Теоретические основы
Коррозийный износ деталей двигателя во многом обусловлен сильнодействующими водорастворимыми кислотами и щелочами, находящимися в топливе. Они могут оказаться в топливе из-за нарушения технологии его очистки, а также случайно в процессе производства, хранения и транспортировки.
Согласно требованиям государственного стандарта, содержание водорастворимых кислот и щелочей в автомобильных бензинах, дизельных топливах и моторных маслах не допускается. В случае наличия их бракуют и к применению не допускают.
3.2 Цель работы
Ознакомиться с методикой определения наличия водорастворимых кислот и щелочей в топливах. Провести исследование проб различных видов топлив, полученных на разных стадиях их производства.
Материалы и оборудование
- пробы испытуемого топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.);
- вода дистиллированная, проверенная на нейтральность;
- фенолфталеин;
- 1%-ный спиртовой раствор;
- метилоранж – 0,02% водный раствор;
- делительная воронка вместимостью 50-100 мл;
- мерный цилиндр на 10 мл;
- пробирки;
- пипетка;
- химический штатив;
- колба (рис. 1).
Приборы для определения водорастворимых кислот и щелочей в топливе представлены на рисунке 3.1.
1- делительная воронка; 2 – штатив с пробирками; 3 – индикатор; 4 – топливо; 5 – дистиллированная вода.
Рисунок 3.1 – Приборы для определения водорастворимых кислот и щелочей в топливе
Порядок выполнения работы
В колбу налить 50 мл испытуемого топлива, добавить такое же количество дистиллированной воды, взболтать смесь в течение 5 мин, затем вылить в делительную воронку. Дают смеси отстояться, после чего водный слой, находящийся внизу делительной воронки, спустить через кран в две пробирки. В одну пробирку добавить 1-2 капли метилоранжа. При наличии в топливе минеральных кислот, водная вытяжка в пробирке окрашивается в розовый цвет или оранжево-красный цвет, при отсутствии кислот цвет водяной вытяжки будет желто-оранжевый.
В другую пробирку добавить 1-2 капли фенолфталеина. При наличии щелочей в топливе водная вытяжка окрасится в фиолетово-розовый цвет, при отсутствии щелочей водяная вытяжка останется бесцветной или слегка побелеет. При этом действие индикаторов на вытяжку из топлива сравнивают с действием на чистую дистиллированную воду, налитую в равных объемах в две пробирки.
Бензин может быть допущен к применению только при неизменяющейся окраске его водной вытяжки, что свидетельствует о полном отсутствии в нем водорастворимых кислот и щелочей.
Все полученные результаты свести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты испытаний
| Топливо | Окраска | |
| метилоранж | фенолфталеин | |
| 1 Бензин | ||
| 2 ..... | ||
| ..... | ||
Оформление отчёта
Результаты работы оформляются следующим образом: даются краткие теоретические основы и описание работы, приводятся результаты исследований в виде таблицы 3.1 и соответствующие выводы.
3.6 Контрольные вопросы
- Нефтяные топлива и требования к ним.
- Коррозия, виды коррозии.
- Коррозийные свойства топлив, коррозионная агрессивность.
- Защитные (от коррозии) свойства топлив.
- Противокоррозионные и защитные присадки.
- Водорастворимые кислоты и основания в топливах.
- Определение водорастворимых кислот и оснований в топливах
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА ДЕЭМУЛЬГАТОРА НА СТЕПЕНЬ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ
Теоретические основы
Вода является обычным спутником сырой нефти, которую добывают из недр. При движении нефти и воды в ходе её добычи по стволу скважины, нефтесборным и нефтенапорным трубопроводам до объектов подготовки нефти происходит взаимное перемешивание (диспергирование) нефти и воды с образованием водонефтяных эмульсий.
Под эмульсией понимают смесь двух взаимно нерастворимых (или очень мало растворимых) жидкостей, одна из которых диспергированна в другой в виде мелких капелек (глобул). Диспергированную жидкость называют внутренней, или дисперсной фазой, а жидкость, в которой она находится, - дисперсионной, или внешней средой.
По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды различают эмульсии двух типов: гидрофильные и гидрофобные (рисунок 4.1). Эмульсии прямого типа нефть в воде (первого рода или гидрофильные) возникают в том случае, когда нефть (неполярная жидкость) диспергированна в воде (полярной жидкости). Это эмульсии, в которых дисперсной средой служит вода, а дисперсной фазой является нефть. Эмульсии обратного типа (второго рода или гидрофобные) возникают, когда вода (полярная жидкость) диспергированна в нефти (неполярной жидкости). Это эмульсии, в которых дисперсной средой является нефть, а дисперсной фазой является вода.
а) б)
1 - частицы эмульгатора; 2 - адсорбционный слой; 3 - нефть; 4 вода
а - прямого типа; б - обратного типа
Рисунок 4.1 - Виды эмульсий
Важным показателем эмульсий является их агрегатная устойчивость, которая характеризуется способностью эмульсий существовать в течение длительного времени. В процессе деэмульгации (разрушения эмульсий) нефти, на границе раздела фаз нефть-вода образуется множественная эмульсия - это система, когда в крупных каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях нефти находятся мелкие глобулы воды.
Деэмульгатор - реагент, используемый для разрушения эмульсий. По своей природе эмульсия - неустойчивая система, тяготеющая к образованию минимальной поверхности раздела фаз - к расслоению смеси. Благодаря наличию эмульгаторов (стабилизаторов эмульсии), создающих адсорбционные слои (бронирующие оболочки) на поверхности диспергированных частиц, образуются устойчивые эмульсии. Бронирующие оболочки обладают механической прочностью и препятствуют слиянию частиц и расслоению эмульсии. Для разрушения эмульсии необходимо сместить стабилизационный слой на поверхности раздела фаз. Механизм действия деэмульгатора в этом и заключается - за счёт более высокой поверхностной активности его активное вещество проникает в межфазное пространство и замещает присутствующий адсорбционный слой. При этом деэмульгатор уменьшает поверхностное натяжение, обеспечивает более высокую степень свободы поверхности глобул и не препятствует слиянию глобул дисперсной фазы. На свойства поверхности раздела фаз сильное влияние оказывают растворенные и диспергированные вещества, а также температура среды. Процесс разложения эмульсии включает:
1-й этап - соударение диспергированных частиц,
2-й этап - слияние их в крупные глобулы,
3-й этап - выпадение крупных частиц и формирование сплошных отдельных слоев.
Соударение частиц происходит под действием физических факторов: механического перемешивания, движения смеси и гравитационного осаждения. Темп соударений может быть увеличен под действием температуры, электрического и ультразвукового поля.
Скорость осаждения слившихся частиц и выделение сплошных фаз зависят от размеров глобул, вязкости дисперсионной среды и разности плотностей веществ: темп выпадения растет с ростом размеров глобул внутреннего вещества и разности плотностей и падает с ростом вязкости дисперсионной фазы. Наиболее эффективным средством ускорения процесса на третьем этапе является нагревание смеси, так как оно приводит к росту разности плотностей фаз эмульсии. Действие деэмульгаторов направлено на реализацию второго этапа. При этом проявляются свойства поверхностно-активных веществ.
По своему составу деэмульгаторы - это реагенты из нескольких химических веществ (поверхностно-активные вещества, модификаторы и растворители), разработанных на основании свойств и компонентов разделяемой эмульсии.
Реагенты-деэмульгаторы, используемые для разрушения эмульсий, подразделяют на две группы: ионогенные и неионогенные. Ионогенные деэмульгаторы в водных растворах диссоциируют на ионы. В зависимости от того, какие ионы (анионы или катионы) являются поверхностно-активными, ионогенные деэмульгаторы подразделяются на анионактивные и катионактивные. Неионогенные деэмульгаторы не диссоциируют на ионы в водных растворах и подразделяются на гидрофильные и гидрофобные (водорастворимые и маслорастворимые (нефтерастворимые).
Кроме воды вредными примесями в нефти являются соли, которые растворены в воде и находятся в виде кристаллов в самой нефти. Продукты гидролиза солей разъедают аппаратуру технологических установок, т.е. вызывают коррозию таких аппаратов, как трубчатые печи, испарители, ректификационные колонны, а также холодильники и конденсаторы.
Таким образом, нефть необходимо обезвоживать и обессоливать, чтобы содержание солей в ней не превышало 3-5 мг/л, а воды – 0,1 % масс.
Цель работы
Ознакомиться с механизмом действия различных деэмульгаторов и исследовать влияние их количества на степень обезвоживания и обессоливание нефти.
Материалы и оборудование
Нефтяная эмульсия второго рода.
Деэмульгатор РС-Н ТУ 2458-124-05766575-2005 и др.
Колбы емкостью 250 мл.
Мерный цилиндр.
Дозатор.
Магнитная мешалка.
Порядок выполнения работы
Для заранее приготовленной нефтяной эмульсии определяют плотность (см. п.п. 5.6). Затем в четыре колбы емкостью 250 мл с помощью мерного цилиндра наливают по 150 мл нефтяной эмульсии и вычисляют массу полученных навесок.
К трем приготовленным навескам с помощью дозатора добавляют деэмульгатор в количестве 0,01, 0,05, 0,075 % масс. и перемешивают на магнитной мешалке в течении 15 минут.
Для исходной навески нефтяной эмульсии и навесок с различным количеством деэмульгатора определяют содержание воды и солей по соответствующим стандартным методикам (см п.п. 5.1 и 5.2).
Все записи в ходе выполнения работы ведут в лабораторном журнале. Полученные результаты должны быть представлены в виде графиков зависимостей содержания воды и солей в нефти от количества деэмульгатора. Результаты анализируют и делают соответствующие выводы.
Оформление отчета
Отчет должен содержать: краткие теоретические основы и описание работы, графики зависимостей содержания воды и солей в нефти от количества деэмульгатора, выводы.
4.6 Контрольные вопросы
- Эмульсии, типы эмульсий («нефть в воде», «вода в нефти»);
- Механические способы разрушения нефтяных эмульсий;
- Химические методы разрушения нефтяных эмульсий;
- Электрические способы разрушения нефтяных эмульсий;
- Деэмульгаторы, их классификация;
- Механизм действия деэмульгаторов;
- Обезвоживание и обессоливание нефти.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 617.
