Методы определения плотности нефти
Плотность – это масса вещества, которое содержится в одной единице объема.
Плотность любого вещества выражается следующей формулой:
$p = m / V,$
где m - масса вещества; V - объем.
Для определения плотности нефти используется несколько методов, которые регламентируются ГОСТ 3900-85. К ним относятся:
- Взвешивание на весах Вестфаля-Мора.
- Метод взвешенных капель.
- Гидростатический метод.
- Пикнометрический метод.
- Ареометрический метод.
- Вибрационный метод.
Наиболее точным методом определения плотности нефти является пикнометрический. Преимуществом данного метода является использование малого количества анализируемого сырья, а также возможность определения плотности любых видов нефтепродуктов - от бензиновых фракций до битума. Главным недостатком является его большая продолжительность. Этот метод основан на измерении массы определенного объема вещества по отношению к массе воды, которая берется при той же температуре и в том же объеме. Для его осуществления используют пикнометры, представляющие собой колбы с меткой и притертой крышкой определенного объема. После определения массы вещества в пикнометре, рассчитывают его плотность. Точность метода может составлять 0,00001.+
Гидростатический метод определения плотности нефти основан на зависимости давления жидкости на определенной глубине от ее плотности. Данное уравнение записывается следующим образом:
$p = P / (gH),$
где, g - ускорение свободного падения в месте, где производится измерение; P - давление столба жидкости, имеющего высоту H.
Гидростатические плотномеры имеют низкую точность, погрешность их измерения находится в диапазоне от 0,5 до 4%.
Вибрационный метод измерения жидкости основывается на использовании зависимости, которая возникает между частотой колебаний погруженного в нефть резонатора и массой присоединенной контролируемой среды. Наиболее точные результаты получают при вибрационном методе определения плотности получаю в случае использования трубки, которая заполнена исследуемой среды, в качестве вибратора. Основным оборудованием, которое используется для осуществления вибрационного метода является кориолисовые массомеры.
Кориолисовый массомер – это прибор, использующий эффект Кориолиса с целью изменения массового расхода жидкости или газов.
Ареометрический метод определения плотности нефти
Всю нефть можно классифицировать по плотности согласно ГОСТ 51858-2002 на пять типов:
- Особо легкая. Плотность такой нефти составляет 830 килограмм на кубометр.
- Легкая. Плотность такой нефти составляет от 830,1 до 850 килограмм на кубометр.
- Средняя. Плотность такой нефти составляет от 850,1 до 870 килограмм на кубометр.
- Тяжелая. Плотность такой нефти составляет от 870,1 до 895 килограмм на кубометр.
- Битуминозная. Плотность такой нефти составляет более 895 килограмм на кубометр.
Значения плотности вышеперечисленных сортов нефти указаны при температуре 20 градусов по Цельсию.
Ареометрический метод является самым быстрым и самым нетрудоемким. Для его осуществления используются ареометры. Ареометры представляют собой нефтеденсиметры, которые могут быть двух видов:
- с постоянным объемом,
- с постоянным весом.
Ареометр с постоянным весом представляет собой цилиндрический сосуд, внизу которого размещают балласт - дробь. Схема данного прибора изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Ареометр с постоянным весом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 - ареометр; 2 - шкала, по которой определяют плотность; 3 - верхний край мениска жидкости; 4 - шкала для определения температуры исследуемого объекта; 5 - цилиндр из стекла.
Использование ареометров основано на законе, по которому на тело, погруженное в жидкость, воздействует сила выталкивания, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной жидкости в объеме погруженной части тела. В некоторых случаях ареометр оснащается термометром, ртутный шарик которого выполняет функцию груза. Из-за симметричной формы ареометра, а также за счет груза он всегда находится в жидкости в вертикальном положении. Ареометры изготавливаются с делением шкалы от 0,0005 до 0,006, без термометра или с ним.
Ареометры для определения плотности нефти подбираются таким образом, чтобы во время погружения они не тонули в исследуемой жидкости, а также не всплывали выше той части, на которой изображена градуированная шкала плотности. До начала испытания исследуемый образец нефти или нефтепродукта выдерживают при определенной температуре в течении 15 - 20 минут. Потом ареометр опускают в стеклянный цилиндр, который предварительно заполняют исследуемой средой, при этом его держат за верхний конец. После окончания колебания прибора, производят отсчет показаний плотности по верхнему краю мениска. Точность определения плотности при помощи ареометра составляет 0,005 для высоковязких нефтей и 0,001 для маловязких.
