Низкотемпературные свойства

Понятие температуры вспышки

Температурой вспышки называется температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Для индивидуальных углеводородов существует определенная количественная связь температуры вспышки и температуры кипения, выражаемая соотношением:

Для нефтепродуктов, выкипающих в широком интервале температур, такую зависимость установить нельзя. В этом случае температура вспышки нефтепродуктов связана с их средней температурой кипения, т. е. с испаряемостью . Чем легче фракция нефти, тем ниже ее температура вспышки. Так, бензиновые фракции имеют отрицательные (до минус 40°С) температуры вспышки, керосиновые 28-60°С, масляные 130-325°С. Присутствие влаги, продуктов распада в нефтепродукте заметно влияет на величину его температуры вспышки. Этим пользуются в производственных условиях для заключения о чистоте получаемых при перегонке керосиновых и дизельных фракций. Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов. Из масляных фракций различного углеводородного состава наиболее высокую температуру вспышки имеют масла из парафинистых малосернистых нефтей. Масла той же вязкости из смолистых нафтено-ароматических нефтей характеризуются более низкой температурой вспышки.

Методы определения температуры вспышки

Стандартизованы два метода определения температуры вспышки нефтепродуктов в открытом (ГОСТ 4333-87) и закрытом (ГОСТ 6356-75) тиглях. Разность температур вспышки одних и тех же нефтепродуктов при определении в открытом и закрытом тиглях весьма велика. В последнем случае требуемое количество нефтяных паров накапливается раньше, чем в приборах открытого типа. Кроме того, в открытом тигле образовавшиеся пары свободно диффундируют в воздух. Указанная разность тем больше, чем выше температура вспышки нефтепродукта. Примесь бензина или других низкокипящих фракций в более тяжелых фракциях (при нечеткой ректификации) резко повышает различие в температурах их вспышки в открытом и закрытом тиглях.

При определении температуры вспышки в открытом тигле нефтепродукт сначала обезвоживают с помощью хлорида натрия, сульфата или хлорида кальция, затем заливают в тигель до определенного уровня, в зависимости от вида нефтепродукта. Нагрев тигля ведут с определенной скоростью, и при температуре на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки медленно проводят по краю тигля над поверхностью нефтепродукта пламенем горелки или другого зажигательного приспособления. Эту операцию повторяют через каждые 2°С. За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется синее пламя над поверхностью нефтепродукта. При определении температуры вспышки в закрытом тигле нефтепродукт заливают до определенной метки и в отличие от описанного выше метода нагревание его проводят при непрерывном перемешивании. При открывании крышки тигля в этом приборе автоматически подносится пламя к поверхности нефтепродукта.

Определение температуры вспышки начинают за 10°С до предполагаемой температуры вспышки - если она ниже 50°С, и за 17°С - если она выше 50°С. Определение проводят через каждый градус, причем в момент определения перемешивание прекращают.

Все вещества, имеющие температуру вспышки в закрытом тигле ниже 61°С, относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ), которые, в свою очередь, подразделяются на:

• особо опасные (T всп ниже минус 18°С);
• постоянно опасные (T всп от минус 18°С до 23°С);
• опасные при повышенной температуре (T всп от 23°С до 61°С).

Пределы взрываемости

Температура вспышки нефтепродукта характеризует возможность этого нефтепродукта образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Смесь паров с воздухом становится взрывчатой, когда концентрация паров горючего в ней достигает определенных значений. В соответствии с этим различают нижний и верхний пределы взрываемости смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров нефтепродукта меньше нижнего предела взрываемости, взрыва не происходит, так как имеющийся избыток воздуха поглощает выделяющееся в исходной точке взрыва тепло и таким образом препятствует возгоранию остальных частей горючего. При концентрации паров горючего в воздухе выше верхнего предела взрыва не происходит из-за недостатка кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы взрываемости углеводородов можно определить соответственно по формулам:

В гомологическом ряду парафиновых углеводородов с повышением молекулярной массы как нижний, так и верхний пределы взрываемости понижаются, а интервал взрываемости сужается от 5-15% (об.) для метана до 1,2-7,5% (об.) для гексана. Ацетилен, оксид углерода и водород характеризуются самыми широкими интервалами взрываемости, поэтому они наиболее взрывоопасны.

С повышением температуры смеси интервал ее взрываемости слегка сужается. Так, при 17°С интервал взрываемости пентана равен 1,4-7,8% (об.), а при 100°С составляет 1,44-4,75% (об.). Присутствие в смеси инертных газов (азота, диоксида умерода и др.) также сужает интервал взрываемости. Увеличение давления приводит к повышению верхнего предела взрываемости.

Пределы взрываемости паров бинарных и более сложных смесей углеводородов можно определить по формуле:

ГОСТ ISO 2719-2013

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НЕФТЕПРОДУКТЫ

Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса

Petroleum products. Methods for determination of flash point in Pensky-Martens closed cup

МКС 75.080

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ" (ФГУП "ВНИЦСМВ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ОАО "ВНИИ НП"

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 ноября 2013 г. N 61-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97		Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Азербайджан		Азстандарт
Казахстан		Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия		Кыргызстандарт
Молдова		Молдова-Стандарт
Россия		Росстандарт
Украина		Минэкономразвития Украины

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 2719:2002* Determination of flash point - Pensky-Martens closed cup method (Определение температуры вспышки. Метод Пенски-Мартенса в закрытом тигле).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru . - Примечание изготовителя базы данных.

Настоящий стандарт разработан на основе ГОСТ Р ЕН ИСО 2719-2002 "Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса".

Стандарт ISO 2719:2002 разработан Комитетом ISO/TC 28 "Нефтепродукты и смазочные материалы".

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Степень соответствия - идентичная (IDT)

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 724-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 2719-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июнь 2014 г.


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет


Предупреждение - В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов обеспечения безопасности, связанных с его применением. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих правил по технике безопасности и охране здоровья, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

1 Область применения

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает два метода (А и В) определения температуры вспышки горючих жидкостей, жидкостей, содержащих суспендированные твердые вещества, жидкостей, склонных к образованию пленки на поверхности в условиях испытания, и других жидкостей в аппарате Пенски-Мартенса с закрытым тиглем. Методы распространяются на жидкости, температура вспышки которых выше 40 °С.

Примечание 1 - Обычно испытание технических керосинов с температурой вспышки выше 40 °С проводят по стандарту , но можно провести их испытания и по настоящему стандарту. Испытания неиспользованных смазочных масел обычно проводят по стандарту .

1.2 Метод А применяют для определения температуры вспышки лаков и красок, которые не образуют пленку на поверхности, товарных смазочных масел и других нефтепродуктов, для которых не пригоден метод В.

1.3 Метод В применяют для определения температуры вспышки остаточных жидких топлив, разжиженных битумов, отработанных смазочных масел, жидкостей, склонных к образованию пленки на поверхности; жидкостей, содержащих суспендированные твердые вещества, и высоковязких жидких продуктов, таких как растворы полимеров и клейкие вещества.

Примечание 2 - Для сравнения температур вспышки неиспользованных и отработанных смазочных масел в рамках программы исследований смазочных материалов можно провести испытания отработанных смазочных масел по методу А. Однако данные по прецизионности для таких продуктов установлены только для метода В.

1.4 Настоящий стандарт не распространяется на лаки на водной основе и жидкости, содержащие следы низкокипящих веществ.

Примечание 3 - Испытания лаков на водной основе проводят по стандарту . Жидкости, содержащие следы низкокипящих веществ, можно испытать по стандарту или стандарту .

Примечание 4 - Данные по прецизионности действительны только для интервалов температур вспышки, приведенных в разделе 13.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
_______________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ISO 1513:1992 Paints and varnishes - Examination and preparation of samples for testing (Лаки и краски. Проверка и приготовление образцов для испытания)

ISO 3170:2004 Petroleum liquids - Manual sampling (Нефтепродукты жидкие. Ручной отбор проб)

ISO 3171:1988 Petroleum liquids - Automatic pipeline sampling (Нефтепродукты жидкие. Автоматический отбор проб из трубопровода)

ISO 15528:2000 Paints, varnishes and raw materials for paints and varnishes - Sampling (Лаки, краски и сырье для лаков и красок. Отбор проб)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:

3.1 температура вспышки (flash point): Минимальная температура, при которой происходит воспламенение паров образца от пламени в установленных условиях испытания при барометрическом давлении 101,3 кПа, при этом пламя распространяется по всей поверхности образца.

4 Сущность метода

В испытательный тигель аппарата Пенски-Мартенса помещают испытуемый образец и нагревают таким образом, чтобы при непрерывном перемешивании происходило постоянное повышение температуры. Источник зажигания опускают через равномерные интервалы времени через отверстие в крышке тигля, одновременно с этим перемешивание прекращают. Самую низкую температуру, при которой источник зажигания вызывает возгорание паров испытуемого образца нефтепродукта, а пламя распространяется по поверхности жидкости, регистрируют как температуру вспышки при фактическом барометрическом давлении. Эту температуру с помощью уравнения приводят к стандартному атмосферному давлению.

5 Реактивы и материалы

5.1 Растворитель для удаления остатков образца из тигля и с крышки.

Примечание - Выбор растворителя зависит от растворимости остатка предварительно испытанного нефтепродукта. Для удаления маслянистых остатков можно использовать низкокипящие ароматические растворители (не содержащие бензол); для смолообразных остатков эффективными могут быть смеси растворителей, например толуол-ацетон-метанол.

5.2 Жидкости для проверки - см. приложение А.

6 Аппаратура

6.1 Аппарат Пенски-Мартенса для определения температуры вспышки в закрытом тигле (приложение В).

Если для испытания применяют автоматическое оборудование, следует убедиться, что полученные результаты находятся в пределах прецизионности настоящего метода и размеры испытательного тигля и крышки соответствуют техническим требованиям, приведенным в приложении В. Кроме того, следует убедиться, что выполнены все инструкции изготовителя по регулировке и эксплуатации при применении автоматического испытательного оборудования.

Примечание - В некоторых случаях при использовании электрического источника зажигания результаты могут отличаться от полученных при использовании запальника в качестве источника зажигания. Кроме того, применение электрических источников зажигания может привести к нестабильным результатам.


В спорных случаях арбитражным является ручное определение температуры вспышки с применением пламенного запала в качестве источника зажигания.

6.2 Термометры для низких, средних и высоких диапазонов температур, характеристики которых приведены в приложении С. Перед началом измерений выбирают термометр в соответствии с предполагаемой температурой вспышки.

Примечание - Можно использовать другие устройства для измерения температуры при условии, что они соответствуют требованиям точности и дают такие же показания, что и термометры, приведенные в приложении С.

6.3 Барометры с погрешностью до 0,1 кПа. Не следует применять барометры, предварительно откорректированные на давление над уровнем моря, которые используют на метеорологических станциях и в аэропортах.

6.4 Нагревательная баня или термостат, обеспечивающий поддержание температуры при нагревании образца с точностью ±5 °С. Термостат должен быть оснащен системой вентиляции и сконструирован таким образом, чтобы не вызывать воспламенение огнеопасных паров, которые могут образовываться при нагревании образца.

Рекомендуется конструкция термостата во взрывобезопасном исполнении.

7 Подготовка аппарата

7.1 Установка аппарата

Аппарат для определения температуры вспышки (6.1) устанавливают на ровной, устойчивой поверхности в помещении без сквозняка.

Примечание 1 - Если сквозняка невозможно избежать, аппарат защищают экраном со всех сторон.

Примечание 2 - Если испытуемые образцы выделяют ядовитые пары, испытательный аппарат должен быть установлен в вытяжном шкафу с регулируемым потоком отходящего воздуха. Поток отходящего воздуха регулируют таким образом, чтобы пары отводились, не создавая вихревых потоков воздуха над тиглем.

7.2 Очистка испытательного тигля

Испытательный тигель и крышку, включая комплектующие, моют соответствующим растворителем (5.1) для удаления любых следов смолы или остаточных продуктов, оставшихся от предыдущего испытания. Затем тигель сушат потоком чистого воздуха для полного удаления используемого растворителя.

7.3 Сборка испытательного аппарата

Тигель, крышку и другие детали проверяют на наличие повреждений или отложений. Аппарат собирают в соответствии с приложением В.

7.4 Проверка испытательного аппарата

7.4.1 Правильность работы испытательного аппарата проверяют не реже одного раза в год испытанием сертифицированного стандартного материала (CRM) по методу А. Полученный результат должен быть равен или отличаться от значения CRM не более чем , где - воспроизводимость метода (таблица 3).

Рекомендуется проводить более частые проверки, используя вторичные рабочие стандарты (SWS) (5.2).

В приложении А приведена рекомендуемая процедура для проверки испытательного аппарата с использованием CRM и SWS, а также приготовление SWS.

7.4.2 Значения, полученные во время проверки, не могут быть использованы ни для определения отклонения (смещения), ни для любой корректировки температур вспышки, впоследствии определяемых с использованием испытательного аппарата.

8 Отбор проб

8.1 Если не установлено иное, отбор проб проводят по ISO 15528, ISO 3170, ISO 3171 или эквивалентным национальным стандартам.

8.2 Пробу помещают в герметичные контейнеры, подходящие для отбираемого материала. Для обеспечения безопасности следует убедиться, что контейнер для пробы заполнен только на 85%-95% вместимости.

8.3 Пробы хранят в условиях, при которых потери от испарения и повышение давления минимальны. Следует избегать хранения проб при температуре выше 30 °С.

9 Подготовка образцов

9.1 Нефтепродукты

9.1.1 Отбор проб для испытания

Отбор проб для испытания проводят при температуре не менее чем на 28 °С ниже ожидаемой температуры вспышки. Если до испытания образец должен находиться на хранении, следует убедиться, что контейнер заполнен более чем на 50% его вместимости (примечание к 10.1).

9.1.2 Пробы, содержащие нерастворенную воду

Если проба содержит нерастворенную воду, перед перемешиванием ее следует отделить от воды.

Присутствие воды может влиять на результаты определения температуры вспышки. Для некоторых жидких топлив и смазочных масел пробу не всегда можно отделить от свободной воды. В таких случаях вода должна быть физически отделена от пробы нефтепродукта или, если это невозможно, испытание пробы проводят по стандарту .

9.1.3 Пробы жидкие при температуре окружающей среды

Перед отбором пробы для испытания образец перемешивают вручную осторожным встряхиванием, следя за тем, чтобы минимизировать потери низкокипящих компонентов, а далее действуют в соответствии с разделом 10.

9.1.4 Пробы полутвердые или твердые при температуре окружающей среды

Контейнер с пробой нагревают в нагревательной бане или термостате (6.4) в течение 30 мин при температуре (30±5) °С или при более высокой температуре, не превышающей ожидаемую температуру вспышки на 28 °С. Если проба не становится полностью жидкой через 30 мин, то ее предварительное нагревание продолжают по мере необходимости дополнительными периодами по 30 мин. Следует избегать перегрева пробы, что может привести к потере низкокипящих компонентов. Далее после осторожного перемешивания поступают в соответствии с разделом 10.

9.2 Краски и лаки

Подготовку проб проводят по ISO 1513.

10 Проведение испытания

10.1 Общие положения

Примечание - Результаты определения температуры вспышки могут быть искажены, если контейнер заполнен пробой менее чем на 50% его вместимости.


Следует быть внимательным при испытании образцов мазута, содержащих значительное количество воды, так как нагревание таких образцов может вызвать их вспенивание и выброс из испытательного тигля.

10.2 Метод А

10.2.1 По барометру (6.3) записывают давление окружающей среды около аппарата во время испытания.

Примечание - Нет необходимости корректировать давление окружающей среды на 0 °С, хотя некоторые барометры выполняют эту корректировку автоматически.

10.2.2 Испытательный тигель заполняют образцом (7.3) до метки. Тигель закрывают крышкой и помещают в нагревательную камеру. Убеждаются, что он расположен нормально и запирающий механизм зафиксирован, затем помещают термометр (6.2). Зажигают запальное пламя и регулируют, чтобы его диаметр был в пределах от 3 до 4 мм, или включают альтернативный источник запального пламени. Зажигают нагревательное пламя (нагревательную горелку) или включают электрический нагреватель и нагревают с такой скоростью, чтобы температура испытуемого образца, фиксируемая термометром, повышалась на 5 °С - 6 °С в минуту; эту скорость нагревания поддерживают в течение всего испытания.

Перемешивают испытуемый образец сверху вниз со скоростью от 90 до 120 об/мин.

10.2.3 Если ожидаемая температура вспышки испытуемого образца не выше 110 °С, первое испытание пламенем проводят при достижении температуры испытуемой пробы на (23±5) °С ниже ожидаемой температуры вспышки и далее с интервалами 1 °С. Перемешивание прерывают и проводят зажигание, запуская механизм, расположенный на крышке, который управляет заслонкой и запальным устройством таким образом, что пламя опускается в паровое пространство тигля в течение 0,5 с, остается в нижнем положении 1 с и быстро возвращается в верхнее положение.

10.2.4 Если ожидаемая температура вспышки выше 110 °С, первое испытание пламенем проводят при достижении температуры испытуемого образца на (23±5) °С ниже ожидаемой температуры вспышки и далее с интервалами 2 °С. Перемешивание прерывают и проводят зажигание, запуская расположенный на крышке механизм, который управляет заслонкой и зажигательным устройством таким образом, что пламя опускается в паровое пространство тигля в течение 0,5 с, остается в нижнем положении 1 с и быстро возвращается в верхнее положение.

10.2.5 Если температура вспышки испытуемого продукта неизвестна, то проводят предварительное испытание при подходящей исходной температуре. Первое поджигание проводят при температуре на 5 °С выше исходной температуры, затем действуют в соответствии с процедурой, приведенной в 10.2.3 или 10.2.4.

10.2.6 В качестве наблюдаемой температуры вспышки записывают температуру испытуемого образца по показанию термометра в то время, когда пламя запального устройства вызывает четко выраженную вспышку внутри испытательного тигля.

Температуру вспышки не следует путать с голубоватым ореолом, который иногда окружает источник зажигания перед тем, как он вызывает вспышку.

10.2.7 Если температура, при которой наблюдается вспышка, отличается менее чем на 18 °С и более чем на 28 °С от температуры, при которой было проведено первое применение источника зажигания, результат считают недействительным. В этом случае испытание повторяют с другой порцией образца, а температуру, при которой зажигательное устройство вводят впервые, подбирают таким образом, чтобы был получен достоверный результат, следовательно, температура вспышки должна быть на18 °С - 28 °С выше температуры, при которой проводилось первое испытание пламенем.

10.3 Метод В

10.3.1 Записывают давление окружающей среды по барометру (6.3) вблизи аппарата во время испытания (см. примечание к 10.2.1).

10.3.2 Помещают испытуемый образец в испытательный тигель (7.3) до метки. Тигель закрывают крышкой и помещают в нагревательную камеру. Убеждаются, что он расположен нормально и зафиксирован, и затем вставляют термометр (6.2). Зажигают пламя и устанавливают диаметр запального пламени в пределах от 3 до 4 мм либо включают альтернативный источник зажигания. Затем осуществляют нагревание, поджигая нагревательное пламя или включая электрический нагреватель, чтобы температура испытуемого образца, фиксируемая термометром, поднималась со скоростью от 1 °С до 1,5 °С в минуту; эту скорость нагревания сохраняют во время всего испытания. Испытуемый образец перемешивают сверху вниз со скоростью (250±10) об./мин.

10.3.3 Выполняют испытание согласно 10.2.3-10.2.7, за исключением требований по скорости нагревания и скорости перемешивания, приведенных в 10.3.2.

11 Вычисления

11.1 Пересчет показаний барометрического давления

Если барометрическое давление измерено в единицах, отличных от килопаскалей, то его пересчитывают по одному из следующих выражений:

значение в гектопаскалях0,1 = значение в килопаскалях;

значение в миллибарах0,1 = значение в килопаскалях;

значение в миллиметрах ртутного столба1,333 = значение в килопаскалях.

11.2 Пересчет наблюдаемой температуры вспышки на стандартное атмосферное давление

Температуру вспышки , с поправкой на стандартное атмосферное давление 101,3 кПа, рассчитывают по формуле

где - температура вспышки при барометрическом давлении окружающей среды, °С;

- барометрическое давление окружающей среды, кПа.

Примечание - Эта формула действительна только для барометрического давления в диапазоне от 98,0 до 104,7 кПа.

12 Обработка результатов

Записывают температуру вспышки с поправкой на стандартное атмосферное давление, округляя до 0,5 °С.

13 Прецизионность

13.1 Общие положения

Прецизионность, определенная статистической оценкой результатов межлабораторных испытаний по стандарту , приведена в 13.2 и 13.3.

13.2 Повторяемость (сходимость)

Расхождение между двумя результатами испытаний, полученными одним оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных условиях на идентичном испытуемом материале при нормальном и правильном выполнении метода испытания в течение длительного времени, может превышать значения, приведенные в таблицах 1 и 2, только в одном случае из двадцати.

Таблица 1 - Повторяемость для метода А

В градусах Цельсия

Материал (нефтепродукт)	Диапазон температуры вспышки	Повторяемость
Краски и лаки
	От 40 до 250 включ.

Таблица 2 - Повторяемость для метода В

В градусах Цельсия

Материал (нефтепродукт)	Диапазон температуры вспышки	Повторяемость
	От 40 до 110
Отработанные смазочные масла	От 170 до 210
Жидкости, склонные к образованию пленки на поверхности; жидкости с суспендированными твердыми материалами; высоковязкие продукты
Данные, полученные для одного образца дизельного моторного топлива, испытанного в 20 лабораториях. Данные по прецизионности были определены Комитетом ASTM D-1.

13.3 Воспроизводимость

Расхождение между двумя независимыми результатами испытаний, полученными разными операторами, работающими в разных лабораториях, на идентичном испытуемом материале при нормальном и правильном выполнении метода испытаний в течение длительного времени, может превышать значения, приведенные в таблицах 3 и 4, только в одном случае из двадцати.

Таблица 3 - Воспроизводимость для метода А

В градусах Цельсия

Материал (нефтепродукт)	Диапазон температуры вспышки	Воспроизводимость
Краски и лаки
Дистилляты и свежие смазочные масла	От 40 до 250
Среднеарифметическое значение сравниваемых результатов испытания.

Таблица 4 - Воспроизводимость для метода В

В градусах Цельсия

Материал (нефтепродукт)	Диапазон температуры вспышки	Воспроизводимость
Остаточные топлива и разжиженные битумы	От 40 до 110
Отработанные смазочные масла	От 170 до 210
Жидкости, склонные к образованию поверхностной пленки; жидкости с суспендированными твердыми веществами; высоковязкие продукты
Данные получены для одного образца дизельного моторного топлива, испытанного в 20 лабораториях. Прецизионность установлена Комитетом ASTM D-1.

14 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать:

а) обозначение настоящего стандарта и примененную процедуру;

b) тип и полную идентификацию испытуемого образца;

c) температуру предварительного подогрева и время подогрева, если он применялся (9.1.4);

d) барометрическое давление вблизи испытательного аппарата (10.2.1 и 10.3.1);

e) результат испытания (раздел 12);

f) любое отклонение от установленной процедуры испытания;

g) дату проведения испытания.

Приложение А (справочное). Проверка аппарата

Приложение А
(справочное)

А.1 Общие положения

В настоящем приложении изложены процедура приготовления вторичных рабочих стандартов (SWS) и метод для контрольной проверки с использованием SWS и сертифицированного стандартного материала (CRM).

Функционирование аппарата (ручного или автоматического) следует регулярно проверять с использованием CRM, приготовленного по стандартам и , или SWS, приготовленных в соответствии с одной из процедур, приведенных в А.2.2. Функционирование аппарата должно быть оценено по стандартам и .

Оценка результата испытания проводится с 95%-ной доверительной вероятностью.

А.2 Стандарты для контрольной проверки

А.2.1 CRM - стабильный индивидуальный углеводород или другое стабильное вещество, температура вспышки которого определена по стандартам и в ходе специальных межлабораторных испытаний по определению сертифицированного значения, характерного для настоящего метода.

А.2.2 SWS - стабильный нефтепродукт или индивидуальный углеводород, или другое стабильное вещество, температура вспышки которого была определена:

а) испытанием представительных образцов не менее трех раз, с использованием аппаратуры, которая предварительно была проверена с использованием CRM, с последующим статистическим анализом полученных результатов, исключая любые выпадающие из них результаты и вычисляя среднеарифметическое значение полученных результатов;

b) проведением межлабораторной программы испытаний по настоящему методу, в которой принимают участие не менее трех лабораторий, выполняющих параллельные испытания представительных образцов. Окончательное значение температуры вспышки должно быть вычислено после проведения статистического анализа результатов, полученных при межлабораторных испытаниях.

SWS хранят в контейнерах, позволяющих сохранить их чистоту, защищенных от прямых солнечных лучей, при температуре не выше 10 °С.

А.3 Проведение испытаний

А.3.1 Выбирают CRM или SWS, температура вспышки которых попадает в диапазон температур, определенный с использованием рассматриваемого аппарата.

CRM и SWS выбирают таким образом, чтобы их температура вспышки находилась в пределах интервала, измеренного с помощью прибора. Приблизительные значения температуры вспышки приведены в таблице А.1.


Таблица А.1 - Приблизительные значения температуры вспышки углеводородов в закрытом тигле

Углеводород	Номинальная температура вспышки, °С
Ундекан
Додекан
Тетрадекан
Гексадекан

Для того чтобы охватить по возможности большую часть используемого диапазона температур, рекомендуется применять два CRM или SWS. Кроме того, рекомендуется провести повторные испытания с применением аликвот CRM или SWS.

А.3.2 Для новой аппаратуры и не менее одного раза в год для работающей аппаратуры выполняют контрольные проверки по 10.2 с использованием CRM (А.2.1).

А.3.3 При промежуточной проверке по 10.2 для контроля используют SWS (А.2.2).

А.3.4 Полученные результаты корректируют на барометрическое давление в соответствии с 11.2. В окончательный отчет записывают откорректированный результат с точностью до 0,1 °С.

А.4 Обработка результатов испытаний

А.4.1 Общая информация

Сравнивают откорректированный результат с сертифицированным значением температуры вспышки CRM или известной температурой вспышки SWS.

В формулах, приведенных в А.4.1.1 и А.4.1.2, предусмотрено, что воспроизводимость была оценена по стандарту , а сертифицированное значение температуры вспышки CRM или заданное значение температуры вспышки SWS было определено с использованием процедур по руководству , и его неопределенность мала по сравнению со стандартным отклонением настоящего метода испытания и, следовательно, мала по сравнению со значением воспроизводимости настоящего метода испытания.

А.4.1.1 Единичное испытание

Для единичного испытания, проведенного с использованием CRM или SWS, разность между единичным результатом и сертифицированным значением температуры вспышки CRM или обозначенным значением температуры вспышки SWS должна находиться в пределах следующего допуска

где - результат испытания;

- воспроизводимость настоящего метода испытания.

А.4.1.2 Многократные испытания

Если ряд повторных испытаний проведен с использованием CRM или SWS, разность между средним значением результатов и сертифицированным значением CRM или обозначенным значением SWS должна находиться в пределах следующего допуска

где - среднеарифметическое значение результатов испытания;

Сертифицированное значение температуры вспышки CRM или обозначенное значение температуры вспышки SWS;

- рассчитывают по формуле

где - повторяемость настоящего метода испытания;

Количество повторных испытаний, выполненных с использованием CRM или SWS.

А.4.2 Если результат испытания находится в пределах установленного допуска, это должно быть записано.

А.4.3 Если результат испытания находится вне пределов требуемого допуска, а для контрольной проверки аппаратуры был использован SWS, это записывают и повторяют испытание с использованием CRM. Если в этом случае результат испытания находится в пределах установленного допуска, это также записывают.

А.4.4 Если результат испытания все еще находится вне пределов требуемого допуска, проверяют испытательную аппаратуру и убеждаются в том, что она соответствует требованиям спецификации. Если не установлены очевидные несоответствия, выполняют еще одну контрольную проверку с использованием CRM. Если результат испытания находится в пределах установленного допуска, это записывают. Если результат испытания все еще находится вне пределов требуемого допуска, то аппаратуру отправляют изготовителю для тщательной проверки.

Приложение В (обязательное). Аппарат Пенски-Мартенса с закрытым тиглем

Приложение В
(обязательное)

В.1 Общая информация

В настоящем приложении приведено описание аппарата, работающего в ручном режиме, нагреваемого газом или электронагревателем и оснащенного источником зажигания с применением пламени. Аппарат состоит из испытательного тигля, крышки со вспомогательным приспособлением и нагревательной камеры, представленных в разделах В.2-В.4. На рисунке В.1 приведен типичный аппарат c газовым нагревателем.

1 - ручка (не обязательна); 2 - передняя часть; 3 - запальник; 4 - обогреватель: газовая горелка или электроэлемент (на рисунке приведена горелка); 5 - металлическая стенка воздушной бани, окружающей тигель, толщиной не менее 6,5 мм; 6 - нагревательная камера; 7 - воздушная баня; 8 - колпак; 9 - крышка; 10 - зажигательное устройство; 11 - гибкий вал; 12 - рукоятка, приводящая в движение заслонку; 13 - термометр; 14 - втулка диаметром не более 9,5 мм; 15 - тигель; 16 - заслонка; 17 - воздушный зазор

Примечание - Крышка устанавливается поворотом влево или вправо.

Рисунок В.1 - Аппарат Пенски-Мартенса с закрытым тиглем с газовым нагревателем

В.2 Испытательный тигель

Испытательный тигель из латуни или другого нержавеющего металла с аналогичной теплопроводностью, форма и размеры которого должны соответствовать приведенным на рисунке В.2. Фланец должен быть оснащен приспособлениями для фиксации положения тигля в нагревательной камере. Ручка, прикрепленная к фланцу тигля, является желательным приспособлением. Она не должна быть настолько тяжелой, чтобы опрокидывать тигель.

1 - метка наполнения

Рисунок В.2 - Испытательный тигель

В.3 Крышка с комплектующими

В.3.1 Крышка должна включать нижеперечисленные элементы.

В.3.2 Крышка из латуни или другого нержавеющего металла аналогичной проводимости, имеющая бортик, выступающий вниз почти до фланца тигля, как показано на рисунке В.3. Зазор между бортиком и наружной поверхностью тигля не должен превышать 0,36 мм в диаметре. Необходимо предусмотреть установочное или запорное устройство или и то, и другое, соединяющееся с соответствующим приспособлением на тигле. В крышке имеются три отверстия А, В и С, показанные на рисунке В.3. Верхний край тигля должен плотно соприкасаться с внутренней поверхностью крышки по всей ее окружности.

Рисунок В.3 - Крышка

Рисунок В.3 - Крышка

В.3.3 Заслонка из латуни толщиной приблизительно 2,4 мм, перемещающаяся в плоскости верхней поверхности крышки, как показано на рисунке В.4. Заслонка должна иметь такую форму и быть установлена таким образом, чтобы она поворачивалась в горизонтальной плоскости на оси в центре крышки между двумя упорами, при этом, когда она находится в одном крайнем положении, отверстия в крышке А, В и С должны быть полностью закрыты, а когда она находится в другом крайнем положении, эти отверстия должны быть полностью открыты. Заслонка приводится в действие пружинным механизмом, сконструированным таким образом, что в неработающем состоянии заслонка точно закрывает все три отверстия. Если заслонка переводится в другое крайнее положение, три отверстия в крышке должны быть полностью открыты, а наконечник устройства для зажигания (В.3.4) должен быть полностью опущен.

а - край тигля должен соприкасаться с поверхностью крышки по всей окружности, b - зазор, равный не более 0,36 мм

1 - мешалка; 2 - испытательный тигель; 3 - заслонка; 4 - устройство для поджигания испытуемого образца; 5 - термометр; 6 - адаптер (переходная муфта); 7 - крышка

Рисунок В.4 - Тигель с крышкой

В.3.4 Устройство для зажигания, которое должно иметь наконечник с отверстием диаметром от 0,7 до 0,8 мм (см. рисунок В.4). Наконечник должен быть изготовлен из нержавеющей стали или другого подходящего материала. Устройство для зажигания должно быть оснащено перемещающим механизмом, который при "открытом" положении заслонки опускает наконечник таким образом, что центр его отверстия располагается между плоскостями верхней и нижней поверхностей крышки, в точке на радиусе, проходящем через центр самого большого отверстия А (рисунок В.3).

Примечание - В хорошо просматриваемом месте крышки может быть закреплен изготовленный из подходящего материала шарик-шаблон, размеры которого соответствуют размерам испытательного пламени (от 3 до 4 мм).

В.3.5 Запальник для автоматического зажигания испытательного пламени. Наконечник запальника должен иметь отверстие диаметром от 0,7 до 0,8 мм.

В.3.6 Перемешивающее устройство, смонтированное в центре крышки (рисунок В.4), имеющее две двухлопастные металлические крыльчатки. Нижняя крыльчатка должна иметь приблизительно 38 мм между кончиками лопастей, каждая из двух ее лопастей должна иметь ширину 8 мм и быть установлена под углом 45°. Верхняя крыльчатка должна иметь приблизительно 19 мм между кончиками лопастей, каждая из двух ее лопастей должна иметь ширину 8 мм и быть установлена под углом 45°. Обе крыльчатки располагаются на валу мешалки таким образом, что если смотреть снизу, то лопасти одной крыльчатки располагаются на направлениях 0° и 180°, а лопасти другой - на направлениях 90° и 270°.

Примечание - Вал мешалки соединяют с двигателем с использованием гибкого вала или соответствующего комплекта шкивов, при этом перемешивание должно осуществляться сверху вниз.

В.4 Нагревательная камера и колпак

Тепло подводят к испытательному тиглю с помощью специальной нагревательной камеры, которая эквивалентна воздушной бане. Нагревательная камера должна состоять из воздушной бани и колпака, на который опирается фланец испытательного тигля.

Внутреннее пространство воздушной бани должно иметь цилиндрическую форму и соответствовать размерам, приведенным на рисунке В.1. Металлический корпус воздушной бани должен нагреваться газовым пламенем или наружным электронагревателем, или элементом электросопротивления. В любом случае наружная поверхность корпуса воздушной бани не должна деформироваться при температурах, которым она будет подвергаться во время испытаний.

Если воздушная баня нагревается газовым пламенем или металлическим электрообогревателем, то она должна быть сконструирована таким образом, чтобы температура дна и стенок нагреваемой конструкции была приблизительно одинаковой. Для этого толщина дна и стенок должна быть не менее 6 мм. Если воздушная баня нагревается газовым пламенем, то конструкция корпуса должна быть такой, чтобы продукты сгорания не могли подниматься вверх и контактировать с испытательным тиглем.

Если воздушная баня оснащена элементом электросопротивления, то он должен быть сконструирован таким образом, чтобы все части внутренней поверхности воздушной бани нагревались равномерно. Стенки и дно воздушной бани должны иметь толщину не менее 6 мм.

Верхний металлический колпак должен быть установлен так, чтобы между ним и воздушной баней был воздушный зазор. Колпак должен быть прикреплен к воздушной бане тремя болтами с использованием распорных втулок. Втулки должны быть выполнены так, чтобы обеспечить воздушный зазор (4,8±0,2) мм, а их диаметр не должен быть более 9,5 мм.

Приложение С (обязательное). Требования к термометрам

Приложение С
(обязательное)

Таблица С.1 - Требования к термометрам

Параметр	Низкое значение температуры	Среднее значение температуры	Высокое значение температуры
Диапазон, °С	От -5 до +100	От 20 до 150	От 90 до 370
Глубина погружения, мм
Градуировки:
цена деления, °С
длинная линия у каждого деления, °С
Оцифровка у каждого деления, °С
Погрешность шкалы, °С, не более			1 - до 260 °С 2 - св. 260 °С
Расширительный резервуар допускает нагревание до, °С
Общая длина, мм	От 282 до 295	От 282 до 295	От 282 до 295
Внешний диаметр капилляра, мм
Длина резервуара, мм
Диаметр резервуара, мм		Не менее 5,5 и не более наружного диаметра капилляра	Не менее 5,5 и не более наружного диаметра капилляра
Расстояние от основания резервуара до начала шкалы, мм, при	0 °С: от 85 до 95	20 °С: от 85 до 95	90 °С: от 80 до 90
Длина градуировки, мм	От 140 до 175	От 140 до 180	От 145 до 180
Расширение внешнего диаметра капилляра:
диаметр, мм	От 7,5 до 8,5	От 7,5 до 8,5	От 7,5 до 8,5
длина, мм	От 2,5 до 5,0	От 2,5 до 5,0	От 2,5 до 5,0
расстояние от основания расширения до основания резервуара, мм
Примечания 1 Указанным выше требованиям соответствуют термометры типа IP 15C/ASTM 9С, IP 16C/ASTM 10С, IP 101 С и ASTM 88C. 2 Приложение D содержит описание адаптера для низкотемпературных термометров.

Приложение D (справочное). Адаптеры для низкотемпературных термометров

Приложение D
(справочное)

D.1 Общие положения

Низкотемпературные термометры иногда оснащены металлической манжетой с установочным кольцом для испытательного тигля Тага (стандарт ). Для применения в установочном кольце большего диаметра аппарата Пенски-Мартенса можно использовать адаптер (переходную муфту) (рисунок D.1).

___________________

Или эквивалентный.

В соответствии с диаметром расширения внешнего диаметра капилляра.

Прорезь.

1 - зажимная гайка; 2, 4 - уплотнительные кольца (мягкий алюминий); 3 - манжета; 5 - адаптер (переходная муфта)

Рисунок D.1 - Размеры адаптера (переходной муфты) для термометра, уплотнительных колец и манжеты

D.2 Контрольный шаблон

Длину расширения внешнего диаметра капилляра и расстояние от основания расширения до основания шарика термометра можно измерить контрольным шаблоном, приведенным на рисунке D.2.

Рисунок D.2 - Контрольный шаблон для проверки расширения внешнего диаметра капилляра термометра

Библиография

	ISO Guide 33:1989	Uses if certified reference materials (Руководство по использованию стандартных образцов)
	ISO Guide 34:2000	General requirements for the competence of reference material producers (Общие требования к компетенции изготовителей стандартных образцов)
	ISO Guide 35:1989	Certification of reference materials - General and statistical principles (Руководство сертификации стандартных образцов. Общие и статистические принципы)
		Determination of flash point - Closed cup equilibrium method (Определение температуры вспышки. Метод в закрытом тигле в равновесных условиях)
	ISO 2592:2000	Determination of flash and fire points - Cleveland open cup method (Определение температуры вспышки и воспламенения. Метод Кливленда в закрытом тигле)
		Determination of flash point- Rapid equilibrium closed cup method (Определение температуры вспышки. Экспресс-метод в закрытом тигле)
	ISO 4259:1992	Petroleum products - Determination and application of precision data in relation to methods of test (Нефтепродукты. Определение и применение прецизионности методов испытания)
	ISO 13736:1997	Petroleum products and other liquids - Determination of flash point - Abel closed cup method (Нефтепродукты и другие жидкости. Определение температуры вспышки. Метод Абеля в закрытом тигле)
	ASTM D 56-10	Standard test method for flash point by Tag closed tester (Стандартный метод определения температуры вспышки в закрытом тигле Тага)

Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам

Приложение ДА
(справочное)

Таблица ДА.1

Обозначение и наименование международного стандарта	Степень соответствия	Обозначение и наименование межгосударственного стандарта
ISO 1513:1992 Лаки и краски. Проверка и приготовление образцов для испытания ISO 3171:1988 Нефтепродукты жидкие. Автоматический отбор проб из трубопровода* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

УДК 665.71:006.354 МКС 75.080 IDT

Ключевые слова: нефтепродукты, методы определения, температура вспышки, закрытый тигель Пенски-Мартенса

____________________________________________________________________

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014

Введение

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность вырабатывает самые разнообразные продукты: газообразное и жидкое топливо, смазочные и специальные масла, битумы, парафин, ароматические углеводороды, и многие другие технические и химические продукты. Требования ко всем этим продуктам разнообразны и диктуются изменяющимися условиями применения и эксплуатации того или иного нефтепродукта.

Основная задача технического анализа – наиболее полно и четко охарактеризовать необходимые химические, физические и эксплуатационные свойства конечных продуктов производства с учетом особенностей их назначения и применения.

В техническом анализе разнообразных продуктов применяются следующие способы, методы и приемы исследования: химические – использующие классические приемы качественного и количественного анализа, физические – определение плотности, температуры застывания, пенетрация, перегонка и др., физико-химические – спектроскопия, газовая и жидкостная хроматография, специальные – определение различных эксплуатационных свойств или состава анализируемого продукта. К этой группе относят методы определения свойств нефтепродуктов: октановое число, цетановое число, химической стабильности топлив и масел и др.

Целью изучения курса технического анализа нефтепродуктов является получение четких представлений о том, какие физико-химические и специальные показатели характеризуют тот или иной продукт.

Методические указания состоят из двух частей:

- первая часть включает следующие лабораторные работы: определение температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом тигле, определение температуры вспышки нефтепродуктов в открытом тигле, определение давления насыщенных паров нефтепродуктов, определение фракционного состава нефтей, анализ нефтяных битумов, определение содержания минеральных примесей в нефтях.

- вторая часть включает следующие лабораторные работы: определение низкотемпературных свойств нефтепродуктов, определение кислотного числа нефтепродуктов, определение содержания ароматических углеводородов в нефтепродуктах, определение кинематической вязкости нефтепродуктов, определение условной вязкости нефтепродуктов, определение содержания серы и серосодержащих соединений, определение плотности нефтепродуктов, определение высоты некоптящего пламени нефтепродуктов.

Лабораторная работа № 1

В закрытом тигле

Температурой вспышки .

Методика определения температуры вспышки в закрытом тигле

Испытуемые нефтепродукты по заданию преподавателя.

Прибор состоит из металлического закрытого тигля 1,который помещается в чугунную ванну 2,а последняя в свою очередь окружена латунной рубашкой 3 (см. рис.1).Такое устройство предохраняет ванну от излишнего излучения тепла. Тигель с внутренней стороны имеет метку для указания уровня налива испытуемой жидкости. Крышка тигля снабжена заслонкой с двумя отверстиями, гнездом для термометра, зажигательным приспособлением 4,пружинным рычагом 6и мешалкой 5с гибкой передачей. Поворотом пружинного рычага открываются заслонки и наклоняется в паровое пространство тигля зажигательное приспособление. Нагрев осуществляется газовой горелкой или электрической спиралью.

Рис.1. Прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле: 1-тигль, 2-чугунная ванна, 3-латунная рубашка, 4-зажигательное устройство, 5-перемешивающее устройство, 6-пружинный рычаг.

Перед определением прибор устанавливают в помещении, где отсутствует резкое движение воздуха. Снимают с прибора термометр, крышку с мешалкой и вынимают тигель. Эти части, соприкасающиеся с нефтепродуктом, тщательно промывают керосином или бензином и сушат. Испытуемый нефтепродукт наливают в тигель до метки, устанавливают его на место и закрывают крышкой. В крышке укрепляют термометр, проверяют, работает ли мешалка, пружинный рычаг и зажигают фитиль зажигательного устройства.

С помощью электрической спирали при постоянном перемешивании нагревают прибор, повышая температуру на 5 - 8°С/мин для продукта с температурой вспышки от 30 до 150°С и на 10 - 12°С/мин для продукта с температурой вспышки выше 150°С. За 30°С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагревания уменьшают до 2°С/мин. Когда нефтепродукт нагреется до температуры на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки, проводят испытание на вспыхивание через 1°С для продуктов с температурой вспышки до 150 °С и через 2°С для продуктов с температурой вспышки выше 150 о С. Для этого на 1с поворачивают пружинный рычаг и наблюдают за появлением синего быстро исчезающего пламени над поверхностью нефтепродукта. Отмечаемую при этом температуру фиксируют как температуру вспышки.

Получив первую вспышку, нагревание продолжают и через 1-2 о С повторяют зажигание. Если вспышки не происходит, испытание считают неправильным и повторяют его снова со свежей порцией нефтепродукта.

Если испытанию подвергается неизвестный нефтепродукт, то в этом случае нагревание ведут со скоростью 4 о С/мин при постоянном помешивании. Через каждые 4 о С проводят испытание на вспыхивание. Определив ориентировочную температуру вспышки, повторяют испытание со свежей порцией нефтепродукта по описанной выше методике. Расхождение между параллельными определениями при температуре вспышки до 50°С не должно превышать 1°С, выше 50°С - 2 о С.

Результаты работы представить в виде таблицы и вывода:

В выводе сопоставить полученные значения температур вспышки нефтепродуктов со значениями в соответствии с ГОСТ.

Лабораторная работа № 2

Определение температуры вспышки нефтепродуктов

В открытом тигле

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность любых нефтепродуктов. Впервые ее начали определять для керосинов, чтобы обнаружить в них примесь бензина, которая приводила к взрывам во время горения керосина. В настоящее время температура вспышки является нормируемым показателем смазочных масел, дизельных и котельных топлив, а также реактивных топлив Т-1, ТС-1, осветительных и тракторных керосинов и бензинов-растворителей. По температуре вспышки можно составить представление о характере углеводородов, входящих в его состав, а также о наличии примесей легко испаряющихся компонентов. Высококипящие углеводороды повышают температуру вспышки и, на­оборот, низкокипящие снижаютее. На температуру вспышки некоторое влияние оказывают атмосфер­ное давление и влажность воздуха. Чем выше атмосферное давление, тем выше и температура вспышки. Повышенная влажность воздуха увеличивает температуру вспыш­ки, таккак при этом в паро-воздушной смеси парциальное давление воздуха уменьшается за счет присутствия водяных паров.

Определение температуры вспышки нефтепродуктов необходимо проводить в вытяжном шкафу, так как они разлагается с выделением газообразных продуктов. В вытяжном шкафу не следует плотно закрывать дверцы, а держать их на рекомендуемом преподавателем уровне.Разрешается наблюдать за процессом только через стекло шкафа.

Похожая информация.

5.2. Пожарная и взрывная опасность нефтепродуктов

Пожарная опасность топлива определяется его огнеопасностью и взрывоопасностью . Пожарная опасность характеризуется следующими показателями качества: температурой вспышки, температурой воспламенения и самовоспламенения, предельной концентрацией смеси паров топлива с воздухом, в пределах которой смесь взрывоопасна (верхний и нижний пределы).

Температурой вспышки нефтепродукта называется минимальная температура, при нагревании до которой над поверхностью образуются смесь его паров и воздуха, способная вспыхивать при поднесении открытого пламени (например, огня спички). Она зависит от фракционного состава топлива. Эта температура тем ниже, чем больше в топливе низкокипящих углеводородов и выше давление насыщенных паров. В таблице 5.2 представлены температуры вспышек различных топливосмазывающих материалов. Следует отметить, что любой вид жидкого топлива способен гореть, если он превращен из жидкой фазы в газообразную (путем нагрева) и перемешан с воздухом (кислородом).

Бензин – наиболее опасное жидкое топливо в плане пожарной опасности. Его пары могут вспыхнуть от пламени даже при температуре минус 40 о С. По этой причине температура вспышки бензина не регламентируется ГОСТом.

Температура воспламенения (горения) – это минимальная температура топлива, при которой горючая смесь топлива с воздухом вспыхивает от постороннего источника пламени и продолжает гореть вследствие испарения топлива. Температура воспламенения больше температуры вспышки на 5 – 10 °С.

Температура самовоспламенения – это температура, при которой пары нагретого топлива, смешанные с воздухом, воспламеняются самостоятельно без постороннего источника пламени. Примерно можно считать, что температура самовоспламенения для дизельных топлив, бензинов и газов, соответственно, 250 – 300; 400 – 500; 600 – 700 °С.

Температура вспышки и воспламенения характеризуетпожарную опасность топлива, а температура самовоспламенения – способность топливасамостоятельно воспламеняться в цилиндре дизеля и использоваться в качестве топлива.

В стандартахтемпературу вспышки нормируют для ограничения в нефтепродуктах количества фракций с более высоким давлением насыщенных паров. Этот показатель служит в основном для оценки пожарной опасности и потерь на испарение, что весьма важно для правильной организации применения и хранения нефтепродуктов.

Верхний инижний пределы воспламенения газов, паров топлива в воздухе – значения граничных концентраций в области воспламенения. Значения этих пределов используют при расчёте предельно допустимой взрывоопасной концентрации паров топлива и газов в воздухе при работе с применением огня или искрообразующего инструмента.

Таблица 5.2

Температура вспышки нефтепродуктов, 0 С

	Температура вспышки в закрытом тигле		Температура в открытом тигле
Бензин автомобильный Дизельное		Моторное Моторное загущ. Цилиндровое Индустриальное

В таблице 5.3 приведены показатели пожарной и взрывной опасности бензина, дизельного топлива и моторного масла и сжиженного газового топлива.

Таблица 5.3

Показатели пожарной и взрывной опасности нефтепродуктов

Нефтепродукт	Температура самовоспламенения, °С	Температурный предел взрываемости насыщенных паров в воздухе, °С		Объемная доля предела взрываемых паров В воздухе, %
		Верхний	Нижний	Верхнего	Нижнего
Бензины	300 – 480	– 5	– 40		0,75
Дизельное топливо зимнее	240 – 345	120,0	70,0	–	0,61
Масло моторное	340,0	190,0	150,0	–	–
Пары сжиженных газов	–	–	–

В таблице 5.4 приведены физико-химические свойства газообразных топлив, влияющих на взрывную и пожарную опасность (параметры бензина Аи-80 даны для сравнения) .

Таблица 5.4

Параметры газообразных топлив

Параметры	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Бензин
1. Молекулярная формула	СН 4	С 2 Н 6	С 3 Н 8	С 4 Н 10	Смесь
2. Относительная плотность газовой фазы по воздуху	0,55	1,05	1,56		3,78
3. Критическое давление (абсолютное), МПа	4, 58	4,88	4,20		–
4. Температура кипения при давлении 100 кПа, °С	Минус	Минус	Минус	Минус	Плюс 35-180
5.Температура самовоспламенения, °С	680–750	508–605	510–580	475–510	470–530
6. Критическая температура, °С	– 82				–
7. Плотность жидкой фазы, кг/м 3 , при 15 °С			580
8. Пределы воспламенения объемные, в %: нижний, Верхний		12,5
9. Коэффициент избытка воздуха, соответствующий нижнему и верхнему пределу воспламеняемости	0,65	1,82 0,42		1,67	1,18 0,29

По относительной плотности газовой фазы по воздуху можно судить
о местах скопления газов при их утечках и взрывоопасности. Из анализа таблицы 5.4 следует, что при утечке метана он будет уходить вверх, так как легче воздуха, а этан, пропан и бутан будут скапливаться внизу.

Критическая температура представляет собой температуру, при которой плотности жидкости и ее насыщенных паров становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

Давление насыщенных паров при критической температуре называетсякритическим давлением .

При температуре выше критической вещество может находиться тольков газообразном состоянии независимо от внешнего давления.

Так, при критической температуре пропана (+97 °С) и бутана (+153 °С) они при небольшом давлении переводятся в жидкое состояние. К примеру, при плюс 20 °С пропан становится жидким при избыточном давлении 0,7 МПа, а бутан – при 0,1 МПа. Поэтому газовая смесь из пропана-бутана хранится в жидком состоянии при давлении до 1,6 МПа при диапазоне температур от плюс 40 до минус 40 °С.

По температуре самовоспламенения судят о возможности воспламенения смеси топлива с воздухом в камере сгорания двигателя. При температуре самовоспламенения топлива более 500 °С его целесообразно применять в двигателях с воспламенением горючей смеси от электрической искры. В газодизельном варианте смесь газа с воздухом можно воспламенить запальной порцией дизельного топлива (15 – 20 мм 3 за цикл).

Пределы воспламенения газов характеризуют граничные значения содержания газа (в процентах по объему) в воздухе, при которых еще возможно воспламенение горючей смеси. На воспламеняемость газовой смеси оказывают влияние температура, давление и турбулентность. Обедненные и обогащенные газовые смеси не воспламеняются.

Нижний предел воспламенения сжатого природного газа в смеси с воздухом составляет 5 % от объема. У пропана он составляет 2,1 %, у бутана – 1,9 %. Таким образом, сжатый природный газ менее взрывоопасен. Для того, чтобы он спровоцировал взрыв, его должно накопиться в 2,5 раза больше, чем сжиженного нефтяного газа.

Знание этих пределов важно как для организации рабочего процесса и регулирования подачи топлива в двигателях, так и для определения взрывной, пожарной опасности концентраций в местах хранения и технического обслуживания автомобилей.

Температурный предел воспламенения – температура вещества, при которой его насыщенные пары, смешанные с воздухом, образуют концентрацию, соответствующую пределам воспламенения.

Взрываемость нефти и нефтепродуктов характеризуется величинами нижнего и верхнего пределов взрываемости.

Нижний предел взрываемости – минимальная концентрация газа и паров топлива в воздухе, при которой возможен взрыв. Ниже данного предела из-за избытка воздуха и недостатка паров нефтепродукта не происходит вспышка смеси.

Верхний предел взрываемости – концентрация газа и паров топлива в воздухе, выше которой смесь не взрывается, а горит (взрыва не происходит).

Значение концентрации паров нефтепродукта с воздухом между нижним и верхним пределами взрываемости называютинтервалом взрываемости. Для некоторых нефтепродуктов интервалы взрываемости составляют: бензин от 0,76 до 8,4 %, керосин от 1,4 до 7,5 %, уайт-спирит от 1,4 до 6,0 %.

Возникновение в топливовоздушной смесивзрывоопасной концентрации тем вероятнее, чем выше давление насыщенных паров и ниже температура начала кипения. Поэтому взрывоопасность бензина намного выше, чем дизельного топлива. Можно считать правилом, что горение в ёмкостях бензина или керосина обязательно сопровождается взрывом.

Если три одинаковых герметичных емкости с равной толщиной стенок частично наполнить дизельным топливом, бензином, газом метаном и бросить в горящий костер, то вначалесамовоспламенится (взорвется) дизельное топливо, затем бензин и газ. Это объясняется тем, что самую низкую температуру самовоспламенения (300 °С) имеет дизельное топливо, затем бензин (450 °С) и далее газ (650 °С). Но при поднесении открытого пламени вначале воспламеняется смесь газа с воздухом, затем пары бензина с воздухом и далее пары дизельного топлива с воздухом.

У углеводородных жидкостей высокое электрическое сопротивление. У бензинов оно составляет 3∙10 9 – 4 ∙10 11 Ом∙м. При трении их частиц между собой о стенки трубопроводов, а также о воздух возникают заряды статического электричества величиной до нескольких десятков киловольт. Для воспламенения паров топлива, смешанного с воздухом, достаточно разряда с энергией 4 – 8 киловольт.

Для защиты от разрядов статического электричества применяют заземление токопроводящих элементов оборудования (4 – 6 Ом) и ограничивают скорость слива или налива. Скорость в начале налива в емкость не должна превышать 1 м/ c , а в процессе наполнения – 5 м/ c .

Нефть и нефтепродукты к потребителям транспортируются по нефтяным и газовым трубопроводам, по воде и суше. По суше нефтепродукты перевозят железнодорожным и автомобильным транспортом. Так как нефтепродукты взрывоопасны и пожароопасны, то их транспортировка производится согласно специальным Правилам.

Контрольные вопросы

1. В чём заключаются экологические свойства топливосмазывающих материалов?

2. Какие токсичные вещества входят в состав отработавших газов?

3. Какие вы знаете показатели пожарной и взрывной опасности нефтепродуктов?

4. Что называют температурой вспышки, горения и самовоспламенения?

5. Как воздействуют топливосмазывающие материалы на окружающую природу и человека?

6. Укажите допустимые значения отравляющих веществ выхлопных газов по Стандарту ЕВРО–5.

7. Почему газ бутан опаснее метана с точки зрения взрывной и пожарной безопасности?

8. ..

Для создания НКПРП паров над поверхностью жидкости достаточно нагреть до температуры, равной НТПРП, не всю массу жид­кости, а лишь только ее поверхностный слой.

При наличии ИЗ такая смесь будет способ­на к воспламенению. На практике чаще всего используются понятия температура вспышки и воспламенения.

Под температурой вспышки понимают наименьшую темпера­туру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях спе­циальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от ИЗ, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем тем­пературном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае HKПРП создается насыщенными пара­ми. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПРП. Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не спо­собно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явить­ся источником возникновения пожара.

Температура вспышки принята за основу классификации жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспыш­ки в закрытом тигле 61 0 С или в открытом 65 0 С и ниже, к ГЖ – с температурой вспышки в закрытом тигле более 61 0 С или в открытом тигле 65 0 С.

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 0 С и ниже в закрытом тигле или от -13 0 С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 0 С до 23 0 С в закрытом тигле или от -13 до 27 0 С в открытом тигле;

III разряд – ЛВЖ, опасные при повышенной темпе­ратуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 0 С в закрытом тигле или от 27 до 66 0 С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавли­вают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Темпе­ратура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменени­ем физических свойств членов гомологического ряда (табл. 4.1).

Таблица 4.1.

Физические свойства спиртов

	Молекулярная	Плот-ность,	Температура, К
Метиловый СН 3 ОН
Этиловый С 2 Н 5 ОН
н-Пропиловый С 3 Н 7 ОН
н-Бутиловый С 4 Н 9 ОН
н-Амиловый С 5 Н 11 ОН

Температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, темпе­ратуры кипения и плотности. Эти закономерности в го­мологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо от­метить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространятьна жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

При смешении горючих жидкостей с водой или четы-реххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки (см. табл. 4.2).

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25 %.

Таблица 4.2.

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения . Для ЛВЖ она отличается на 1-5 0 С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30-35 0 С. При температуре воспламенения жидко­стей устанавливается постоянный (стационарный) про­цесс горения.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и нижним тем­пературным пределом воспламенения имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т вс – Т н.п. = 0,125Т вс + 2. (4.4)

Это соотношение справедливо при Т вс < 433 К (160 0 С).

Существенная зависимость температур вспышки и воспламене­ния от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В. И. Блиновым:

, (4.5)

где Т вс – температура вспышки, (воспламенения), К;

р вс – парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

D 0 – коэффициент диффузии паров жидкости, м 2 /с;

n – количество молекул кислорода, необходимое для пол­ного окисления одной молекулы горючего;