Лабораторная работа 2 химмот

Лабораторная работа № 2

Исследование фракционного состава автомобильного бензина

Цель работы: закрепить теоретические знания по разделу «Дистилляция», сформировать умения и навыки исследования фракционного состава образца бензина по ГОСТ 2177.

Аппаратура, реактивы и материалы: прибор для определения фракционного состава АРНС-Э, колба Вюрца, холодильник с водяным охлаждением, аллонж, термометр ртутный, цилиндр на 100 мл, кипелки (кусочки пористой керамической пластинки).

1 Краткие теоретические сведения

Способ перегонки с разделением смеси на несколько фракций, в различной степени обогащенных низкокипящими компонентами, называется фракционной перегонкой.

Фракционным составом нефтепродуктов называют содержание в них тех или иных фракций (выраженное в объемных или массовых процентах), выкипающих при перегонке этих продуктов в заданном диапазоне температур. Фракционный состав топлив обычно определяют на стандартном аппарате для перегонки нефтепродуктов по ГОСТ 2177 (рис. 1).

Рисунок 1 – Панель и внешний вид аппарата для исследования

фракционного состава бензина АРНС-Э

1 – колба; 2 – термометр; 3 – трубка холодильника; 4 и 6 – патрубки для ввода и вывода воды; 5 – водяная рубашка холодильника; 7 – мерный цилиндр; 8 и 9 – нагревательный элемент

Рисунок 2 – Аппарат для перегонки нефтепродуктов

Метод определения фракционного состава по ГОСТ 2177 заключается в следующем. По мере испарения смеси содержание низкокипящих компонентов в отходящих парах непрерывно уменьшается, при этом можно получить несколько фракций различного состава. Принципиальная схема аппарата для разгонки нефтепродуктов представлена на рис. 2.

При определении фракционного состава любого топлива обязательно определяют температуру начала (t_нк) и конца (t_кк) перегонки (кипения). Кроме того, обычно определяют температуры выкипания (перегонки) 10 % (t₁₀), 50 % (t₅₀), 90 % (t₉₀) продукта.

В ряде случаев проводят перегонку топлива с замером температуры через каждые 10 % получаемого конденсата. Полученные результаты оформляют в виде таблицы или строят кривую фракционной перегонки. По этим данным можно определить среднеобъемную температуру кипения топлива t_ср.о по одной из формул:

t_ср.о = ; (1)

t_ср.о = . (2)

2 Порядок выполнения работы

Провести исследование фракционного состава пробы автомобильного бензина на аппарате АРНС-Э.

Испытуемый бензин (100 мл) наливают в колбу и устанавливают ее для дальнейшего нагрева и охлаждения испаряемой жидкости в специальный прибор для перегонки бензина (рис. 1).

Прибор включают в сеть нажатием кнопки «Вкл.», находящейся на панели управления (рис. 1). Загоревшаяся лампочка, расположенная слева, свидетельствует о начале работы прибора.

На рукоятке регулирования напряжения устанавливают необходимую величину для начала кипения бензина.

Рекомендуемая величина напряжения – 50 В. После падения первой капли данные о температуре заносят в таблицу конечных результатов. Рекомендуемое значение каплепадения – 25 капель / 10 с (данное значение каплепадения характерно для всего процесса перегонки бензина).

После конденсирования 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 % бензина данные о температурах заносят в таблицу конечных результатов. После конденсирования 96–97 % бензина данные о температуре конца кипения заносят в таблицу конечных результатов, прибор отключают.

Определяют объем остатка в колбе и потери при перегонке, а также среднюю температуру перегонки по формуле (1 и 2).

По полученным данным строят кривую перегонки бензина в координатах объем бензина (%, ось X) – температура (°С, ось Y).

Сделать вывод о соответствию данной пробы нефтепродукта требованиям нормативной документации, проделанной работе.

3 Контрольные вопросы

1. Какое эксплуатационное свойство жидких углеводородных топлив характеризуют фракционный состав и летучесть?

Испаряемость как эксплуатационное свойство жидких углеводородных топлив характеризуют фракционный состав и летучесть.

Испарение - переход в паровую фазу и распространение в ней молекул жидкости или пластичной смазки в статических и динамических условиях.

2. С каким физико-химическим свойством горючего связаны температура начала перегонки, температура перегонки 10, 50 % и т. д. топлива, остаток в колбе, потери при перегонке?

С фракционным составом как физико-химическим свойством горючего связаны температура начала перегонки, температура перегонки 10, 50 % и т. д. топлива, остаток в колбе, потери при перегонке.

3. С каким физико-химическим свойством горючего связаны давление насыщенных паров, потери от испарения?

С летучестью как физико-химическим свойством горючего связаны давление насыщенных паров, потери от испарения.

4. От каких факторов зависит давление насыщенных паров моторных нефтяных топлив?

Давление насыщенных паров бензина - это давление паров, находящихся в равновесии с жидкой фазой при определенных соотношениях объемов жидкой и паровой фаз и данной температуре. Давление насыщенных паров дает дополнительную характеристику по содержанию и составу низкокипящих фракций бензина. По величине давления насыщенных паров можно судить: о пусковых свойствах бензина, о склонности бензина к образованию паровых пробок в топливной системе двигателя, о возможных потерях бензина при транспортировании и хранении.

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью от температуры. Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше — напротив, конденсация или десублимация.

5. Что такое фракционный состав нефтепродуктов? Как его определяют? Как построить кривую фракционной перегонки?

Фракционным составом нефтепродуктов называют содержание в них тех или иных фракций (выраженное в объемных или массовых процентах), выкипающих при перегонке этих продуктов в заданном диапазоне температур.

6. По каким точкам на кривой перегонки бензина, зная температуру окружающего воздуха, можно определить:

а) пусковые свойства бензина и вероятность образования паровых пробок;

б) прогрев двигателя и его приемистость к топливу;

в) степень разжижения масла в картере;

г) возможную полноту сгорания топлива?

7. По каким точкам на кривой перегонки оценивают испаряемость дизельных топлив?

8. Как сказываются на работе дизельного двигателя:

а) большое содержание в топливе высококипящих углеводородов;

б) облегченный состав дизельных топлив, приближающийся к бензинам?

9. Что такое фракционная перегонка?

10. Сформулируйте законы фазового равновесия в системе жидкость – пар.

11. Дают ли простая и фракционная перегонка возможность провести полное разделение компонентов смеси и получить их в чистом виде?

12. Как регламентируется фракционный состав авиационных топлив?

4 Библиографический список

^{ГОСТ 2177–99 (ИСО 3405–88). Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава.}

5