Подпишитесь на рассылку. Бензин в таблице менделеева


Физико-химические свойства нефтепродуктов

4.Физико-химические свойства нефтепродуктов

4.1. Плотность нефтепродуктов

1). Изменение плотности продуктов вследствии изменения температуры продукта определяем по формуле Менделеева:

где rt – плотность при расчетной температуре, кг/м3;

 r20 - плотность при 20 оС;

 bр - коэффициент объемного расширения, 1\К;

 t – расчетная температура оС.

За расчетные температуры принимаются: температура tp1=35 оС – средняя температура воздуха наиболее жаркой пятидневки самого теплого месяца (июля), и tp2=23,6 оС – средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца.

Коэффициент объемного расширения bр принимается из таблицы приведенной в табл. 4.1 (источник [1]).

2). Пример определения плотности автобензина Аи-80 при температуре tp1=35 оС, плотности r20=712 кг/м3:

Результаты расчетов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Плотность нефтепродуктов

Наименование продукта

Аи-80

Аи-92

Аи-96

Д\т

летнее

зимнее

Плотность при 20 оС, кг/м3

712

751

756

840

820

Нормируемая плотность – не более, кг/м3

755

770

Не норми-руется

860

840

Продолжение табл.4.1

Коэффициент объемного расширения bр,1\К

0,001227

0,001098

0,001098

0,000841

0,000896

Плотность при расчетной температуре, кг/м3

tp1=35 оС

699

739

744

830

809

tp2=23.6 оС

709

748

753

837

817

4.2. Вязкость нефтепродуктов

1). Вязкость нефтепродукта – одна из наиболее важных характеристик т.к. она существенно меняется с изменением температуры. Кинематическую вязкость n можно определить по формуле Рейнольдса – Филонова

,

где nt – вязкость при расчетной температуре t, cСт;

n* – вязкость при температуре t*, сСт;

u – коэффициент крутизны вискограммы, 1\К, он определяется по формуле:

,

где n1 и n2 вязкости нефтепродукта при соответственных температурах t1 и t2.

Вязкость нефтепродуктов рассчитывается при средней температуре самой холодной пятидневки года – tр3=-40 оС.

2). Пример расчета кинематической вязкости автобензина Аи-80 (известно, что вязкость бензина при 0 оС и – 10 оС составляет n0=0,8 сСт и           n-10=0,9 сСт):

 [1\К]

Результаты расчетов приведены в таблице 4.2

Таблица 4.2

Вязкость нефтепродуктов

Наименование продукта

Аи-80

Аи-92

Аи-96

Д\т

Известная вязкость продукта n, сСт

При  температуре t=0 оС

При температуре t= -10 оС

При температуре t= 0 оС

При температуре t= -10 оС

При температуре t= 0 оС

При температуре t= -10 оС

При температуре t=-10 оС

При температуре t=-20 оС

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

4

5.6

Расчетная температура tр3, оС

-40

-40

-40

-40

коэффициент крутизны вискограммы u, 1\К

0,01178

0,01178

0,01178

0,026236

Расчетная вязкость продукта n-40, сСт

1,28

1,28

1,28

8,8

4.3. Дополнительные сведения о нефтепродуктах

1). Температура застывания дизельного топлива:

летнего tзас=-10 оС;

зимнего tзас=-45 оС;

2). Давление насыщенных паров для бензинов в летнее время, по результатам лабораторных исследований, принимается равным 40000 Па.

vunivere.ru

Плотность свинца

Свинец – это уникальный металл, который имеет массу положительных и отрицательных свойств, за много лет люди научились извлекать не только вред, но и пользу из физико-химических свойств этого вещества. Сейчас такой химический элемент, как свинец, находится в таблице Менделеева под номером 82, обозначается как Pb и называется "плюмбум". Он серого цвета, плотность свинца – 11,34г/см3, является одним из самых мягких металлов. Но не нужно путать между собой эти два научных понятия. Плотность свинца другими словами – это его удельный вес на единицу объема, а мягкость обуславливается структурой кристаллической решетки. Свинец мягкий только в чистом виде, а вот если его подвергнуть термической обработке при определенных температурных режимах, то он может стать достаточно прочным металлом.

Происхождение самого названия "свинец" очень противоречиво, на многих языках оно звучит как "олово" и не удивительно, ведь свинец похож на олово, которое открыли гораздо позже и оставили за ним его теперешнее название, а вот рассматриваемое вещество название поменяло. Эти два металла достаточно похожи друг на друга не только визуально, но и по некоторым свойствам, хотя плотность свинца намного выше, чем плотность олова.

О самом свинце и его свойствах люди узнали более 7 тыс. лет до нашей эры и скорее всего это произошло случайно, так как этот металл имеет низкую температуру плавления -327 С. Известен случай, когда из-за лесного пожара, случайно, под золой деревьев были обнаружены слитки свинца. Таким образом, открыли богатое месторождения этого металла в Америке. Выплавка свинца была первым из известных металлургических процессов, что повлекло за собой изготовление множества предметов. Например, в Древнем Риме из свинца делали посуду, добавляли в косметику, из этого металла был сделан даже водопровод, чему способствовала высокая плотность свинца и возможность противостоять негативному влиянию окружающей среды. Люди тогда не знали, что все растворимые соединения этого металла очень ядовиты.

Впоследствии некоторые народы использовали свинец в процессе пыток и напоследок изобрели одно из самых смертоносных орудий – пулю. Конечно, с помощью свинца было нанесено много вреда в былые времена, но сам металл ведь ни при чем, виноваты были люди. Сейчас в наш прогрессивный век мы научились извлекать много пользы из свойств свинца, так как его относительная плотность играет в некоторых местах немаловажную роль. Примерно треть от общей добычи этого вещества идет на изготовление обычных аккумуляторов для автомобилей. Также этот металл используют в топливной промышленности, добавляется в бензин для улучшения его качеств. Так как у нас век транспортного коллапса, и автомобили есть практически у всех, то использование, а потом и испарение свинца с бензиновыми парами в атмосферу наносит колоссальный вред окружающей среде. Если еще принять во внимание испарения асфальта в жаркое время, когда плотность битума уменьшается с увеличением температуры, то нам может грозить экологическая катастрофа. Но ведь человек виноват в этом сам!

Вы только вдумайтесь, за год в атмосферу выбрасывается свыше 50 тыс. тонн испарений свинца. Еще он используется для керамической промышленности при производстве хрусталя, а кто не слышал о свинцовых белилах? Это вещество есть во многих красках, которые, в частности, используются для написания икон. Со временем люди научились не столько защищаться от этого металла, а и защищать при помощи него. Например, из определенного состава научились делать болеутоляющие и противовоспалительные лекарства. И еще одним из полезных свойств этого металла является его «непрозрачность» для рентгеновских и радиоактивных лучей, что используется в оборудовании рентгеновских кабинетов и в атомной промышленности.

И в заключение можно сказать, что любой химический элемент имеет как положительные свойства, так и отрицательные, а вот какими из них пользоваться, решает только человек, и хорошо если он применяет свои знания для пользы всех нас!

fb.ru

Химик Дмитрий Менделеев

Великий русский ученый Дмитрий Менделеев не только создал периодическую таблицу элементов своего имени, но и заложил основы современной российской нефтяной промышленности.

Гений Менделеев

Он не просто химик. Подобно титанам эпохи Возрождения, он оставил значимый след во многих областях человеческой деятельности – в науке, технике, культуре. Он занимался решением проблем воздухоплавания и судостроения, теорией сельского хозяйства и демографии, геологией и приборостроением, экономикой и педагогикой. Его можно даже назвать «тестем русского символизма» – Александр Блок был женат на его дочери Любови Дмитриевне. А народная молва приписывает ему решающий вклад в создание русского стратегического продукта –40-градусной водки. Дескать, да, сам напиток существовал задолго до того, как Дмитрий Иванович приступил к изучению растворов этилового спирта, но якобы именно исследования ученого позволили ликеро-водочной промышленности разработать современные технологические стандарты. Это лишь легенда, но тоже показательная.

На самом деле, конечно, куда важнее то, что Менделеев имеет самое непосредственное отношение к другому отечественному стратегическому продукту – нефти. И как ученый-химик, и как геолог, и как теоретик нефтедобычи и нефтепереработки.

Таблица Менделеева

Он родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске – младший, семнадцатый, ребенок в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева. Вскоре после рождения будущего творца периодической системы элементов Иван Павлович вышел в отставку по инвалидности из-за потери зрения, и семье пришлось жить на небольшую пенсию.

Однако младший сын, проявивший в гимназии незаурядные способности, получил прекрасное образование. В 1855 году Менделеев окончил физико-математический факультет Главного педагогического института в Санкт-Петербурге и уехал в Одессу, чтобы преподаватьв Ришельевском лицее и писать диссертацию. В 1856-мМенделеев защищает диссертацию по химии на тему «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу», а в 1857-м получает место приват-доцента кафедры химии Санкт-Петербургского университета.

Химик Дмитрий Менделеев

В 1859 году его отправили в Гейдельбергский университет «для усовершенствования в науках». В Германии Менделеев занимается молекулярной механикой, исследуя с помощью сверхточных приборов свойства различных веществ, устанавливая математическую зависимость между разными физическими параметрами.

Вернувшись на родину, он становится профессором Санкт-Петербургского университета. Защищает докторскую диссертацию по теме «О соединении спиртас водой» (источник народной легенды о вкладе Менделеева в ликеро-водочную промышленность). С 1877 года Менделеев – член-корреспондент Императорской академии наук. А вот ни академиком, ни лауреатом Нобелевской премии ему стать не довелось, что было вызвано его конфликтом с братьями Нобель из-за противодействия Дмитрия Ивановича их нефтяному бизнесу.

Менделеев идеально соответствует стереотипу ученого: эксцентричный трудоголик, гений не от мира сего.

В свое дело он вкладывал столько душевных сил и эмоций, что о том, как его воспринимают окружающие, уже не думал. Работая над первым русским учебником по органической химии, Менделеев два месяца не отходил от стола, даже обедал в кабинете. Создавая фундаментальный труд «Основы химии», кричал во весь голос, стараясь «запугать» ту или иную никак не складывающуюся формулу: «У-у-у, рогатая! Ух, какая рогатая. Я тебя одолею!».

Именно тогда, в процессе работы над «Основами химии», Менделеев открыл периодический закон. Первая публикация открытия состоялась в 1869 году, а каноническую форму таблица элементов приобрела в 1871-м. Без всякого преувеличения можно сказать, что этот закон осветил дорогу химикам и физикам, плутавшим раньше впотьмах, исследуя свойства материи практически на ощупь.

В 1870 году Менделеев, используя только что созданный им мощный научный инструмент, предсказал существование, описал свойства и вычислил атомные массы трех еще не открытых на тот момент химических элементов: галлия (открыт в 1875 году), скандия (1879) и германия (1885). А впоследствии, развивая свою идеальную теорию, предсказал существование еще восьми элементов, последний из которых – радиоактивный франций, крайне редко встречающийся в природе – был открыт в 1939 году.

Создавая фундаментальный труд «Основы химии», Дмитрий Иванович то и дело кричал во весь голос, стараясь «запугать» ту или иную никак не складывающуюся формулу: «У-у-у, рогатая! Ух, какая рогатая. Я тебя одолею!»

Двойная перегонка

Обладая интересами не только в области науки, но и в инженерных дисциплинах, Дмитрий Иванович в разные годы своей теоретической и практической деятельности параллельно трудился над решением самых разнообразных проблем.

Исследователи выделяют 7 основных направлений деятельности ученого, в которых он наиболее преуспел.

  1. Периодический закон, педагогика, просвещение. 2. Органическая химия, учение о предельных формах соединений. 3. Растворы, технология нефти и экономика нефтяной промышленности. 4. Физика жидкостей и газов, метеорология, воздухоплавание, сопротивление среды, кораблестроение, освоение Крайнего Севера. 5. Эталоны, вопросы метрологии. 6. Химия твердого тела, технология твёрдого топлива и стекла. 7. Биология, медицинская химия, агрохимия, сельское хозяйство.

Нефтью Дмитрий Иванович заинтересовался в 1863 году. Определив химический состав, плотность, вязкость, удельный вес, растворимость в воде и других жидких средах бакинской нефти, предложил новый метод ее переработки – дробную перегонку. Перегонка осуществляетсяв два этапа. Вначале выделяются все легкие фракции, включая керосин. Затем – парфюмерные, соляровые и смазочные масла, считавшиеся в ту эпоху более ценным продуктом, чем керосин.

Химик Дмитрий Менделеев

Оставшийся после второй перегонки гудрон годился для получения полужирных и твердых нефтепродуктов, в частности вазелина. Гудрон также использовался в качестве топлива.

Предложенный метод позволил существенно повысить эффективность сырой нефти. До Менделеева ограничивались лишь одной перегонкой. Ценный остаток просто сжигался.

Менделеев решал нефтяную проблему комплексно. Он предложил также усовершенствовать способ транспортировки нефти и нефтепродуктов. Вместо допотопной перевозки гужевым транспортом в бочках нужны трубопроводы, а также большие нефтеналивные суда. Сейчас эти суда, именуемые «танкерами», плавают по всему мировому океану.

В сфере организации нефтяной отрасли Дмитрий Иванович действовал не только как теоретик, но и, можно сказать, как государственный муж. Пользуясь своим громадным авторитетом, он подавал в правительство записки о модернизации отечественной нефтедобычи и нефтеперегонки. И правительство не оставляло без внимания рекомендации великого ученого.

В частности, благодаря Менделееву изменился принцип эксплуатации месторождений. Прежде существовала система «откупного содержания» – нефтяные участки отдавались на откуп на 4 года. Это приводило к варварско-кустарному производственному процессу, поскольку «временщикам» не было смысла внедрять дорогостоящее оборудование, использующее последние технические достижения.

Вот как описывал бакинский откупный нефтяной промысел Виктор Иванович Рагозин, общественный деятель, предприниматель, внедрявший в производство идеи Менделеева:

«На всем лежит какая-то печать примитивности. Нефть вычерпывается из колодцев кожаными мешками – бурдюками – с помощью веревок, перекинутых через блок и привязанных к лошади. Перевозится она в кожаных же мешках на двухколесных арбах туземной конструкции... Что касается до самих нефтяных колодцев, то они находятся на этой площади в том же виде, как завещали их потомству персидские владыки и бакинские ханы. Научное знание не прикасалось к ним и не нарушало их девственной неприкосновенности вплоть до 31 декабря 1872 г., когда кончилось продолжительное и тяжелое для промышленности царство откупа» «Я жду в наших нефтяных делах наилучших результатов от свободы внутренних соперничествующих сил: возможно многих больших предпринимателей и массы с ними и друг с другом соперничествующих мелких»

Назло надменному соседу

После отмены откупа нефтяная промышленность стала стремительно развиваться. И вскоре в отрасли образовались крупные монополисты, препятствующие свободному развитию рынка. К таковым относился Людвиг Нобель – старший брат знаменитого изобретателя динамита и основателя премии своего имени. Созданное Людвигом «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» было главным игроком на российском нефтяном рынке.

В 1876 году Менделеев посетил Америку для знакомства с заокеанским нефтяным делом. Через год он издал книгу «Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе». В монографии содержался глубокий сравнительный анализ российскогои американского опыта, а также давались конкретные рекомендации о том, как вывести российскую «нефтянку» в мировые лидеры. Практически все эти рекомендации были впоследствии реализованы. Так, например, в кратчайшие сроки построили нефтепровод Баку – Батум, благодаря чему удалось в несколько раз уменьшить транспортные расходы и существенно снизить аварийность.

Вернувшись из Америки, Менделеев вступил в ожесточенную схватку с «олигархами», пытавшимися при помощи акцизного налога на нефть задушить мелкого предпринимателя и утвердить свою монополию. Враги свободной конкуренции не брезговали ничем: дело доходилодаже до публикаций в прессе пасквилей и карикатур на ученого.

Однако Менделеев стоял на своем и добился отмены акцизов. Еще один удар, как по самолюбию, так и по финансовому могуществу братьев-шведов он нанес, когда вдохновляемый и руководимый Менделеевым Рагозин построил на Волге в Ярославской губернии мощный нефтеперерабатывающий завод, производящий не только керосин и другие горючие фракции, но и машинные масла. На заводах Нобеля остаток после первой и единственной перегонки уничтожался. Позиции Нобелей на рынке ослабели, поскольку машинное масло стоило в 4 раза дороже керосина.

Позже, в начале ХХ века, когда братьев уже не было в живых, Менделееву это припомнили. Его трижды выдвигали на Нобелевскую премию – в 1905, 1906 и 1907 годах – но каждый раз премия доставалась другому кандидату. Любопытна в данном сюжете и роль Российской императорской академии. Три раза Менделеева выдвигали иностранные ученые, и среди голосов «за» не было ни одного российского.

Менделеев для нефтяной промышленности

Фактически Менделеев основал нефтяную индустрию России, преобразовав кустарный промысел в современное конкурентоспособное производство. Благодаря Менделееву из нефти стали получать множество полезных продуктов. Он предсказал перспективность бензина. И предвосхитил в своих трудах бурное развитие нефтехимической промышленности. О том, сколь много сил и времени ученый уделял проблемам «черного золота», свидетельствует его научноеи публицистическое наследие. В полном собрании сочинений Менделеева в 25 томах, публиковавшемся АН СССР с 1934 по 1954 год, нефти целиком посвящен 10-й том.

Еще тогда, когда нефтяные запасы казались неисчерпаемыми, Менделеев призывал к более экономному использованию природных ресурсов, думал об отдаленным будущем российской экономики.

Он писал: «Топить нефтяными остатками — не значит топить соломой, а все равно, что топить едва вытрясенными снопами, которые дали самое зрелое зерно; плохими хозяевами назвали бы тех, которые жгли бы солому, не вымолотивши ее по возможности начисто. То же самое сказать должно про нефтяные остатки. А истребление нефти с помощью сжигания под паровиками и просто на полях, как это практиковалось и практикуется в Баку, не может не подлежать полному осуждению и против него надо действовать»

Чтобы предотвратить разбазаривание ценнейшего природного сырья, Менделеев предлагал ввести налог на предприятия, которые используют нефть в качестве топлива.

В экономике Менделеев был апологетом свободного рынка, о чем неоднократно писал и говорил как в своих униерситетских лекциях, так и на международных съездах и конференциях. Он писал:

«С самого начала и поныне я утверждаю, что жду в наших нефтяных делах наилучших результатов от свободы внутренних соперничествующих сил: возможно многих больших предпринимателей и массы с ними и друг с другом соперничествующих мелких. До сих пор так и было. Желательно, чтобы и впредь это сохранилось ради успеха в деле... Свободное соревнование, начавшееся в 70-х годах, было главной причиной понижения цен на нефть и на товары, из нее получаемые»

Благодаря претворенным в жизнь идеям Менделеева, Россия за 30 лет смогла не только догнать американских производителей нефти, но и оставила их позади. В 1865 году в России добыли 1 млн. пудов нефти, а в США – 20 млн.

Через 20 лет отставание существенно сократилось: 115 млн. пудов против 155 млн. А в 1895 году на российские 426 млн пудов США ответили лишь 402 млн пудов. Произошел не только количественный скачок, но и качественный: в России появились современные заводы, использующие передовые технологии перегонки. В конечном итоге благодаря Дмитрию Ивановичу Менделееву нынешняя Россия обладает столь мощной нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью.

www.ceo.ru


Смотрите также