Центрифуги з підігрівом

У більшості лабораторних центрифуг температуру намагаються знизити або хоча б не допустити перегрівання зразків. Проте є дослідження, де все працює навпаки: пробу потрібно утримувати в нагрітому стані протягом усього циклу. Для таких завдань використовують центрифуги з підігрівом.

Це не просто звичайна центрифуга, до якої додали нагрівальний елемент. Усередині обладнання створюється контрольований температурний режим, необхідний для підготовки та розділення конкретного матеріалу. Найчастіше такі прилади застосовують у нафтових, паливних і промислових лабораторіях.

Центрифуга з нагрівальною камерою потрібна під час аналізу сирої нафти, мазуту, дизельного пального, мастил та інших нафтопродуктів. Підігрів допомагає зменшити в’язкість зразка й забезпечити умови, передбачені методикою випробування.

Для чого центрифузі потрібен підігрів

Холодні нафтові проби можуть бути густими й неоднорідними. Якщо одразу встановити їх у центрифугу, розділення води, осаду та основної рідкої фази може відбуватися повільно або нерівномірно.

Попереднє нагрівання робить матеріал більш текучим. Завдяки цьому компоненти проби легше переміщуються під дією відцентрової сили, а результат можна коректно оцінити за шкалою лабораторної пробірки.

Лабораторна центрифуга з термостатом виконує відразу кілька завдань:

• нагріває робочу камеру до встановленої температури;

• допомагає прогріти ротор і тримачі;

• підтримує температурний режим під час обертання;

• одночасно контролює швидкість і тривалість циклу;

• не допускає надмірного нагрівання обладнання.

Для користувача це зручніше, ніж окремо прогрівати проби, переносити їх до центрифуги та сподіватися, що температура не зміниться до завершення аналізу.

Центрифуги для нафти та нафтопродуктів

Основна сфера використання такого обладнання — лабораторний контроль нафти й продуктів її перероблення. Центрифугування застосовують для визначення води, осаду, нерозчинних домішок та інших показників, передбачених конкретною методикою.

Центрифуга для нафтопродуктів може використовуватися під час дослідження:

• сирої нафти;

• мазуту та залишкових палив;

• середніх дистилятів;

• дизельного пального;

• біодизеля;

• мастильних олив;

• відпрацьованих мастильних матеріалів;

• емульсійних сумішей;

• рослинних і тваринних жирів у межах відповідних методик.

Обладнання встановлюють у лабораторіях нафтопереробних підприємств, паливних терміналів, баз зберігання ПММ, транспортних компаній, промислових виробництв і незалежних центрів контролю якості.

Водночас не кожна центрифуга з підігрівом підходить для будь-якого нафтопродукту. Потрібно враховувати нормативний документ, тип пробірки, необхідну температуру, швидкість і відцентрову силу.

Визначення води та осаду

Наявність води й осаду впливає на якість сировини, її фактичний об’єм, умови зберігання та подальше перероблення. Надмірна кількість домішок може спричиняти корозію обладнання, утворення відкладень і проблеми під час транспортування.

Центрифуга для визначення води та осаду дозволяє розділити компоненти проби й оцінити їхню кількість за градуйованою частиною пробірки.

Загальний принцип роботи виглядає так:

1. Пробу готують відповідно до лабораторної методики.

2. Матеріал переносять у спеціальні градуйовані пробірки.

3. Пробірки врівноважують і встановлюють у ротор.

4. Камеру нагрівають до необхідної температури.

5. Задають швидкість, відцентрову силу та час.

6. Після зупинки оцінюють об’єм розділеної води й осаду.

Конкретний порядок може відрізнятися. Тому перед запуском потрібно орієнтуватися не на універсальну інструкцію, а на методику, за якою працює лабораторія.

Температурний режим

Температура є одним із ключових параметрів такого аналізу. Якщо проба недостатньо прогріта, вона може залишатися занадто в’язкою. Якщо температура перевищена, це також здатне вплинути на процес і створити додаткові ризики.

Термостатована центрифуга повинна не просто показувати встановлене значення на дисплеї. Важливо, щоб температура залишалася стабільною в усій робочій камері.

На практиці варто звертати увагу на:

• доступний температурний діапазон;

• точність підтримання встановленого значення;

• швидкість нагрівання;

• наявність попереднього прогрівання;

• відображення поточної температури;

• захист від перегрівання;

• можливість зберігати температурні програми.

Функція попереднього прогрівання особливо корисна, коли лабораторія щодня виконує однакові дослідження. Працівник заздалегідь запускає нагрівання, а до моменту встановлення проб камера вже виходить на потрібний режим.

Чим нагрівання відрізняється від охолодження

Центрифуга з підігрівом і рефрижераторна центрифуга вирішують різні завдання. Охолоджувана модель захищає ДНК, РНК, білки та інші термочутливі матеріали від нагрівання.

Нагрівальна центрифуга, навпаки, підвищує температуру проби. Вона потрібна переважно для в’язких промислових матеріалів, яким для правильного розділення необхідний підігрів.

Поняття «термостатована центрифуга» іноді використовують для обох типів. Тому за самою назвою не завжди можна зрозуміти можливості приладу. Перед замовленням потрібно перевірити, чи обладнання:

• тільки охолоджує;

• тільки нагріває;

• підтримує як нижчі, так і вищі температури;

• працює лише в обмеженому діапазоні біля кімнатної температури.

Для нафтових проб потрібна саме модель з активним нагріванням камери.

Лабораторні пробірки для нафтових аналізів

Звичайні медичні або біологічні пробірки для таких досліджень не підходять. Використовуються спеціальні градуйовані ємності, форма яких залежить від методики.

У комплектації можуть застосовуватися:

• короткі конічні пробірки;

• довгі конічні пробірки;

• грушоподібні пробірки;

• пробірки з капілярним наконечником;

• ємності для визначення слідового осаду;

• пробірки номінальним об’ємом 100 мл;

• компактні пробірки на 12,5 мл.

Шкала в нижній частині дозволяє оцінювати невелику кількість відокремленого осаду або води. Для слідових концентрацій використовують ємності з більш точною градуйованою ділянкою.

Форма має не менше значення, ніж об’єм. Навіть якщо дві пробірки розраховані на 100 мл, для них можуть знадобитися різні ротори, бакети, подушки або адаптери.

Ротор і місткість

Центрифуги для нафтових проб часто комплектуються підвісним ротором. Під час роботи тримачі переходять у горизонтальне положення, а після зупинки повертаються ближче до вертикального.

Таке розташування зручне для подальшого зчитування результатів за шкалою пробірки. Водночас конструкція повинна надійно утримувати довгі скляні ємності та захищати їх від механічних ударів.

Найпоширенішими є моделі на дві, чотири або шість пробірок. Вибір залежить від кількості аналізів, які лабораторія виконує одночасно.

Для нерегулярних польових перевірок може бути достатньо компактного приладу на дві проби. Стаціонарній лабораторії з постійним потоком матеріалу практичніше використовувати центрифугу з підігрівом на чотири або шість місць.

Перед купівлею потрібно перевірити, чи входять до комплекту:

• ротор;

• бакети;

• захисні подушки;

• адаптери;

• тримачі потрібної форми;

• самі лабораторні пробірки.

У деяких пропозиціях вказана лише базова вартість приладу, а скляний посуд і частина оснащення замовляються окремо.

Контроль RPM і RCF

Швидкість ротора може задаватися в обертах за хвилину — RPM. Відцентрова сила позначається як RCF або ×g.

Для виконання методики важливо використовувати саме той параметр, який у ній зазначений. Однакова швидкість у RPM не завжди створює однакову відцентрову силу, оскільки результат залежить від радіуса ротора.

У програмованих моделях оператор може обрати тип ротора або пробірки, після чого система розраховує необхідну швидкість. Це зменшує ризик помилки під час переходу між різними методами.

Центрифуга з контролем нагрівання також може дозволяти одночасно задавати:

• температуру камери;

• час попереднього прогрівання;

• швидкість обертання;

• відцентрову силу;

• тривалість циклу;

• темп розгону;

• режим гальмування.

Збереження готових програм буде корисним, якщо лабораторія регулярно аналізує кілька типів нафтопродуктів.

Які методики можуть використовуватися

Нафтові центрифуги випускають під конкретні стандартизовані процедури. Залежно від моделі обладнання може застосовуватися для методів ASTM, ISO, API, IP, DIN та інших нормативних документів.

Серед поширених напрямів:

• визначення води й осаду в сирій нафті;

• визначення води й осаду в паливних оливах;

• аналіз середніх дистилятів;

• визначення слідових кількостей осаду;

• дослідження нерозчинних речовин у відпрацьованих мастилах;

• оцінювання деемульгувальних характеристик;

• аналіз осаду в жирах та оліях.

Не варто обирати центрифугу лише тому, що в описі згадується потрібний стандарт. Потрібно перевірити повну конфігурацію: тип ротора, форму пробірок, температурний діапазон, RCF і комплектацію.