Technologia Chemiczna - Surowce i ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WYDZIAŁ CHEMICZNY
STUDIA INŻYNIERSKIE NIESTACJONARNE
Technologia chemiczna – surowce i nośniki energii
LABORATORIUM
Zajęcia odbywają się w laboratorium 113 bud. F2
1
Instrukcja dla Studiów Inżynierskich Niestacjonarnych
na ćwiczenia laboratoryjne z
zakresu ropy naftowej i uzyskiwanych z niej paliw silnikowych, przygotowana przez
dr inż. Elżbietę Beran do przedmiotu:
TECHNOLOGIA CHEMICZNA – SUROWCE I NOŚNIKI ENERGII
Laboratorium
Ropa naftowa jest surowcem mineralnym z rodziny bitumów, który stanowi
praktycznie dla wszystkich krajów świata źródło paliw ciekłych, olejów i smarów, a także
jest cennym surowcem dla przemysłu petrochemicznego. Efektem przerobu ropy naftowej
w rafineriach są niezbędne we współczesnym świecie produkty naftowe takie jak: paliwa
gazowe, benzyny, paliwa lotnicze, nafta, oleje napędowe, oleje opałowe, oleje bazowe
do wytwarzania środków smarowych i inne. Ropa naftowa ma bardzo wiele zastosowań,
lecz ponad 50% jej wydobycia przerabiane jest na paliwa i bardzo długo jeszcze będzie
wykorzystywana w tym celu, chociaż ciągle poszukuje się innych źródeł paliw do silników
samochodowych.
Cel ćwiczeń laboratoryjnych
Celem ćwiczeń jest przeprowadzenie badań pozwalających ocenić charakterystyczne
właściwości ropy naftowej i uzyskiwanych z niej paliw silnikowych (benzyny, oleju
napędowego) a także biokomponentów typu estry metylowe kwasów tłuszczowych (tzw.
FAME zalecanych do olejów napędowych).
Ćwiczenie 1
.
Przedmiot badań stanowią różnego pochodzenia ropy naftowe, handlowy olej napędowy oraz
olej rzepakowy i estry metylowe kwasów tłuszczowych otrzymane z tego oleju. Wykonanie
ćwiczenia polega na porównaniu w badanych produktach takich właściwości jak:

gęstość w temp. 15
o
C – oznaczana zgodnie z PN-EN ISO 3675 (patrz załącznik 1),

lepkość kinematyczna w 40
o
C – oznaczana zgodnie z PN-EN ISO 3104 (załącznik 1),
Ćwiczenie 2.
Przedmiot badań stanowi handlowa benzyna silnikowa. Wykonanie ćwiczenia polega na
analizie charakterystycznych normowanych właściwości benzyny, uwzględniając takie
oznaczenia jak:

skład frakcyjny – oznaczany zgodnie z PN-EN ISO 3405 (patrz załącznik 1),

prężność par metodą Reida – oznaczana zgodnie z PN-EN 12 (patrz załącznik 1),

gęstość w temp. 15
o
C – oznaczana zgodnie z PN-EN ISO 3675 (patrz załącznik 1),

indeks lotności (VLI) – wyznaczany zgodnie ze wzorem wg PN-EN 228 (patrz
załącznik 1 i 3),
Ćwiczenie 3.
Przedmiot badań stanowi handlowy olej napędowy. Wykonanie ćwiczenia polega na analizie
charakterystycznych normowanych właściwości oleju napędowego, uwzględniając takie
oznaczenia jak:

skład frakcyjny – oznaczany zgodnie z PN-EN ISO 3405 (patrz załącznik 1),

gęstość w temp. 15
o
C – oznaczana zgodnie z PN-EN ISO 3675 (patrz załącznik 1),

indeks cetanowy (IC) – wyznaczany zgodnie z PN-EN ISO 4264 (patrz załącznik 1),

lepkość kinematyczna w 40
o
C – oznaczana zgodnie z PN-EN ISO 3104 (załącznik 1),
1
Integralną część instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych stanowią załączniki:

załącznik 1:
Wykonywane na ćwiczeniach oznaczenia

załącznik 2:
Ropa naftowa jako podstawowy surowiec do otrzymywania produktów naftowych

załącznik 3: Charakterystyka benzyn silnikowych

załącznik 4: Charakterystyka olejów napędowych
Wymagany materiał do przygotowania na ćwiczenia
Do realizacji ćwiczeń obowiązuje znajomość wykonywanych na ćwiczeniach oznaczeń
(załącznik 1), a także wiedza dotycząca badanych produktów (prezentowana na wykładzie
Technologia chemiczna – surowce i nośniki energii oraz w załącznikach 2, 3 i 4).
Przed przystąpieniem do ćwiczeń przygotowanie do laboratorium zostanie sprawdzone i
ocenione.
2
Załącznik 1
Wykonywane na ćwiczeniach oznaczenia
Oznaczanie gęstości – metodą z areometrem wg PN-EN ISO 3675:2004
Gęstość (masa właściwa) jest jedną z podstawowych właściwości fizycznych substancji, która
wyraża stosunek masy substancji
m
do jej objętości
V,
mierzonych w tej samej temperaturze :
m

Obowiązującą w układzie SI jednostką gęstości jest kg/m
3
. Częściej jest jednak stosowana
jednostka układu CGS g/cm
3
(lub g/ml). Gęstość substancji zależy od ciśnienia i temperatury.
Zależność gęstości od temperatury jest związana z rozszerzalnością cieplną. W miarę wzrostu
temperatury objętość ciał na ogół wzrasta, tym samym maleje gęstość (wyjątek stanowi woda).
Zależność gęstości od temperatury uzasadnia konieczność stosowania przy symbolu gęstości
indeksu t, mówiącego o temperaturze pomiaru (odniesienia) w stopniach Celsjusza (°C). Dla
niewielkich zakresów temperatur stosuje się przybliżony wzór
)
V
t
t





(
0
t

t
0
gdzie: t
o
-temp. pomiaru gęstości, °C
t-temp., w której oblicza się gęstość, °C
γ- współczynnik cieplnych zmian gęstości (Tab. 1)
Tabela 1. Wartości współczynnika cieplnych zmian gęstości dla przetworów naftowych
Gęstość g/cm
3
(odczytana)
Współczynnik cieplnych
zmian gęstości
γ
g/(cm
3
• °C)
Gęstość g/cm
3
(odczytana)
Współczynnik cieplnych zmian
gęstości
γ
g/(cm
3
• °C)
0,6900
÷
0,6999
0,000910
0,8500÷0,8599
0,000699
0,7000
÷
0,7099
0,000897
0,8600÷0,8699
0,000686
0,7100
÷
0,7199
0,000884
0,8700÷0,8799
0,000673
0,000870
0,8800÷0,8899
0,000660
0,7200
÷
0,7299
0,7300
÷
0,7399
0,000857
0,8900÷0,8999
0,000647
0,7400÷0,7499
0,000844
0,9000÷0,9099
0,000633
0,7500÷0,7599
0,000831
0,9100÷0,9199
0,000620
0,7600÷0,7699
0,000818
0,9200÷0,9299
0,000607
0,7700÷0,7799
0,000805
0,9300÷0,9399
0,000594
0,7800÷0,7899
0,000792
0,9400÷0,9499
0,000581
0,7900÷0,7999
0,000778
0,9500÷0,9599
0,000567
0,8000÷0,8099
0,000765
0,9600÷0,9699,
0,000554
0,8100÷0,8199
0,000752
0,9700÷0,9799j
0,000541
0,8200÷0,8299
0,000738
0,9800÷0,9899
0,000528
0,8300÷0,8399
0,000725
0,9900÷1,0000
0,000515
0,8400÷0,8499
0,000712
W obrocie produktami naftowymi spotyka się także:
1. pojęcie gęstości względnej;
wyrażanej stosunkiem gęstości substancji w określonej
temperaturze do gęstości wzorca (najczęściej wody w temp. 4 lub 15 lub 20°C, a w krajach
anglosaskich w temp. 60°F, która odpowiada temp. 15,55
o
C);
1
 
dla gęstości względnej przyjęto symbol
t
tr
d
, gdzie t jest temperaturą odniesienia dla
substancji badanej, a
t
r
temperaturą odniesienia dla substancji wzorcowej (najczęściej
wody); jest to wielkość bezwymiarowa np.
20
4
d
oznacza, że gęstość wyznaczoną w 20
o
C
odniesiono do gęstości wody w 4
o
C.
2. jednostki 100-stopniowej skali API (stopnie API wg American Petroleum Institute). Skala ta
bazuje na pomiarze gęstości względnej cieczy w temperaturze 60
o
F (15,55
o
C) i między API a
gęstością względną
60
60
d
(°F) istnieje prosta zależność:
141
60
60
5,
o
API
o


131
5,
d
(
F
)
Np. 10
o
API odpowiada gęstości
5
15
d
=1,000, 50
o
API odpowiada gęstości
5
15
,
15
d
=0,779.
15
,
,
5
,
5
I. Stosowana aparatura

cylinder o średnicy wewnętrznej co najmniej 25 mm większej niż zewnętrzna średnica
areometru i o wysokości takiej, aby areometr pływał w badanej próbce, a prześwit
między dolnym końcem areometru a dnem cylindra wynosił co najmniej 25 mm

areometry szklane
II. Przygotowanie zestawu i próbki

próbka powinna być reprezentatywna

doprowadzić próbkę do temperatury badania, czyli takiej w której próbka będzie w stanie
ciekłym (jeśli to konieczne)
III. Pomiar gęstości

napełnić cylinder próbką (unikając tworzenia się pęcherzyków powietrza) w takiej ilości
aby można było zanurzyć areometr

zamieszać badaną próbkę za pomocą termometru; zanotować temperaturę z dokładnością
do 0,1
o
C

odpowiedni areometr (można kierować się tabelą 2) zanurzyć w cieczy i pozwolić na
swobodne ustalenie jego położenia w równowadze

odczytać wartość gęstość z podziałki areometru; wskazanie odczytać zgodnie z rys. 1.
Objaśnienia:
1-
ciecz; 2- pozioma płaszczyzna powierzchni cieczy; 3-
dolna krawędź menisku; 4- miejsce odczytu wskazania
areometru; 5- pozioma płaszczyzna powierzchni cieczy; 6-
menisk
Rys. 1. Ilustracja sposobów odczytu wskazania aerometru: a) odczyt wskazania areometru w
przypadku cieczy przezroczystych, b) odczyt wskazania areometru w przypadku cieczy
nieprzezroczystych.
2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]