Изменение молекулярной массы нефтепродукта от температуры

Из анализа таблицы 1.4 видно, что легкие фракции с равными интервалами кипения имеют примерно одинаковую молекулярную массу [59]. С повышением температуры кипения фракций увеличивается и разница в молекулярных массах, так как молекулы становятся тяжелее.

Для бензина марки Аи-80 молекулярная масса равна 110 кг/кмоль, для дизельного летнего топлива – 206 кг/кмоль.

Потери нефтепродукта происходят от испарения самых легких фракций, например пентана С₅Н₁₂. Его плотность при 20 °С равна 626 кг/м³, температура кипения плюс 36 °С, молекулярная масса 72 кг/кмоль.

Бензин состоит из различных углеводородов от пентана С₅Н₁₂, гексана С₆Н₁₄ до декана С₁₀Н₂₂. Пентан, гексан, декан переходят в газообразное состояние, соответственно, при температуре 36 °С, 69 °С и 180 °С. В составе бензина может быть бензол (С₆Н₆), толуол (С₇Н₈), но их температура кипения достигает 80 °С и 110 °С. При хранении, сливе, наливе потери бензина будут происходить от испарения легких фракций и в первую очередь пентана.

Для определения плотности паров нефтепродукта воспользуемся формулой Клапейрона – Менделеева, которая устанавливает связь между абсолютным давлением Р, Н/м² (Па), абсолютной температурой Т, К, объемом V, м³, массой газа m, кг и газовой постоянной R, Дж/(кг∙ К):

. (1.11)

Один кмоль паров нефтепродукта занимает объем м³. Для кмоля объемом 22, 4 м³ уравнение состояния газа имеет вид:

; или .

Откуда , (1.12)

где – молекулярная масса нефтепродукта, кг/кмоль;

8314 Дж/(кмоль∙ К) – универсальная газовая постоянная.

Для примерного нахождения плотности нефтепродукта, который находится в газовом состоянии, используем выражение

. (1.13)

Например, молекулярная масса метана СН₄ равна 16 кг/кмоль. Если данный газ сосредоточить при атмосферных условиях в объеме 22, 4 м³, то его плотность будет равна 0, 714 кг/м³.

В жидкой фазе плотность метана равна 424 кг/м³. Объем метана в жидком состоянии занимает в 600 раз меньше, чем объем в газовой фазе. Это является важным фактором при транспортировке метана и использовании его в качестве топлива.

Свойства топлив и смазочных материалов условно разделяются на три группы: физико-химические, эксплуатационные и экологические.

К физико-химическим относят свойства, определяемые в лабораторных условиях, например, плотность, вязкость, испаряемость, теплота сгорания [22].

К эксплуатационным относят свойства, проявляемые непосредственно в двигателе, например, детонационная стойкость бензина, испаряемость, образование нагара, износостойкость деталей.

К экологическим относят свойства, оказывающие влияние на человека и окружающую среду, например, загрязнение воздуха отработавшими газами, пожарную и взрывоопасность опасность.

Контрольные вопросы

1. Что называют плотностью, как она определяется и с какой целью?

2. Что называют удельным весом и удельным объемом?

3. Определение давления, абсолютное, избыточное (манометрическое) и вакуумметрическое давление, единицы величины.

4. Методика определения величины вакуумметрического давления.

5. Что называют давлением насыщенных паров?

6. Кинематическая и динамическая вязкость, единицы величины.

7. Дайте определение объемному и массовому расходам жидкостей или газов?

8. Сжимаемость жидкости или газа.

9. Что называют молем и киломолем?

10. Как определяется плотность жидкого нефтепродукта, находящегося в газовой фазе?

11. Что относят к физико-химическим, эксплуатационным и экологическим свойствам топлив?