XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ (АВТОМОБИЛЬНОГО ТОПЛИВА)
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность. В технологических расчетах при определении качества сырья продуктов нефтепереработки и нефтехимии часто пользуются данными технического анализа, который состоит в определении некоторых физико-химических и эксплуатационных свойств нефтепродуктов.
Определение физических свойств нефтепродуктов является важным не только потому, что они дают первую, хотя и грубую характеристику нефтепродуктов в отношении их состава и товарных свойств, но и позволяют получать основания для расчета и проектировки нефтепроводов, аппаратуры для переработки и применению данных нефтепродуктов и т.п.
Рисунок 1. Технологическое оборудование по переработке и хранению нефтепродуктов
Цель и задачи проекта: изучить методику иопределить плотность нефтепродуктов (автомобильного топлива марок Аи-95, Аи-92, ДТ (дизельное топливо) в соответствие с требованиями ГОСТ 3900-85 ареометрическим и пикнометрическим методами.
В рамках выполнения проекта применялись нормативные методы исследования и определения плотности автомобильного топлива.
Авторы работы лично проводили опыты по определению плотности автомобильного топлива, что позволило познакомиться с методами определения, аппаратурой и приборной базой, нормативными документами.
Рисунок 2. Выполнение опытов в лаборатории
1. Основная часть
На сегодняшний день более 80% автомобилей заправляют бензином, на втором месте по применению - дизельное топливо (10%), 3–4 % — газообразное топливо (пропан), оставшиеся проценты — другие виды топлива (биодизельное топливо, электричество). [1]
Буквы АИ в марках бензина обозначают «автомобильный бензин», следующие за ними цифры — 76, 80, 92, 93, 95, 96, 98, 100 и далее — описывают октановое число этого топлива, определенное исследовательским методом. [2]
В нашей работе мы с руководителем исследовали топливо марок АИ-92; АИ-95 и дизельное топлива ДТ.
Рисунок 3. Общий вид исследуемых образцов и приборной базы
В исследованиях мы знакомились с методами определения плотности топлива по требованиям ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности».
Плотность– величина, определяемая как отношение массы вещества к занимаемому им объему. Единица измерения плотности – килограмм на кубический метр (кг/м3). Плотность является простейшей характеристикой, дающей возможность в совокупности с другими характеристиками ориентировочно судить о фракционном и химическом составе данного нефтепродукта. [3]
В своих исследованиях мы применяли пикнометрический и ареометрический методы.
Применение пикнометрического метода основано на измерении массы определенного объема испытуемого нефтепродукта и массы такого же объема дистиллированной воды при одинаковой температуре и их последующее сравнение. [3]
1.1 Определение плотности пикнометрическим методом
Промытый пикнометр объемом 25 см3 (V) ополаскивали ацетоном и после высушивания взвешивали на электронных весах (m1). Наливали в пикнометр дистиллированную воду до метки и устанавливают его в водяную баню при 20оС. Наполненный водой пикнометр тщательно вытирали, а затем взвешивали (m2). Затем в той же последовательности, начиная с промывки и сушки пикнометра, определяли в нем массу нефтепродукта (автомобильного топлива). Плотность рассчитывали по формуле:
ρ20 = m2 – m1/V(кг/м3)
Рисунок 4 - Пикнометр
а) б)
в) г)
д)
Рисунок 5. Масса пикнометров: а) пустого и сухого; б) с водой; в) с бензином АИ-95; г) с бензином АИ-92; д) с дизельным топливом
Ареометрический метод основан на законе Архимеда, согласно которому на ареометр, погруженный в испытуемый нефтепродукт, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной нефтепродукта в объеме погруженной части ареометра. Для каждого вида нефтепродукта использовался специальный ареометр со стандартной шкалой в испытуемом диапазоне. [3]
1.2 Определение плотности ареометром
В стеклянный цилиндр, диаметр которого в два и более раз больше диаметра поплавка ареометра, осторожно наливали испытуемый нефтепродукт (автомобильное топливо), в таком количестве, чтобы при погружении в него ареометра, уровень жидкости не поднялся выше края цилиндра. Чистый и сухой ареометр брали за верхний конец и осторожно помещали в жидкость. После того, как ареометр устанавливался, производили отчет по верхнему краю мениска.
Рисунок 6 - Ареометр
Глаз наблюдателя при этом должен находиться на уровне мениска. Одновременно с этим отмечали температуру нефтепродукта, которая была постоянная 20оС. Для каждого вида нефтепродукта использовался специальный ареометр со стандартной шкалой в испытуемом диапазоне.
Рисунок 7 - Положение глаза наблюдателя по отношению к ареометру и исследуемому топливу
Вода отметка 998 кг/м3
Бензин Аи-95 отметка 731,5 кг/м3
Бензин Аи-92 отметка 732 кг/м3
Дизельное топливо ДТ - отметка 825 кг/м3
Рисунок 8 - Положение ареометров в топливе
Определялись показатели плотности на четырех образцах: дистиллированная вода (эталон), бензин марок Аи-95, Аи-92, и дизельное топливо, результаты работы представлены в табл. 1.
Таблица 1. Результаты определения плотности автомобильного топлива
|
Плотность нефтепродукта, кг/м3 |
Аи-95 |
Аи-92 |
дизельное топливо |
дистиллированная вода |
|
Пикнометрический метод |
732 |
732 |
824 |
996 |
|
Ареометрический метод |
731,5 |
732 |
825 |
998 |
Заключение
В ходе исследования мы узнали, какие есть виды автомобильного топлива; познакомились с требованиями ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности»; познакомились с ареометрическим и пикнометрическим методами определения плотности.
В результате исследований установили, что оба метода показали очень близкие данные по плотности исследуемых нефтепродуктов (автомобильного топлива), а результаты полученные в ходе испытаний показали что топлива соответствуют требованиям ГОСТ 3900-85 по показателю плотности топлива.
Список использованных источников и литературы
1. https://www.petrolplus.ru/article/vidy-topliva-dlya-avtomobilya/#b5
2. https://www.techinsider.ru/technologies/681413-chto-oznachaet-markirovka-avtomobilnogo-benzina/#:~:text=%D0%91%D1%83%D0%BA%D0%B2%D1%8B%20%D0%90%D0%98%20%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%8E%D1%82%20%C2%AB%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D0%BD%C2%BB%2C,%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%B0%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D1%83%20%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82%D1%83%20%C2%AB%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%C2%BB
3. ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности»