Спосіб визначення концентрації домішкових молекул в нафтопродуктах

Изобретение относится к определению качества нефтепродуктов и может быть применено для определения концентрации примесных и нестабильных молекул в авиационных топливах, маслах и гидрожидкостях на складах ГСМ в лабораторных условиях или непосредственно при их эксплуатации. Продукты нефтехимической промышленности, как правило являются непрерывно меняющимися веществами, как при их Производстве и хранении, так и при транспортировке и эксплуатации. Во всех этих состояниях идет непрерывный физический Обмен между нефтепродуктами и газообразными, жидкими и твердыми средами, которые контактируют с ними. В этом случае приходится говорить о химических взаимодействиях нефтепродуктов с различными средами, о появлении в них новых веществ и влияние их на эксплуатационные и физико-химические свойства нефтепродуктов. Известен способ определения термоокислительной стабильности, низкомолекулярных нефтепродуктов, основанный на определении способности исследуемого продукта к окислительным процессам при нагревании его в присутствии воздуха и катализатора, причем измеряют максимальное значение угла диэлектрических потерь tgd и диэлектрическую проницаемость e продукта. А термоокислительную стабильность топлив определяют по разности удельной мощности диэлектрических потерь [1]. Кроме того, для контроля за качеством, например топлив, при производстве, хранении и эксплуатации широко используют способы, основанные на ^испарении нефтепродуктов. Известен способ, в котором определяют наличие вещества сложного строения, которое резко отличается по физическим и химическим свойствам от углеводородов основного вещества, то способ определения смол и утвержден стандартами в большинстве стран, в том числе и отечественными стандартами. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения количества смол в нефтепродуктах, в котором, топливо -заливают в измерительный стакан, нагревают до определенной температуры, испаряют и определяют остаток смол весовым способом [2]. Недостатком известного способа является низкая точность измерения за счет определения массы остатка смол нефтепродуктов и тем самым увеличивается время определения анализа. Задачей изобретения является повышение точности определения примесных и нестабильных молекул, сокращение объема работ и времени за счет того, что концентрацию определяют по величине максимума тангенса угла диэлектрических потерь (tgd) и определяют по формуле где n - частота переменного напряжения при которой определяется tgd, e 0 - электрическая постоянная,l - расстояние между молекулами нефтепродукта, η - динамическая вязкость, e диэлектрическая проницаемость нефтепродукта, q - заряд иона, tgd -тангенс угла диэлектрических потерь. Выполнение поставленной задачи заключается а том, что с целью повышения точности сокращения объема работ и времени анализа качества нефтепродуктов измеряют максимальное значение тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрическую проницаемость и определяют динамическую вязкость, Следовательно, чтобы определить концентрацию примесных молекул в испытуемом образце нефтепродукта необходимо знать η, e, и tgd при той температуре, при которой появляется максимум tgd, На величину tgd влияют в основном примесные и нестабильные соединения: ионы, полярные и полупроводниковые соединения. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что отсутствует испарение и -взвешивание. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна" и "существенные отличия". На фиг.1 показана блок-схема и установка, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2 графики зависимости tgd от температуры для топлив ТС-1 и РТ. Установка, реализующая способ, содержит трехэлектродный конденсатор, который представляет собой измерительную ячейку 1 для определения tgd и e, распределитель 2, прибор для определения омического сопротивления нефтепродуктов 3, термопару 4, нагреватель 5, мост переменного тока 6. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Исследуемое топливо заливают в измерительную ячейку 1 в количестве 100 мл и определяют омическое сопротивление на постоянном токе, с целью определения кондиционности топлива. После этого, с помощью распределителя 3 измерительную ячейку 1 соединяют с мостом переменного тока Р50796 и нагревают от комнатной температуры до появления максимума tgd. Таким образом, согласно предлагаемому способу определяют tgd и e с помощью трехэлектродного конденсатора в диапазоне температур 293-433 К, измеряющей термопарой 4. Концентрацию примесных молекул определяют на частоте 103 Гц, это частота, на которой работает мост переменного тока 6, при расстоянии между молекулами топлива 5 ·10-10м и величине заряда иона 1,6*10-19 Кл, Значение динамической вязкости берут из справочника или определяют в лабораторных условиях, при той температуре, при которой появляется максимум tgd .Значение e определяют соответственно при той температуре, при которой появляется максимум tgd по изменению емкости конденсатора где С-емкость конденсатора с топливом, С0 - емкость конденсатора в воздухе. Результаты определения концентрации примесных молекул вычисляем по формула (1): Для топлива ТС-1 согласно фиг.2 (кривая 3): e = 1,95;h=0,36мПа*с, tgd=42*10 -4 согласно предлагаемому способу определения концентрации примесных молекул можно определить число молекул, которое образовалось в топливе в процессе его окисления Таким образом, согласно предлагаемому способу были определены концентрации примесных молекул в товарных топливах РТ и ТС-1 и сравнивались по относительному расположение топлив по количеству смол (см. табл.). Как видно из таблицы, порядок относительного расположения топлив по концентрации примесных молекул и по количеству смол одинаков. Следовательно, предлагаемый способ позволяет определить содержание примесных молекул в топливах по расчетной формуле. Кроме того, использование предлагаемого способа определения примесных молекул повышает точность измерения качества нефтепродуктов, поскольку применяются высокоточные мостовые схемы переменного тока с классом точности 0,1 %; сокращает объем работы и время анализа в 3-4 раза, а также позволяет автоматизировать процесс анализа.