> Техника, страница 52 > Керосин

Керосин

Керосин, нефтепродукт, применяемый главным образом в керосиновых лампах для целей освещения.

Получение. Керосин получают путем очистки керосинового дистиллата, продукта прямой перегонки нефти (смотрите Нефти переработка), получаемого наряду с газолином (смотрите) и соляровым маслом (смотрите) в т. н. керосиновых батареях (непрерывная перегонка), реже—в отдельных перегонных кубах (периодич. перегонка). При 15-кубовой батарее (обычный бакинский тип) с первых 4—5 кубов собира ют газолин, последующие 8—9 кубов дают керосиновый дистиллат, и наконец последние 1—2 куба—легкую солярку. В зависимости от сырья выход керосиновых дистилла-тов, t°_Kun_ иудельн. вес их варьируют в значительных пределах, что видно из табл. 1.

Керосиновый дистиллат для получения из него К. подвергают последовательно очистке крепкой серной кислотой (кислотная очистка), затем—едким натром (щелочная очистка) в т. н. мешалках. Па фигура представлена схема расположения приборов для очистки, где Λ—кислотная мешалка, Б—щелочная мешалка, В—резервуар для кислотных отбросов, Г—аппараты, подающие в мешалки щелочь помощью сжатого воздуха. В кислотной мешалке дистиллат освобождается от непредельных и сернистых соединений, в щелочной—от неосевших остатков серной кислоты (кислого гудрона) и от нафтеновых к-т. В тех случаях, когда К. богат ароматич. углеводородами, дающими при сгорании слишком

много копоти, его обрабатывают сернистой к-той (способ Эделеану). Расход серной кислоты ок. 0,5%, едкого натра—ок. 0,2% от веса дистиллата. Потери от очистки не превышают 1,5—2%. После очистки полученному продукту дают отстояться в течение 2—3 дней в отстойных резервуарах. В некоторых случаях для понижения содержания серы и придания К. более приятного запаха его подвергают дополнительной специальной очистке щелочным раствором окиси свинца (плумбитом) и затем фильтрацией через флоридин. Таким способом производится дополнительная очистка передаваемого по керосинопроводу Баку—Батум экспортного К. на специальной очистной станции в Батуме.

Свойства. Технич. нормы на К. в СССР (1929 г.) следующие; уд. в при 15° до 0,830; цвет, по Штаммеру, не темнее 2,8 (на месте

Таблица 1.—Т емпература кипения, удельный вес и выход керосинового дистиллата важнейших нефтей СССР.

Месторождение сырой нефти	Тип нефти	1°кип-	Уд. вес при 15°	Выход в %
Биби-Эйбат (Баку).		150—275°	0,813—0,831	30-00
Сабунчи, Раманы (Баку).	—	150-275°	0,818-0,835 0,819—0,830	25—33
Балаханы (Баку).	Легкая нефть	150—275°		25—32
» ».	Тяжелая »	150—275°	0,835-0,850	12—15
Сураханы ».	—	150-275°	0,812—0,820	25—30
Бинагады ».	Легкая нефть	150—275°	0,817—0,835 0,835-0,848	25—40
» ».	Тяжелая »	150-275°		15—25
Грозный..	Парафинистая нефть	160- 270°	Ок. 0,800	ДО 20
» ..	Слабопарафин. »	160—270°	» 0,807	» 20
».	Беепарафиновая »	160-270°	» 0,825	» 18
Доссор, П и III гориз. (Эмба).	—	150-275°	0,817—0,856	11—31
Манат (Эмба)..		150—275°	0,860—0,865	2,4—12

производства); ί° вспышки не ниже 28° (в приборе Абель-Пенского). Кроме того имеются нормы на К. более тяжелый, т. н. пиронафт (маячный К.), для которого: уд. в при 15° до 0,865; цвет, по Штаммеру, не темнее 3,0 (на месте производства); ί° вспышки не ниже 100° (в приборе Мартенс-Пенеко-го). Важнейшее из нормируемых свойств К.—это его t° вспышки, являющаяся мерой его огнеопасности, как следствия нахождения в керосине более легких бензиновых углеводородов. Указанные нормы отнюдь не гарантируют однако полной доброкачественности керосина, который должен удовлетворять еще следующим основным требованиям: К. должен гореть (в лампе с фитилем) ярким спокойным пламенем, без копоти и запаха; сила света лампы не должна заметно спадать по мере сгорания К.; расход К. на единицу силы света должен быть возможно меньше. Чтобы гарантировать эти качества, в нек-рых странах в нормы на К. вводят ряд дополнительных требований. Так например в США нормируются: содержание серы (не свыше 0,135%); конечная точка кипения К. (выше 300°), как гарантия отсутствия в К. более или менее значительного количества легких соляровых фракций; t° помутнения при охлаждении, характеризующая способность К. выделять твердый парафин, кристаллики к-рого, засоряя фитиль, могут понижать силу света; наконец нормируется продолжительность горения различных сортов К. без дополнительной очистки фитиля от нагара. В СССР сорта К., вырабатываемые нашими основными нефтетрестами (Аз-нефть, Грознефть и Эмбанефть), характеризуются свойствами, которые сведены в таблице 2 (данные 1927 г.).

Лит.: Гу р вич Л. Г., Научные основы переработки нефти, М.—Л., 1925; Наметкин С. С., Некоторые сравнительные данные о советских и американских керосинах,«НХ», 1927,9,стр.328,-Э м м у и л Ю. и Заверши некая Е., О бакинских керосинах, «АзНХ», 1926, 12 (60), стр. 20; Вышетра в-с к и и С. А., Бензины и керосины нефтей ских месторождений, там те, 4 (62), стр. 60; Сел ь-с к и и Л. А., Керосины. Итоги исследования грозненских нефтей, «Труды центральной лаборатории Грознефти», М.—Л., 1927, стр. 528; Методы испытаний нефтепродуктов, Библиотека ОСТ, вып. 5, Москва, 1929, ОСТ 537. С. Наметкин.

НЕРРА ЭФФЕКТ (электрооптический) состоит в появлении двойного лучепреломления в твердых телах, жидкостях и газах, находящихся в сильном электрич. поле. Диэлектрик внутри плоского конденсатора становится оптически анизотропным, приобретая свойства, аналогичные одноосному кристаллу, ось которого направлена параллельно ^ силовым линиям. Если | через такой диэлектрик J пропустить линейно по- ^ ляризован. пучок света с плоскостью поляризации, образующей угол 45° с направлением силовых линий, то вследствие двойного лучепреломления свет выйдет эллиптически поляризованным. При прохождении света, выходящего из конденсатора Керра, через анализатор, повернутый на 90° относительно поляризатора, световой поток будет слабее или сильнее, в зависимости от эллиптичности, приобретенной в конденсаторе. Бри повышении напряженности поля двойное лучепреломление возрастает, и световой поток, выходящий из анализатора (в случае монохроматичности), периодически возрастает до максимума и падает до нуля (смотрите фигура).

Напряжение

Таблица 2. — Характеристика керосинов, вырабатываемых в СССР.

Керосины	Уд. вес при 15°	Вспышка, по Абель-Пенс-кому	Внутреннее трение	Цвет, по Штаммеру	Содержание серы в %	t° помутнения (ниже)	Разгонка
							Нач. кипе ния	Собрано		Конец. кипе ния
								О О о	90% ДО (°
Бакинский для внутр. рынка.	0,825	36°	0,01789	3,3	0,04	-20°	139°	170°	288°	322°
» экспортный.	0,822	33°	0,01856	2,8	0,03	-20°	142°	164°	286°	310°
Грозненский..	0,813	46°	0,01934	3,5	0,02	-15°	162°	187°	285°	313°
Эмбенский..	0,826	32°	0,01973	2,6	0,02	-20°	138°	174°	2S9°	303°

Примечание. Керосин для внутреннего рынка 1929 г. выкипает значительно выше (до 340°).

По сравнению с американскими наши К. мало уступают им в степени очистки, но характеризуются значительно более широкими пределами кипения. Это обусловливается широким применением в Америке при переработке нефти мощных ректификационных колонн, которые на наших нефтеперегонных з-дах только начинают появляться.

Применение. Наиболее широко К. применяется для целей освещения в обыкновенных или керосииокалильных лампах. В США избыток К. употребляется также в качестве материала для крекинг-процесса. Наконец К. находит применение в качестве тракторного топлива, причем такие сорта К. обыкновенно содержат примесь соответствующих погонов крекинга.

Свойства К. э. Опыт показывает, что относительное запаздывание Δ обыкновенного и необыкновенного луча, выраженное в длинах волн λ, зависит от напряженности поля Е и длины конденсатора I следующим образом:

А=В · I · E². (1)

Если мерой двойного лучепреломления считать разницу показателей преломления μ₀ и обыкновенного и необыкновенного лучей, то ур-ие (1) м. б. представлено так:

μ₀-μ₆=Β λ· Е“. (Г)

Постоянная В зависит от химич. свойств вещества, температуры и длины волны. Ниже приведены значения В (для желтой линии натрия при температуре 20°) для некоторых твердых тел, жидкостей и газов.

Вещество Шоттовское стекло № 03031 » » № 5350

Сероуглерод Бензол.

Нитробензол Нитро Хлороформ.

Паральдегид Этилхлорид (давление 1 atm) Аммиак » » »

Хлор » » »

Сернистый газ » » »

S-10¹⁰ 29,3 133,5 3 226 595

2,5ο·10* 1,21-10 -3 410 -2,33-10* 8,8 0,55 0,36 -1,56

Как видно, В меняется в очень широких пределах, а иногда имеет и отрицательное значение (то есть μ_β> μ₀). Зависимость В от λ для жидкостей с большим электрическ. двойным лучепреломлением и с большой оптич. дисперсией хорошо согласуется с ф-лой, выведенной Хевелоком:

В=/_С^, (2)

в которой к—постоянная, характерная для вещества и не зависящая от λ и среднего показателя преломления μ. По интерференционным измерениям Экерлейна и Потенье, абсолютное изменение показателя преломления (по крайней мере для сероуглерода и нитробензола) выражается соотношением:

Се - е

(3)

μ₀-μ

где μ—показатель преломления до наложения поля. Из (!) и (3) следует:

μ₀=μ + Β λ Е^г

μ_β-μ-ίΒ·λ·&

(4)

К. э. в жидкостях обладает ничтожно малой инерцией; он наступает во всяком случае не позже, чем через 10“³ —10^-9 ск. после включения поля и с такой же быстротой исчезает после снятия поля. Достоверных, точных измерений скорости возникновения и исчеза-ния К. э. и ее зависимости от t°, вязкости, природы жидкости и прочие еще нет.

Теория К. э. Для объяснения двойного лучепреломления в электрич. поле предложено несколько теорий. По Фохту, причина К. э. заключается в том, что связи электронов в молекуле не являются вполне упругими. Когда под действием поля электроны придут в положение равновесия, то при прохождении световых волн они совершают небольшие колебания. Сила, возвращающая электроны обратно к положению равновесия при наложенном поле, не будет однако той же, что в его отсутствии, и колебания перестанут быть одинаковыми как .по направлению силовых линий, так и перпендикулярно к ним. Теория Фохта объясняет квадратичность К. э., но противоречит опытному условию (3) и не в состоянии истолковать большой темп-рной зависимости К. э. Она однако сохраняет принципиальное значение при соответствующем переводе на язык теории квантов для понимания явления Штарка и аномального двойного лучепреломления в области тонких линий поглощения паров (наир, паров натрия).

По Ланжевену, К. э. вызывается тем, что молекулы оптически и электрически анизотропны, их «поляризуемость» в таких веществах, как нитробензол, неодинакова в разных направлениях внутри молекулы, вследствие чего при наложении поля в молекулах появляется электрический момент и они стремятся повернуться в положение с минимальной потенциальной энергией. В результате первоначально изотропная среда становится анизотропной. Наводимый момент пропорционален напряженности поля Е, с другой стороны, угол поворота диполя также пропорционален Е, отсюда квадратичность К. э. Повороту молекул противодействует тепловое движение, двойное лучепреломление должно уменьшаться при повышении t°. По Ланжевену:

В-

. (е-1) (Ή-2) (μ¹ — 1) (м+ 2) m-π-λ-μ-R-N-T

М., (5)

где ε—диэлектрический коэф. жидкости,В— газовая постоянная, N—число молекул в единице объёма, Т—абсолютная темп-pa, δ_χ, <5₂—величины,характеризующие оптическую и электрическую анизотропию молекулы. По измерениям Бергхольма, формула (5) довольно хорошо согласуется с опытом, но не вполне точна. По теории Ланжевена, скорость наступления К. э. связана с вязкостью среды и определяется так называемым временем релаксации (смотрите); чем вязче среда, тем инерция К. э. должна быть больше, что и согласуется, по крайней мере качественно, с опытом. Борн и Дебай приняли во внимание помимо электрич. момента, появляющегося при наложении поля, еще постоянный момент, который может существовать в молекулах. Наконец Лундблад, Раман и Кришнан учли помимо анизотропии молекул, в которых возбуждается или существует электрич. момент, еще анизотропию вторичной поляризации окружающей среды. Степень анизотропии молекул, от которой зависит К. э., может быть определена другими методами,— наир, по поляризации рассеянного света в молекулярном рассеянии. На основании таких данных удается теоретически вычислить постоянную Керра В в хорошем согласии с опытом (Ганс, Раман и Кришнан).

Применения К. э. Конденсатор Керра, помещенный между двумя скрещенными поляризационными призмами, пропускает или не пропускает свет, в зависимости от величины наложенного поля. При этом с точностью по крайней мере до 10~^s ск. К. э. следует без задержки и затягивания за изменениями поля. Налагая на конденсатор переменное поле с большой частотой, получаем чрезвычайно быстро и точно работающий прерыватель для света. На этом основано все расширяющееся применение К. э. при физич. измерениях и в технике. Конденсатор Керра с громадными преимуществами заменяет зубчатое колесо Физо при измерении скорости света (Гавиола и Миттельштет). С помощью К. э. может быть точно измерено ничтожное время порядка Ю^ск., протекающее между моментом поглощения света и вторичным излучением его в виде флуоресценции. При помощи конденсатора Керра можно «модулировать» световую волну и получить искусственное уширеиие или расщепление спектральных линий (Рупп, Бромлей). В технике К. э. применяется с успехом при передаче изображений на расстояние, при телевидении и в кино звуковом (смотрите).

Рабочим веществом служит обыкновенно чистый нитробензол, причем по методу, разработанному Каролюсом, помимо переменного напряжения нитробензол подвергается и постоянному напряжению в 200—400 V; благодаря этому жидкость сохраняется в электрохимически поляризованном состоянии, в к-ром она является прекрасным изолятором с очень малой проводимостью.

Лит.: Voigt W., Magneto- u. Elektrooptik, Leipzig, 1908; Debye P., Handbuch der Radiologie, hrsg. von E. Marx, B. 6, p. 786, Leipzig, 1925; lund-b 1 a d R., Untersuchungen tiber d. Optik d. dispergie-rendenMedien, Upsala, 1920; SzivessyG., «Jahrb. d. Radioaktivitat u. Elektronik», Lpz., 1920, B. 16, p. 241; ChaumontM. L., «Annales de physique», P ., 1915, sir. 9, t. 4, p. 101, 1916, t. 5, p. 17; В orn M., «Ann. d. Phys.», 1918, B. 55, p. 177; Gans R., ibid., 1921, B. 64, p. 481, B. 65, p. Ill; «Ztschr. f. Phys.», B., 1923, B. 12, 17, p. 353; R a m a n С. V. a. Krishnan K. S., «Philos. Mag. and Journ. of .Science», L., 1927, 3, p. 713; SzivessyG., «Ztschr. f. Phys.», B., 1924,B. 13, 26, p. 323; Kopfermann H. und Ladenburg P., «Ann. d. Phys.», 1925, B. 78, p. 659; Rupp E., «Ztschr. f. Phys.», Berlin, 1928, B. 18, it, p. 72; Gaviola E., «Ztschr. f. Phys.», B., 1926, B. 15, 36, p. 748, 1927, B. 16, 42, p. 853; «Ann. d. Phys.» 1926, 31, p. 681; S c h r о t e r F., «Zeitschrift fiir technische Physik», Leipzig, 1926, .Ig. 7, p. 417. С. Вавилов.