Чухарева Н.В., Новиков А.А. Исследование углеводородных систем при определении качественных характеристик в системе магистральных трубопроводов

Подождите немного. Документ загружается.

261

h – высота выступающего столбика ртути, выраженная в градус-

ных делениях шкалы термометра;

– заданная температура в термостате, ºC;

– температура окружающего воздуха вблизи середины высту-

пающего столбика ртути, ºC (определяется вспомогательным

термометром).

4. После достижения необходимой температуры в бане заполнить

вискозиметр испытуемым нефтепродуктом. На отводною трубку

надеть резиновую трубку. Зажав пальцем колено и перевернув

вискозиметр, опустить другое колено в сосуд с нефтепродуктом и

засосать его с помощью резиновой груши до метки, следя за те

м,

чтобы в жидкости не образовывались пузырьки воздуха. В тот

момент, когда уровень жидкости достигнет метки, вискозиметр

вынуть из сосуда и быстро перевернуть в нормальное положение.

5. Снять избыток нефтепродукта с колена вискозиметра и надеть ку-

сок резиновой трубки с зажимом.

6. Наполненный вискозиметр выдержать в бане до тех по

р, пока он

не прогреется до температуры испытания (30 мин).

7. Открыть колено и, пользуясь двумя секундомерами, измерить время

истечения нижнего и верхнего резервуаров с точностью до 0,1 с. Ес-

ли время истечения меньше 200 с, то необходимо подобрать виско-

зиметр с меньшим диаметром капилляра и повторить определение.

8. Установить расхождение во времени истечения двух резервуаров,

сравнить с допустимыми. Для расч

ёта вязкости использовать вре-

мя истечения нижнего резервуара.

9. Повторить п. 5…9 для получения второго значения времени исте-

чения в этом же вискозиметре. Если два измерения согласуются с

установленной величиной, то необходимо рассчитать среднее

арифметическое значение двух измерений времени истечения.

10. Повторить п. 5…10 для получения значения времени истечения в

другом вискозиметре.

Обработка результатов. Кинематическую вязкость ν (мм

/с) в

каждом вискозиметре рассчитать по формуле

, (5.2)

где С – калибровочная постоянная вискозиметра, мм

/с

t – среднее арифметическое значение времени истечения, с.

Результаты определения кинематической вязкости записать до че-

тырех значащих цифр. За результат испытания принять среднее ариф-

метическое результатов кинематической вязкости в двух вискозиметрах

в случае удовлетворительного расхождения.

262

Методика определения плотности нефти ареометром МИ 2153-2004

Диапазон определения плотности нефти от 600 до 1100 кг/м

1. При выполнении измерений следует соблюдать следующие условия:

• температура окружающего воздуха, ºС 20 ± 5;

• атмосферное давление, кПа 101,3 ± 4;

• относительная – влажность воздуха, от 30 до 80 %.

2. Отобрать пробу нефти объемом не менее 2-х литров.

3. Перед заполнением измерительного цилиндра пробу перемешать,

разделить на две части закрытым способом при помощи трубки,

опущенной до дна.

4. Если температура пробы нефти перед заполнением измерительно-

го цилиндра отличает

ся от температуры окружающего воздуха

более чем на 3

С, использовать теплоизолированный, термоста-

тируемый цилиндр c температурой жидкости в нём, примерно

равной температуре нефти.

5. Измерительный цилиндр установить на ровную, горизонтальную

поверхность в месте, где нет сквозняков.

6. Цилиндр заполнить испытуемой нефтью при помощи трубки, опу-

щенной до дна. При использовании стеклянного цилиндра запол-

нить его на 5…6 см ниже верхней образующей, а если металли

че-

ский, то уровень нефти устанавливать на уровне верхней обра-

зующей цилиндра, недостающую нефть долить в цилиндр, не до-

пуская загрязнения ареометра над поверхностью нефти.

7. После заполнения цилиндра опустить в него мешалку, провести 3…4

движения от дна цилиндра до уровня нефти и обратно. Образовав-

шиеся на поверхности пузырьки снять ф

ильтровальной бумагой.

8. Термометр закрепить в цилиндре так, чтобы участок шкалы, соот-

ветствующий температуре нефти, был на 5…10 мм выше верхней

образующей цилиндра.

9. Ареометр осторожно опустить в цилиндр, держа за верхний ко-

нец. За 2…3 деления до предполагаемого значения плотности

ареометр отпустить.

10. После прекращения колебаний ареометра снять показания шкалы

ареометра с точно

стью до 0,1 кг/м

по верхнему краю мениска и

прибавить поправку на мениск, равную 0,7 кг/м

, и показания тер-

мометра с точностью до 0,1

С.

11. Операции пп. 4…9 повторить, анализируя вторую часть пробы.

Необходимо использовать те же средства измерения (ареометр,

термометр).

263

12. Пересчет плотности, полученной при температуре испытания на

плотность при 20

С, 15

и при температуре в трубопроводе,

провести, как описано в МИ 2153-2004.

13. За результат испытания принять среднее арифметическое значе-

ние результатов 2-х значений плотности пробы, полученных в ус-

ловиях повторяемости. Запись и округление чисел провести до че-

тырех значащих цифр.

Методика определения содержания воды в нефти ГОСТ 2477-65

Диапазон определения массовой доли воды в нефти по данному

методу от 0,03 до 10 %.

1. Пробу нефти перемешат

ь 5-минутным встряхиванием в склянке,

заполненной не более чем на три четверти емкости.

2. Взвесить 100±1 г нефти в дистилляционную колбу вместимостью

500 см

3. Прилить цилиндром 100 см

растворителя (толуол), перемешать и

добавить в колбу несколько кусочков неглазурованного фаянса

или фарфора.

4. Очистить от влаги холодильник. Собрать аппарат АКОВ так, что-

бы обеспечить герметичность всех соединений и исключить утеч-

ку пара и проникание посторонней влаги.

5. Верхний конец холодильника закрыть неплотным ватным тампо-

ном. Включить приток холодной воды в кожух холодильника.

6. Включить нагреват

ель, содержимое колбы довести до кипения, и

вести перегонку со скоростью конденсации дистиллята 2…5 ка-

пель в 1 секунду. Если в процессе дистилляции происходит неус-

тойчивое каплеобразование, необходимо увеличить скорость дис-

тилляции или остановить на несколько минут приток холодной

воды.

7. Перегонку прекратить, как только объем воды в приемнике-

ловушке не будет увеличи

ваться и верхний слой растворителя

станет совершенно прозрачным. Время перегонки должно быть не

менее 30 и не более 60 мин.

8. После охлаждения колбы с содержимым до комнатной температуры

стряхнуть капельки воды со стенок холодильника и со стенок при-

емника-ловушки при помощи стеклянной палочки или проволоки.

9. Если в прием

нике-ловушке собралось количество воды менее 0,3 см

растворитель мутен, то приемник-ловушку поместить на 20…30 мин

в горячую воду для осветления и снова охладить до комнатной

температуры.

264

10. Записать объем воды, собравшийся в приемнике-ловушке, с точ-

ностью до одного верхнего деления занимаемой водой части при-

емника-ловушки.

11. Обработать полученные результаты.

Массовую долю воды в процентах вычислить по формуле:

пробы

Х ·100 %

, (5.3)

где V

– объем воды в приемнике-ловушке, см

;

пробы

– масса пробы нефти, г.

12. За результат принять среднее арифметическое результатов двух

определений, полученных в условиях повторяемости. Результат

округлить до 0,01 %.

Следы – объем воды в приемнике-ловушке 0,03 см

и менее.

Отсутствие – в нижней части приемника-ловушки не видно ка-

пель воды.

Методика определения содержания хлористых солей

в нефти по ГОСТ 21534-76

Диапазон определения массовой концентрации хлористых солей в

нефти от 1,5 до 5000 мг/дм

1. Пробу нефти перемешать 10-минутным встряхиванием.

2. В зависимости от предполагаемой концентрации хлористых солей

в нефти пипеткой взять 100 см

или 50 см

пробы нефти и перене-

сти количественно в делительную воронку с мешалкой.

3. Остаток нефти со стенок пипетки тщательно смыть толуолом в

объеме 80–100 см

, используя воронку лабораторную d = 35 мм,

или 40 см

, соответственно взятому объему нефти. Содержимое

воронки перемешать мешалкой 1…2 мин.

4. Прилить 100 см

горячей дистиллированной воды и экстрагиро-

вать хлористые соли, перемешивая содержимое воронки 10 мин.

Если при экстрагировании образуется эмульсия нефти с водой, то

для ее разрушения добавить 5…7 капель 2%-го раствора деэмуль-

гатора.

5. После экстракции отфильтровать водный слой через воронку

d = 56 мм с бумажным фильтром в коническую колбу вместимо-

стью 250 см

6. Содержимое делительной воронки промыть 35…40 см

горячей

дистиллированной воды. Водный слой слить через ту же воронку с

фильтром.

265

7. Фильтр промыть 10…15 см

горячей дистиллированной воды.

Всего на промывку расходуется 50 см

воды.

8. Для проверки полноты извлечения хлористых солей приготовить

несколько водных вытяжек, при этом каждую последующую экст-

рагировать не менее 5 мин.

9. Экстрагирование хлористых солей считать законченным, если на

титрование водной вытяжки по п. 12 расходуется столько же рас-

твора азотнокислой ртути, сколько на контрольный опыт, который

проводят одновременно.

10. Первую водную вытяжку необходим

о испытать на присутствие

сероводорода. Для этого в пары водной вытяжки внести фильтро-

вальную бумагу, смоченную раствором уксуснокислого свинца,

которая темнеет при наличии сероводорода. Для извлечения серо-

водорода водную вытяжку кипятить 5–10 мин, пока влажная свин-

цовая бумага не будет оставаться бесцветной. Водную вытяжку

охладить до комнатной температуры.

Если простое кипячение не обеспечив

ает удаление сероводорода,

то к водной вытяжке добавить 1 см

6 моль/дм

серной кислоты и кипя-

тить 5–10 мин (пока влажная свинцовая бумага, помещенная в пары, не

будет темнеть). Затем вытяжку нейтрализовать 5%-м раствором гидро-

окиси натрия по лакмусовой бумаге.

11. Контрольный опыт: в коническую колбу налить 150 см

дистиллиро-

ванной воды, 2 см

0,2 моль/дм

раствора азотной кислоты, 10 капель

дифенилкарбазида и оттитровать 0,005 моль/дм

раствором азотнокис-

лой ртути до появления слабого розового окрашивания, не исчезающе-

го в течение 1 мин. Окраску сравнить с дистиллированной водой.

12. В колбу с водной вытяжкой прилить 0,2 моль/дм

раствора азот-

ной кислоты до pH 4 и 10 капель дифенилкарбазида и оттитровать

0,005 моль/дм

раствором азотнокислой ртути до появления слабо-

го розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин. Окра-

ску сравнить с дистиллированной водой. Операцию проводят со

всеми полученными вытяжками.

13. Обработать полученные результаты.

Содержание хлористых солей (Х

, мг/дм

) вычислить по формуле:

)·T·1000·AV(V

−

(5.4)

где V

– объем 0,005 моль/дм

р-ра азотнокислой ртути, израсходован-

ный на титрование водной вытяжки, см

;

–

объем 0,005 моль/дм

р-ра азотнокислой ртути, израсходован-

ный на титрование раствора в контрольном опыте, см

;

266

– объем нефти, взятой для анализа, см

;

Т – титр 0,005 моль/дм

р-ра азотнокислой ртути, в миллиграммах

хлористого натрия на 1 см

р-ра;

1000 – коэффициент для пересчета содержания хлористых солей

на 1 дм

нефти;

А – коэффициент, при титровании всей водной вытяжки А=1.

14. Повторить п. 2…14 для получения второго результата в условиях

повторяемости.

15. Полученные результаты вычислений титрования каждой водной

вытяжки суммировать. За результат испытания принять среднее

арифметическое значение результатов двух определений, полу-

ченных в условиях повторяемости. Округлить результат до 0,1 мг

хлористого натрия/дм

нефти.

Методика определения массовой доли парафина

по ГОСТ 11851-85 (метод А)

Подготовка к испытанию. Силикагель (200 г) насыпают в фарфо-

ровую чашку и сушат 6 часов при температуре 180

С в сушильном

шкафу затем охлаждают в эксикаторе и заполняют адсорбционные ко-

лонки в количестве по 100 г каждую.

Для регенерирования силикагель промывают в колонке смесью

спирта и толуола в соотношении 1:1 до получения бесцветного раство-

рителя. Далее силикагель промывают дистиллированной водой и сушат

на воздухе в течение 6 часов, а затем выдерживают в воздушном термо-

стат

е при температуре 180

С в течение 6 часов.

Испытание. Берут навеску нефти массой 5 г с погрешностью не

более 0,01г (при содержании асфальто-смолистых веществ 10 % и более

масса навески 3 г). В конической и плоскодонной колбе на 500 см

на-

веску нефти разбавляют 40-кратным объемом n-гептана (200 мл).

Для осаждения асфальтенов раствор нефти в n-гептане отстаивают

в темном месте в течении 16 часов при температуре окружающей среды.

Отстоявшийся раствор n-гептана с асфальтенами осторожно без

перемешивания фильтруют через двойной фильтр «синяя лента» в круг-

лодонную колбу емкостью 500 см

. После колбу ополаскивают 2…3 раза

5…7 мл n-гептана, и фильтр промывают 1…2 раза 5…7 мл n-гептана

(до тех пор, пока стекающий раствор не будет прозрачным и после его

испарения на фильтровальной бумаге не останется масляного пятна).

Экстракция соосажденных парафинов с фильтрата. Для удале-

ния соосажденных смол и парафинов, фильтр помещают в патрон на-

садки экстракционного аппарата. В круглодон

ную колбу экстракцион-

ного аппарата вместимостью 100 см

наливают 50 см

n-гептана. Соби-

267

рают аппарат и помещают на масляную баню, нагретую до температуры

110…120

С (если температура бани будет ниже, то экстракция не нач-

нется!). Насадку экстракционного аппарата необходимо обернуть тка-

нью (асбестовой, стеклотканью или ветошью) для лучшего нагрева на-

садки. Экстракцию n-гептаном проводят в течение 1 часа.

После проведения экстракции n-гептаном аппарат разбирают, да-

ют охладиться колбе и n-гептановый экстракт переливают в колбу ем-

костью 100 см

и наливают 50 см

этилового спирта и проводят экстрак-

цию спиртом в течение 5…10 мин (оборачивать насадку тканью нет не-

обходимости). После выполнения экстракции спиртовой экстракт не на-

до объединять с фильтратом, уберите экстракт в сторону – он потребу-

ется позже.

Отгонка растворителя из фильтрата и экстрактов. Фильтрат,

полученный после фильтрования и промывки асфальтенов, собранный в

круглодонную колбу, отгон

яют на аппарате для отгонки n-гептана до

объема остатка 50…70 см

К охлажденному остатку в колбе добавляют экстракт этилового

спирта, собирают аппарат для отгонки и проводят отгонку с инертным

газом (в токе азота) до полного удаления растворителя (т. е. когда зеле-

новатый слой спирта не будет виден и когда начнется вспенивание рас-

твора в колбе).

После охлаждения остаток в колбе растворяют в 30…50 см

неф-

раса типа С2-80/120 (бензин-растворитель).

Адсорбция смол. В адсорбционную колонку, заполненную силика-

гелем в количестве 100 г, наливают 200 см

бензина-растворителя (неф-

раса) и открывают кран снизу. Когда он полностью впитается силикаге-

лем (уровень растворителя дойдет до верхней кромки силикагеля), кран

закрывают и в колонку заливают концентрат фильтрата. Колбу из-под

концентрата промывают небольшим количеством бензина-растворителя

(3…5 раз по 5 см

), который также сливают в колонку. После этого кран

открывают и дают пробе «сесть» на силикагель – введенный раствор

должен дойти до верхнего уровня силикагеля в колонке. Кран закрывают.

В колонку заливают 100 см

бензина-растворителя. Колонку свер-

ху закрывают ватой и оставляют на 1…2 часа, затем вату вынимают и с

помощью крана внизу колонки устанавливают скорость выхода раство-

ра 5 см

в минуту.

Когда уровень бензина-растворителя в колонке дойдет до поверх-

ности силикагеля, порциями по 100…200 см

добавляют смесь бензина

и толуола (в соотношении 6:1), 500…600 см

до тех пор, пока из колон-

ки не будет вытекать чистый растворитель (объем собранного не дол-

жен превышать 1 литра).

268

Отгонка растворителя из фильтрата, полученного после адсорб-

ционных колонок. Растворитель отгоняют на масляной бане из кругло-

донной колбы вместимостью 1000 см

через холодильник, при темпера-

туре бани 145

С в токе азота до объема остатка 15…20 см

. Получен-

ную обессмоленную нефть количественно переносят в предварительно

взвешенную с погрешностью не более 0,001 г коническую колбу вме-

стимостью 50 см

(с обязательный смывом нефти 10…15 см

раствори-

теля) и отгоняют остаток растворителя на масляной бане в токе азота

(надежно закрепите колбу в гибкой лапке, установите капилляр для

продувки азота и отгоняйте растворитель до появления белых паров).

Массу колбы с обессмоленной нефтью определяют с погрешно-

стью не более 0,001 г и находят массу обессмоленной нефти.

Вымораживание и фильтрование парафина. С пом

ощью криоста-

та установить температуру в охлаждающей бане минус 20 ±1

С и под-

держивать в течении времени, необходимого для выделения парафина.

Уровень жидкости в бане должен быть на 20…25 см

выше плоскости

фильтров воронок. Под фильтрованные воронки, закрепленные в бане

подставить колбы для фильтрования под вакуумом тубус, который со-

единяют с вакуумным насосом (но не включать его).

Готовят смесь ацетона и толуола (36:65 по объему), не менее 100 см

для двух параллельных определений.

В колбу с обессмоленной нефтью (массой 1…2 г, определенной с

погрешностью не более 0,0002 г) приливают растворитель смесь ацетона-

толуола (35:65 по объему). Объем растворителя берут из расчета 10 см

растворителя на 1г массы обессмоленной нефти.

Колбу со смесью обессмоленной нефти и растворителя нагревают

корковой пробкой и медленно охлаждают до комнатной температуры.

В баню с охлажденной смесью, имеющую температуру минус

20±1

С, помещают колбу рядом с воронками, стеклянную лопаточку,

помещенную в пробирку и растворитель (30 см

) для промывки парафи-

на на фильтре. Охлаждают, выдерживая в бане при температуре минус

20±1

С, не менее 1 часа.

Застывшую в колбе массу перемешивают лопаточкой быстро и

количественно переносят в воронку для фильтровании, и перед тем как

включить вакуумный насос дают раствору самостоятельно протекать

через фильтр воронки (пусть прокапает ок. 1 см

, это необходимо для

того, чтобы поры фильтра заполнились мелким осадком парафина, это

позволит избежать проскакивания осадка через поры фильтра при

фильтровании под вакуумом). Для фильтрования под вакуумом вклю-

чают вакуумный насос.

269

Скорость фильтрования устанавливается так, чтобы растворитель сте-

кал тонкой струйкой, не образуя трещин в кристаллической массе парафина.

Оставшийся на стенках колбы парафин смывают 30 см

раствори-

теля, охлажденного до минус 20±1

С. Смыв быстро переносят в ворон-

ку для фильтрования и фильтруют.

Парафин на фильтре промывают охлажденным растворителем два

раза по 10…15 см

. Вторую порцию растворителя наливают на парафин

на фильтре только после того, как полностью профильтруется преды-

дущая порция. Последнюю порцию растворителя отсасывают очень

тщательно до появления трещин в слое парафина.

Перенос парафина с фильтра в колбу. После окончания фильтрова-

ния под трубку воронки подставляют колбу, в которой охлаждалась обес-

смоленная нефть. Кран регул

ирования подачи хладагента (расположен на

выходном штуцере криостата) перекрывают и задают температуру термо-

стата +60

С. После того, как термостат достигнет заданной температуры,

кран открывают только на половину (горячий хладагент имеет низкую

вязкость и при полностью открытом кране может переполнить аппарат для

фильтрования!). При поступлении горячей жидкости в аппарат для фильт-

рования парафин на фильтре плавится и стекает в колбу. Остатки парафи-

на на фильтре смывают небольшими порциями тол

уола, подогретого до

температуры +60

С. Объем толуола не должен превышать 20…30 см

Колбу с раствором парафина в толуоле ставят в масляную баню и

выпаривают толуол в токе азота (до появления белых паров).

После удаления растворителя и охлаждения колбу с парафином

переносят в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 145 ºС в

течение 30 мин. Колбу с просушенным парафином переносят из су-

шильного шкафа в эксикатор и выде

рживают в течение 50 мин, после

чего определяют массу колбы с парафином и пустой колбы.

Определение температуры плавления парафина. Пробу парафина

расплавляют в колбе, нагревая ее на водяной бане или электрической плит-

ке закрытого типа, не допуская местных перегревов. Шарик термометра по-

гружают в расплавленный парафин. Затем термометр вынимают из пара-

фина и укрепляют в проби

рке корковой пробкой. Пробирку с термометром

нагревают на водяной бане до тех пор, пока капля парафина на термометре

не расплавится. Затем пробирку с термометром охлаждают на воздухе, пе-

реводя ее все время из вертикального положения в наклонное.

Температуру, при которой капля парафина затвердевает на шари-

ке термометра, принимают за темп

ературу плавления парафина. За ре-

зультат испытания принимают среднее арифметическое результатов

двух параллельных определений, допускаемые расхождения между ко-

торыми не должны превышать 0,2

С.

270

При получении температуры плавления ниже 50

С проводят по-

вторное выделение парафина в той же колбе. Для разбавления парафина

берут 5…10 см

растворителя и далее повторяют все операции по вымо-

раживанию и фильтрации парафина.

Расчет результатов анализа. Массовую долю парафина (Х) в

процентах вычисляют по формуле:

100

·mm

m·m

= , (5.5)

где m –

масса парафина выделенного из обессмоленной нефти, г;

– масса нефти, взятая для обессмоливания, г;

– масса обессмоленной нефти г;

– масса обессмоленной нефти, взятая для определения парафина, г.

За результатом испытания принимают среднее арифметическое

результатов двух параллельных определений. Результат испытания ок-

ругляется до 0,1.

5.3. Приложение 3

Сравнение методов определения органических хлоридов в нефти

ГОСТ Р 52247 (ASTM D 4929) предлагает три метода для опреде-

ления содержания органически связанного хлора в отогнанной из

нефти и отмытой от сероводорода нафте (начало кипения –204 °С) с

последующим пересчетом на нефть с учетом выхода нафты (рис. 5.3).

Так как метод В был введен сравнительно недавно и данных

для проведения сравнительного анализа на предприятиях трубопро-

водного транспорта нефти не наработано, то проведем сравнитель-

ный анализ уже долгое время используемых первых двух методик

проведения исследования содержания хлорорганических соединений

(ХОС) в нефти. С этой целью [26] была изучена литература по данно-

му вопросу и рассмотрено применение методов на практике.

Метод А включает определение содержания ХОС в промытой

фракции нафты восстановлением бифенилом натрия с последующим по-

тенциометрическим титрованием (проведено практическое ознакомление

с данным методом в лаборатории отдела КИПФ ООО «Север-НИПИгаз»,

г. Ухта). Анализ проводят следующим образом: помещают 50 см

толуо-

ла в делительную воронку и добавляют содержимое одной ампулы би-

фенила натрия. После перемешивания добавляют промытую фракцию

нафты из нефти. Полученный раствор должен быть сине-зеленого цвета.

Если этой окраски нет, то добавляют содержимое еще одной ампулы ре-

актива бифенила натрия до тех пор, пока раствор не окрасится в сине-