизительно на 56 °С ниже предполагаемой температуры вспышки, скорость подогрева регулируют так, чтобы последние 28 °С перед температурой вспышки нефтепродукт нагревался со скоростью 5-6 °С в минуту.

2.2.3. Зажигают пламя зажигательного устройства и регулируют его таким образом, чтобы размер диаметра пламени был примерно 4 мм. Его сравнивают с лекалом (шариком-шаблоном), вмонтированным в аппарат.

2.2.4. Начиная с температуры не менее чем на 28 °С ниже температуры вспышки, каждый раз применяют зажигательное устройство при повышении температуры пробы на 2 °С. Пламя зажигательного устройства перемещают в горизонтальном направлении, не останавливаясь над краем тигля, и проводят им над центром тигля в одном направлении в течение 1 с.

При последующем повышении температуры перемещают пламя зажигания в обратном направлении.

2.2.5. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над частью или над всей поверхностью испытуемого нефтепродукта.



Голубой круг (ореол), который иногда образуется вокруг пламени зажигания, во внимание не принимают.

2.2.6. Для определения температуры воспламенения продолжают нагрев пробы со скоростью 5-6 °С в минуту и повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2 °С подъема температуры нефтепродукта.

2.2.7. За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, в который испытуемый нефтепродукт при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 с.

2.3. Обработка результатов

2.3.1. Если барометрическое давление во время испытания ниже чем 95,3 кПа (715 мм рт.ст.), то необходимо к полученным значениям температуры вспышки и температуры воспламенения ввести соответствующие поправки по табл.1.

Таблица 1

Барометрическое давление, кПа (мм рт.ст.)

Поправка, °С

От 95,3 до 88,7 (от 715 до 665)

" 88,6 " 81,3 ( " 664 " 610)

" 81,2 " 73,3 ( " 609 " 550)

2.3.2. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений, округленное до целого числа и выраженное в градусах Цельсия.

2.4. Точность метода

2.4.1. Сходимость

Два результата испытаний, полученные одним исполнителем, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает значений, указанных в табл.2.

Таблица 2

Наименование показателя

Сходимость, °С

Воспроизводимость, °С

Температура вспышки

Температура воспламенения

2.4.2. Воспроизводимость

Два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает значений, указанных в табл.2.

3. МЕТОД Б

3.1. Подготовка к испытанию

Подготовка к испытанию проводится по пп.2.1-2.1.2.3.

3.2. Проведение испытания

3.2.1. Тигель охлаждают до температуры 15-25 °С и ставят в наружный тигель аппарата с прокаленным песком так, чтобы песок был на высоте около 12 мм от края внутреннего тигля, а между дном этого тигля и наружным тиглем был песок, толщина слоя которого 5-8 мм, что проверяется шаблоном.

3.2.2. Во внутренний тигель с нефтепродуктом устанавливают термометр в строго вертикальном положении так, чтобы ртутный шарик находился в центре тигля приблизительно на одинаковом расстоянии от дна тигля и от уровня нефтепродукта, и закрепляют термометр в таком положении в лапке штатива.

3.2.3. Испытуемый нефтепродукт наливают во внутренний тигель так, чтобы уровень жидкости отстоял от края тигля на 12 мм для нефтепродуктов со вспышкой до 210 °С включительно и на 18 мм для нефтепродуктов со вспышкой выше 210 °С.

Правильность налива нефтепродукта проверяют шаблоном, налив нефтепродукта производят до соприкосновения поверхности нефтепродукта с острием указателя высоты уровня жидкости.

При наливе не допускается разбрызгивание нефтепродукта и смачивание стенок внутреннего тигля выше уровня жидкости.

3.2.4. Наружный тигель аппарата нагревают пламенем газовой горелки или лампы Бартеля или электрообогревом так, чтобы испытуемый нефтепродукт нагревался на 10 °С в 1 мин.

За 40 °С до предполагаемой температуры вспышки нагрев ограничивают до 4 °С в 1 мин.

3.2.5. За 10 °С до предполагаемой температуры вспышки проводят медленно по краю тигля на расстоянии 10-14 мм от поверхности испытуемого нефтепродукта и параллельно этой поверхности пламенем зажигательного приспособления. Длина пламени должна быть 3-4 мм. Время продвижения пламени от одной стороны тигля до другой 2-3 с.

Такое испытание повторяют через каждые 2 °С подъема температуры.

3.2.6. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над частью или над всей поверхностью испытуемого нефтепродукта.

В случае появления неясной вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2 °С.

Истинную вспышку не следует смешивать с отблеском от пламени зажигательного приспособления.

3.2.7. Для определения температуры воспламенения продолжают нагревание наружного тигля так, чтобы нефтепродукт нагревался со скоростью 4 °С в 1 мин и повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2 °С подъема температуры нефтепродукта.

3.2.8. За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, в который испытуемый нефтепродукт при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 с.

3.3. Обработка результатов

Обработка результатов проводится по пп.2.3.1-2.3.2.

3.4. Точность метода

3.4.1. Сходимость

Два результата определений температуры вспышки, полученные одним исполнителем в одной лаборатории, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 4 °С.

Расхождение между двумя последовательными определениями температуры воспламенения не должно превышать 6 °С.

3.4.2. Воспроизводимость (для температуры вспышки)

Два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 16 °С.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ПОЯСНЕНИЯ К НИМ

Термин

Пояснение

Температура вспышки нефтепродукта в открытом тигле

Минимальная температура, при которой пары продукта, нагреваемого в условиях, установленных настоящим стандартом, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени

Температура воспламенения нефтепродукта

Минимальная температура, при которой продукт, нагреваемый в условиях, установленных настоящим стандартом, загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 с

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:

официальное издание
М.: Стандартинформ, 2008

Владимир Хомутко

Время на чтение: 4 минуты

А А

Какова температура вспышки нефтепродуктов?

Температура вспышки нефтепродуктов (ТВНП) представляет собой такое значение, при котором из вещества, нагреваемого при стандартных условиях, выделяется количество паров, достаточное для образования в окружающем его воздухе горючей смеси, которая вспыхивает при контакте с огнем.

ТВНП и температура кипения нефтепродуктов, характеризующая степень их испаряемости, находятся в тесной взаимосвязи. Другими словами, чем нефтяная фракция легче, тем выше его испаряемость, а значит – ниже этот важный показатель.

К примеру, ТВНП бензиновых нефтяных фракций находится в отрицательном диапазоне значений (вплоть до минус 40 градусов Цельсия). Керосины образуют горючие воздушные смеси в диапазоне от 28-ми до 60-ти градусов, а различные виды дизельного топлива – от 50-ти до 80-ти градусов. Тяжелые масляные фракции вспыхивают в диапазоне от 130-ти до 325-ти °С. Если говорить о самой сырой нефти, то дня различных видов нефтей ТВНП может быть как отрицательной, так и положительной.

Также ТВНП сильно зависит от присутствия в конкретном продукте влаги, присутствие которой её снижает. Поэтому, для точного определения ТВНП в условиях измерительной лаборатории исследуемое вещество предварительно обезвоживают.

В настоящее время используют два основных метода определения ТВНП, имеющих государственные стандарты:

  • в открытом тигле (по ГОСТ-у 4333-87);
  • в закрытом тигле (по ГОСТ-у 6356-75).

Разница в результатах, получаемых этими методами, может составлять от 20-ти до 30-ти градусов. Это связано с тем, что в открытом тигле часть выделяемых продуктом паров улетучивается в атмосферу, поэтому накопление их количества, достаточного для возникновения горючей смеси, происходит несколько дольше, чем при использовании закрытого тигля. Соответственно, ТВНП, полученная с использованием открытого тигля, будет выше, чем при использовании тигля закрытого типа.

В основном открытый тигль используют для определения этого значения у тех нефтяных фракций, которых относятся к высококипящим. К таким продуктам относятся разные виды нефтяных масел и мазутов. ТВНП считается такая, при которой первое синее пламя на поверхности исследуемого вещества появляется – и сразу исчезает.

По значению этого параметра все нефтепродукты делят на две категории:

  • легковоспламеняющиеся;
  • горючие.

К первой категории относят все нефтяные вещества, у которых этот ТВНП составляет меньше 61-го градуса Цельсия при проверке в закрытом тигле, и не большее 66-ти – в открытом. Горючими считаются вещества, у которых ТВНП больше 61-го и 66-ти градусов соответственно методу исследования.

ТВНП является важнейшим показателем, по которому определяется взрывоопасность (другими словами, при каких условиях пары нефтяного вещества образуют с атмосферным воздухом взрывчатую смесь).

Взрываемость имеет два показателя – нижний предел и верхний предел.

Их суть заключается в том, что при концентрации выделяемых продуктом паров в паровоздушной смеси ниже, чем нижний предел, или выше, чем верхний предел – взрыва не будет. В первом случает это связано с тем, что выделяющееся тепло поглощается избытком воздуха, что не позволяет загореться остальным частям горючего. Во втором случае для взрыва в паровоздушной смеси просто недостаточно кислорода.

Другие показатели, важные для нефтепродуктов

К таким показателям относят температуры воспламенения, самовоспламенения и застывания.

Температура воспламенения нефтепродукта

Эта температура нефтепродуктов всегда выше описанной в первой части статьи. Если для определения значения вспышки появления первого пламени с последующим его затуханием, то для этого показателя необходим такой нагрев, при котором вещество будет гореть постоянно. Разница между этими двумя характеристиками при измерении может составлять от 30-ти до 50-ти градусов.

За температуру воспламенения берется минимальная, при которой вспышка вещества приводит не к моментальному затуханию пламени, а к процессу постоянного горения исследуемого продукта.

Если продолжить нагрев исследуемого нефтяного вещества, избегая его контакта с атмосферным воздухом, а при достижении высоких температурных значений создать такой контакт, то вещество способно самопроизвольно загореться. Минимальные показания прибора, при котором это происходит, и являются температурой его самовоспламенения.

Анализатор температуры вспышки по Пенски-Мартенсу PMA 5

Она находится в прямой зависимости от химического состава нефтепродукта. Самые высокие значения этого показателя характерны для углеводородов ароматической группы, за ними идут нафтеновые и парафиновые вещества.

Зависимость проста – чем легче нефтяная фракция, тем выше значение t самовоспламенения. Например, самовоспламенение бензиновых фракции может происходит в диапазоне от 400 до 450 градусов, а у газойлей – от 320-ти до 360-ти.

Знание этого значения очень важно, поскольку самовоспламенение является достаточно частой причиной возникновения пожаров на предприятиях нефтепереработки, когда любое нарушение герметичности в теплообменниках, трубопроводах или в ректификационных колоннах (например, из-за разгерметизации фланцевых соединений) приводит к самовозгоранию.

Следует помнить, что если на изоляционный материал попадает нефтепродукт, его нужно как можно быстрее заменить, так как каталитическое действие продукта способно вызвать самовозгорание при более низких t, чем температура самовоспламенения.

Определение температуры застывания необходимо для обеспечения нормальной транспортировки с помощью трубопроводов, а также при использовании нефтяных производных в условиях сильных морозов (например, в авиации, где использование быстро застывающего топлива невозможно). В этих сферах крайне важна такая характеристика, как подвижность нефтяных продуктов, от которой зависит степень их прокачиваемости.

ТВО-ЛАБ-11 Автоматический аппарат для определения температуры вспышки в открытом тигле

Температурой застывания считается та, при которой вещество, исследуемое в стандартных условиях, теряет свою подвижность.

Снижение подвижности и полная её потеря может объясняться следующими факторами.

Теоретическая часть.

Дизельные топлива предназначены для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом дизелей является возможность осуществления высокой степени сжатия топливо-воздушной смеси, вследствие чего удельный расход топлива в них на 25…30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях.

Дизельное топливо – это сложная смесь парафиновых (10…40 %), нафтеновых (20…60 %) и ароматических углеводородов средней молярной массы – 110…230 г/моль , выкипающих в пределах 170…380 о С. Температура вспышки топлива составляет 35…80 о С, застывания – минус 5 о С.

Основные эксплуатационные показатели дизельных топлив:

· цетановое число , характеризующее мощностные и экономические показатели работы двигателя;

· фракционный состав , определяющий полноту сгорания топлива, дымность и токсичность отработанных газов;

· вязкость и плотность , обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыление в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;

· низкотемпературные свойства , определяющие функционирование системы топливоподачи при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива;

· степень чистоты , характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндропоршневой группы двигателя;

· температура вспышки , определяющая условия безопасности использования топлива в двигателе;

· наличие сернистых соединений, металлов, непредельных углеводородов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ двигателя.

Дизельное топливо выпускается согласно ГОСТ 305-82 трех марок: Л – летнее, применяемое при температуре окружающей среды ниже 0 о С, З – зимнее до – 30 о С, А – арктическое до – 50 о С. Общее содержание серы в прямогонных фракциях – 0,8…1,0 %, после гидроочистки – 0,08…0,12 % (табл. 1).

Основной показатель дизельного топлива – цетановое число (ЦЧ), который характеризует воспламеняемость топлива, жесткость рабочего хода, определяет запуск двигателя, расход топлива и дымность отработанных газов.

1.1 Цетановое число

ЦЧ указывает на процент содержания хорошо воспламеняющегося цетана С 16 Н 34 в смеси с трудно воспламеняемым a-метилнафталином С 11 Н 10 в эталонном топливе, которое по своим характеристикам соответствует исследуемому дизельному топливу.

Оптимальное ЦЧ дизельного топлива – 40…50 (табл. 10). Применение топлива с ЦЧ < 40 приводит к жесткой работе двигателя, а ЦЧ > 50 – к увеличению удельного расхода топлива за счет снижения полноты сгорания. ЦЧ дизельного топлива зависит от его углеводородного состава. Наиболее высокими ЦЧ обладают нормальные парафиновые углеводороды, причем с повышением их молярной массы ЦЧ также повышается. Самые низкие ЦЧ у ароматических углеводородов, не имеющих боковых цепей. Непредельные углеводороды имеют более низкие ЦЧ, чем соответствующие парафиновые. Чем выше температура кипения топлива, тем выше ЦЧ, зависимость носит линейный характер.

1.2 Таблица 1- Основные показатели качества дизельных топлив
(ГОСТ 305-82)

Показатель Марка топлива
Л З
Цетановое число, не менее 47…51 40…42
Фракционный состав, max t о перегонки, о С: 50 % топлива 96 % топлива
Кинематическая вязкость при 20 о С, мм 2 /с (сСт ) 3,0…6,0 1,8…5,0
Плотность при 20 о С, кг/м 3 , не более
Температура вспышки в закрытом тигле, о С
Температура застывания, о С, не выше для климатической зоны: умеренной, холодной –10 – –35 –45
Общее содержание серы, %, не более 0,5 0,5
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более 0,01 0,01
Кислотность, мг КОН на 100 см 3 топлива, не более
Иодное число, г иода на 100 г топлива, не более
Зольность, %, не более 0,01 0,01
Содержание механических примесей отсутствуют отсутствуют
Содержание воды отсутствует отсутствует
Содержание фактических смол, мг /100 см 3 топлива, не более
Коксуемость 10 % остатка, %, не более 0,20 0,30

1.3 Фракционный состав дизельного топлива – это основной показатель топлива, влияющий на процесс его сгорания, как и ЦЧ. Его определяют согласно ГОСТ 2177-82 нагреванием 100 мл топлива в специальном приборе, образующиеся пары охлаждают, собирают в мерный цилиндр. В процессе разгонки фиксируют температуру выкипания 50 и 96 % топлива (табл. 1).

От фракционного состава топлива зависит качество его распыления и полнота сгорания. Если в дизельном топливе много легких углеводородов, то на их сгорание требуется меньше кислорода. Для такого топлива более полно протекает процесс смесеобразования, однако повышается жесткость работы двигателя (резко нарастает давление на градус угла поворота коленчатого вала). Тяжелые фракции при распылении образуют крупные капли, ухудшается качество горючей смеси, повышается расход топлива, существенно усиливается коксование распылителей форсунок, возрастает количество нагаров в зоне цилиндропоршневой группы.

Плотность

Абсолютной плотностью вещества называется масса, содержащаяся в единице объема. В системе СИ плотность выражается в кг/м 3 . За единицу абсолютной плотности принята масса 1м 3 дистиллированной воды при температуре 4С.

На практике часто приходится определять плотность при температуре отличающейся от 20°C. Для пересчета плотности используется формула, предложенная Д.И. Менделеевым:

Коэффициент α берется из таблицы:

Температура вспышки в закрытом тигле

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в стандартном аппарате, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней открытого огня.

Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле.

Температура вспышки может определяться в аппаратах закрытого и открытого типа. Для одного и того же продукта температура вспышки, определенного в приборе открытого типа, будет всегда выше, чем в приборе закрытого типа.

Вязкость кинематическая

Вязкость – это свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее слоев относительно друг друга под действием внешней силы.

Определение кинематической вязкости проводят в капиллярных вискозиметрах, в которых исследуемый нефтепродукт протекает через капиллярную трубку определенного диаметра.

Кинематическая вязкость испытуемого нефтепродукта вычисляется по формуле:

ν=С*τ,

где τ – время истечения жидкости через капилляр вискозиметра, с;

С – постоянная вискозиметра, мм 2 /с 2 .

Вискозиметр ВПЖ-4

Ход работы.

Определение плотности ареометром

В стеклянный цилиндр осторожно наливаем 100 мл испытуемого дизельного топлива. Взяв за верхний конец ареометр, опускаем его в жидкостью. После установления ареометра снимаем показания:

ρ= 812кг/м 3

Определение температуры вспышки в закрытом тигле

Испытуемый нефтепродукт наливаем в тигель до метки, устанавливаем его на место и закрываем крышкой. В крышке укрепляем термометр, проверяем, работает ли мешалка, открывается ли заслонка, и зажигаем лампу.

Включаем электрообогрев и при периодическом перемешивании нагреваем прибор. Не более чем за 17ºС до предполагаемой температуры вспышки начинаем проводить испытания. В момент испытания перемешивание прекращаем, поворачиваем заслонку с помощью рукоятки и наблюдаем за появлением быстро исчезающего пламени над поверхностью нефтепродукта. Отмечаемую при этом температуру фиксируют как температуру вспышки. Испытания проводим через каждые 2ºС. Получив первую вспышку, нагревание продолжаем и через 2ºС повторяем зажигание, и вновь видим вспышку.

Т вспышки =67ºС

Определение кинематической вязкости

Вискозиметр с нефтепродуктом с помощью штатива и держателей устанавливаем в вертикальном положении в термостатируемый сосуд. Вискозиметр закрепляют так, чтобы верхнее расширение оказалось полностью в жидкости термостата. Засасываем грушей жидкость в колено выше метки М 1 . затем грушу снимают и уровень жидкости начинает убывать. Когда уровень жидкости достигает метки М 1 , включаем секундомер и останавливаем его в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М 2 . Проводим 3 замера.

τ ср = 250 с

С const =0,01057мм 2 /с 2

Определим вязкость: σ= 0,01057*250= 2,6425

Вывод:

1. По ГОСТ для зимнего дизельного топлива плотность при 20ºС должна быть не более 840 кг/м 3 . Исследуемое дизельное топливо имеет плотность, равную ρ=812 кг/м 3 ; что соответствует ГОСТ.

2. По ГОСТ температура вспышки в закрытом тигле должна быть не ниже 35ºС. Температура вспышки исследуемого дизельного топлива равна: Т вспышки =67ºС, что соответствует ГОСТ.

3. По ГОСТ кинематическая вязкость при 20ºС должна быть в интервале: 1,8-5,0. У исследуемого нефтепродукта кинематическая вязкость равна σ=2,6425, что соответствует ГОСТ.

По всем основным качественным показателям исследуемый нефтепродукт соответствует требованиям ГОСТ 305-82 на зимнее и арктическое дизельное топливо.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27

Низкотемпературные свойства

Понятие температуры вспышки

Температурой вспышки называется температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Для индивидуальных углеводородов существует определенная количественная связь температуры вспышки и температуры кипения, выражаемая соотношением:

Для нефтепродуктов, выкипающих в широком интервале температур, такую зависимость установить нельзя. В этом случае температура вспышки нефтепродуктов связана с их средней температурой кипения, т. е. с испаряемостью . Чем легче фракция нефти, тем ниже ее температура вспышки. Так, бензиновые фракции имеют отрицательные (до минус 40°С) температуры вспышки, керосиновые 28-60°С, масляные 130-325°С. Присутствие влаги, продуктов распада в нефтепродукте заметно влияет на величину его температуры вспышки. Этим пользуются в производственных условиях для заключения о чистоте получаемых при перегонке керосиновых и дизельных фракций. Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов. Из масляных фракций различного углеводородного состава наиболее высокую температуру вспышки имеют масла из парафинистых малосернистых нефтей. Масла той же вязкости из смолистых нафтено-ароматических нефтей характеризуются более низкой температурой вспышки.

Методы определения температуры вспышки

Стандартизованы два метода определения температуры вспышки нефтепродуктов в открытом (ГОСТ 4333-87) и закрытом (ГОСТ 6356-75) тиглях. Разность температур вспышки одних и тех же нефтепродуктов при определении в открытом и закрытом тиглях весьма велика. В последнем случае требуемое количество нефтяных паров накапливается раньше, чем в приборах открытого типа. Кроме того, в открытом тигле образовавшиеся пары свободно диффундируют в воздух. Указанная разность тем больше, чем выше температура вспышки нефтепродукта. Примесь бензина или других низкокипящих фракций в более тяжелых фракциях (при нечеткой ректификации) резко повышает различие в температурах их вспышки в открытом и закрытом тиглях.

При определении температуры вспышки в открытом тигле нефтепродукт сначала обезвоживают с помощью хлорида натрия, сульфата или хлорида кальция, затем заливают в тигель до определенного уровня, в зависимости от вида нефтепродукта. Нагрев тигля ведут с определенной скоростью, и при температуре на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки медленно проводят по краю тигля над поверхностью нефтепродукта пламенем горелки или другого зажигательного приспособления. Эту операцию повторяют через каждые 2°С. За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется синее пламя над поверхностью нефтепродукта. При определении температуры вспышки в закрытом тигле нефтепродукт заливают до определенной метки и в отличие от описанного выше метода нагревание его проводят при непрерывном перемешивании. При открывании крышки тигля в этом приборе автоматически подносится пламя к поверхности нефтепродукта.

Определение температуры вспышки начинают за 10°С до предполагаемой температуры вспышки - если она ниже 50°С, и за 17°С - если она выше 50°С. Определение проводят через каждый градус, причем в момент определения перемешивание прекращают.

Все вещества, имеющие температуру вспышки в закрытом тигле ниже 61°С, относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ), которые, в свою очередь, подразделяются на:

  • особо опасные (T всп ниже минус 18°С);
  • постоянно опасные (T всп от минус 18°С до 23°С);
  • опасные при повышенной температуре (T всп от 23°С до 61°С).

Пределы взрываемости

Температура вспышки нефтепродукта характеризует возможность этого нефтепродукта образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Смесь паров с воздухом становится взрывчатой, когда концентрация паров горючего в ней достигает определенных значений. В соответствии с этим различают нижний и верхний пределы взрываемости смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров нефтепродукта меньше нижнего предела взрываемости, взрыва не происходит, так как имеющийся избыток воздуха поглощает выделяющееся в исходной точке взрыва тепло и таким образом препятствует возгоранию остальных частей горючего. При концентрации паров горючего в воздухе выше верхнего предела взрыва не происходит из-за недостатка кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы взрываемости углеводородов можно определить соответственно по формулам:

В гомологическом ряду парафиновых углеводородов с повышением молекулярной массы как нижний, так и верхний пределы взрываемости понижаются, а интервал взрываемости сужается от 5-15% (об.) для метана до 1,2-7,5% (об.) для гексана. Ацетилен, оксид углерода и водород характеризуются самыми широкими интервалами взрываемости, поэтому они наиболее взрывоопасны.

С повышением температуры смеси интервал ее взрываемости слегка сужается. Так, при 17°С интервал взрываемости пентана равен 1,4-7,8% (об.), а при 100°С составляет 1,44-4,75% (об.). Присутствие в смеси инертных газов (азота, диоксида умерода и др.) также сужает интервал взрываемости. Увеличение давления приводит к повышению верхнего предела взрываемости.

Пределы взрываемости паров бинарных и более сложных смесей углеводородов можно определить по формуле:

Для создания НКПРП паров над поверхностью жидкости достаточно нагреть до температуры, равной НТПРП, не всю массу жид­кости, а лишь только ее поверхностный слой.

При наличии ИЗ такая смесь будет способ­на к воспламенению. На практике чаще всего используются понятия температура вспышки и воспламенения.

Под температурой вспышки понимают наименьшую темпера­туру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях спе­циальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от ИЗ, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем тем­пературном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае HKПРП создается насыщенными пара­ми. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПРП. Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не спо­собно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явить­ся источником возникновения пожара.

Температура вспышки принята за основу классификации жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспыш­ки в закрытом тигле 61 0 С или в открытом 65 0 С и ниже, к ГЖ – с температурой вспышки в закрытом тигле более 61 0 С или в открытом тигле 65 0 С.

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 0 С и ниже в закрытом тигле или от -13 0 С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 0 С до 23 0 С в закрытом тигле или от -13 до 27 0 С в открытом тигле;

III разряд – ЛВЖ, опасные при повышенной темпе­ратуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 0 С в закрытом тигле или от 27 до 66 0 С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавли­вают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Темпе­ратура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменени­ем физических свойств членов гомологического ряда (табл. 4.1).

Таблица 4.1.

Физические свойства спиртов

Молекулярная

Плот-ность,

Температура, К

Метиловый СН 3 ОН

Этиловый С 2 Н 5 ОН

н-Пропиловый С 3 Н 7 ОН

н-Бутиловый С 4 Н 9 ОН

н-Амиловый С 5 Н 11 ОН

Температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, темпе­ратуры кипения и плотности. Эти закономерности в го­мологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо от­метить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространятьна жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

При смешении горючих жидкостей с водой или четы-реххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки (см. табл. 4.2).

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25 %.

Таблица 4.2.

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения . Для ЛВЖ она отличается на 1-5 0 С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30-35 0 С. При температуре воспламенения жидко­стей устанавливается постоянный (стационарный) про­цесс горения.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и нижним тем­пературным пределом воспламенения имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т вс – Т н.п. = 0,125Т вс + 2. (4.4)

Это соотношение справедливо при Т вс < 433 К (160 0 С).

Существенная зависимость температур вспышки и воспламене­ния от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В. И. Блиновым:

, (4.5)

где Т вс – температура вспышки, (воспламенения), К;

р вс – парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

D 0 – коэффициент диффузии паров жидкости, м 2 /с;

n – количество молекул кислорода, необходимое для пол­ного окисления одной молекулы горючего;