Описание физико – химических свойств нефтепродуктов

Нефть  представляет собой горючую маслянистую жидкость, обладающую  со специфическим запахом. Цвет – от светло-коричневого  до темно-бурого.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Согласно российскому госстандарту Р 51858-2002 нефть делится на:

• сырую нефть,  которая является природной ископаемой углеводородной  смесью в жидкой форме, с широким физико-химическим составом; в ней также  содержатся – вода, растворенный газ, набор минеральных солей и различные примеси механического характера; она выступает в качестве  основного сырья при производстве жидких углеводородных энергоносителей (бензин, дизтопливо, мазут, керосин), а также  смазочных видов масла, кокса и битума;
• товарную нефть, представляющую собой  нефть, которая подготовлена к поставке потребителям согласно требованиям действующих нормативов.

Химические свойства нефти

Химические свойства нефтепродуктов, если рассматривать их с точки зрения элементарного состава,  во многом похожи, поскольку все эти вещества содержат углерод и водород. Эти два элемента образуют соединения различного строения.

Химический состав нефти

К ним относятся:

• газы (углерод С1-С4);
• углеводородные жидкости (С5-С16);
• парафины (от С17).

Например, для производства моторных и смазочных масел  используются соединения сразу 5-ти групп  углеводородов, что позволяет получать нафтены большей плотности.  С6H6, представляющие собой  цепочку сразу из шести групп – это бензолы. Их  плотность значительно больше, чем плотности воды, поэтому они используются как растворители.

Химия нефти – это  сложная смесь органических углеводородных соединений, строение которых различно. В связи с этим, состав  нефтей, добытых на разных месторождениях, зачастую  сильно отличается.

Основные характеристики нефти и нефтепродуктов

Ими являются:

Плотность

Плотность – это масса вещества, приходящаяся на единицу объема. Так как нефть в основном состоит из углеводородов, значение её плотности и плотности её фракций, как правило, меньше единицы.

Количественные показатели плотности, которую имеют нефтепродукты, следующие (в граммах на кубический сантиметр):

• нефть – от 0,8 до 0,95;
• бензиновые фракции – от 0,71 до 0,75;
• керосины – от 0,75 до 0,78;
• дизтоплива – от 0,8 до 0,85;
• масляные фракции – от 0,91 до 0,98;
• мазуты – примерно 0,95;
• гудрон – от 0,99 до 1,0.

Плотность выше одного грамма на кубический сантиметр  имеют нефтяные смолы.

Нефть обычно характеризуется так называемой относительной плотностью, которая представляет собой безразмерную величину, которая в числовом выражении равна массе нефтепродукта (при температуре её определения), деленной на массу дистиллированной воды (при температуре 4 градуса Цельсия) при равных объемах обоих веществ.

Читать также: Для чего нужны ингибиторы коррозии в нефтедобыче?

Согласно установленным  ГОСТ-ом правилам, в РФ  плотность определяют  при  15-ти и 20-ти градусах Цельсия.

Приборами для определения плотности являются:

• ареометры;
• нефтеденсиметры;
• гидростатические весы Мора-Вестфаля.

Существует еще пикнометрический метод определения плотности нефтепродуктов, который считается самым точным.

На величину численного значения плотности нефти существенно влияет её фракционный состав, присутствие  растворенных в ней газов и концентрация смол.

Плотность является одним из нормируемых качественных показателей для нефти и нефтепродуктов.

Молекулярный вес ( масса)

Эта характеристика нефти и нефтепродуктов имеет только усредненное значение, которое зависит от их состава и соотношения их компонентов.

Первый жидкий углеводород – пентан, имеет значение молекулярного веса 72, а смолистые вещества – от полутора до двух тысяч условных единиц.

Как правило,  большинство нефтей имеют значение этого параметра в диапазоне от 250-ти до 300-т условных единиц.

Чтобы максимально точно определить средний молекулярный вес нефтепродукта, используют экспериментальные данные, которые получают с помощью эбулеоскопического и криоскопического методов.

При проведении технологических расчетов этого показателя, пользуются  специальными графиками, которые показывают зависимость среднего молекулярного веса либо от плотности продукта, либо от его средней температуры кипения.

Поскольку молекулярная масса нефти и нефтепродукта аддитивна, то есть получается сложением масс отдельных её компонентов, зная эти значения, а также процентное содержание компонентов в смеси, простым сложением молекулярных весов отдельных частей можно получить среднюю молекулярную массу всего нефтепродукта.

Вязкость

Зависит от фракционного и химического состава продукта. Вязкость бывает динамической и кинетической.

Динамическая вязкость по-другому называется внутреннее трение. Является  свойством жидкости сопротивляться сдвигающим её усилиям, направленным по касательной. Этот показатель важен при расчете движения продукта.

Другое определение динамической вязкости – сопротивление, оказываемое жидкостью в случае  относительного перемещения двух слоев.

Кинематическая вязкость является величиной, которая получается делением значения динамической вязкости на плотности продукта (при одинаковых температурах измерения).

Этот параметр для различных  нефтей колеблется от 2-х до 300  сантистокс (при 20-ти градусах Цельсия). Средняя вязкость основного количества  нефтей находится в пределах от 40-ка  до 60-ти сантистокс.

Кинематическая вязкость – важнейшая характеристика смазочных масел, так как  именно от её величины напрямую  зависит способность смазки  обеспечить нужный гидродинамический режим. Поэтому для смазочных масел этот показатель выступает главной нормирующей характеристикой.

Определяют  кинематическую вязкость специальными приборами, называемыми вискозиметрами.

Чем больше молекулярный вес нефтяной фракции и температура её кипения, тем больше значение вязкости. Для сравнения скажем, что вязкость бензина при   20-ти градусах – около 0,6 сантистокс, а остаточных масел – от 300 до 400.

Вязкость масел не обладает  аддитивностью, поэтому этот показатель для масляной смеси расчетным путем (средневзвешенная величина) определить нельзя. Чтобы получить значение этого параметра, используют  специальные номограммы.  По их кривым устанавливают, в каких пропорциях нужно смешивать компоненты, чтобы получить масла с определенной  вязкостью.

Читать также: Как проводят капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин?

Показатель вязкости находится в сильной зависимости от температуры. Чем она ниже – тем больше вязкость. С её повышением вязкость снижается.  Так как многие виды  масел и прочих нефтепродуктов применяются в широком температурном диапазоне,  кривая вязкости является для этих веществ весьма важной характеристикой качества: чем более пологая кривая – тем качество продукта выше.

Температурно-вязкостные свойства масел оценивают по:

• отношению вязкости при 50-ти градусах  к вязкости при  100 градусах;
• ТКВ (температурному коэффициенту вязкости);
• индексу вязкости, который является условным показателем, сравнивающим  исследуемое и эталонное масло. Рассчитывают его, как правило, по таблицам.

Температура вспышки

При этой температуре пары нагреваемого в стандартных условиях нефтепродукта образуют с атмосферным воздухом смесь, которая  вспыхивает при наличии источника пламени.

При этом, для  температуры вспышки бензина и легких нефтяных фракций определятся верхний предел взрывоопасности,  а для температуры вспышки остальных видов нефтепродуктов – нижний.

Значение этого показателя  зависит от фракционного состава исследуемого продукта: чем ниже предел перегонки – тем ниже это значение.

Средние значения этого параметра:

• для бензиновых фракций – от –30-ти до –40-ка градусов;
• для керосиновых – от  30-ти до 60-ти;
• для дизельного топлива разных видов – от  30-ти до 90;
• для масел – от 130-ти до 320.

Температура воспламенения

При этом температурном значении нагреваемый нефтепродукт не только загорается от пламени, но и продолжает гореть не меньше 5-ти секунд.

Этот показатель всегда выше, чем значение  температуры вспышки, причем, чем более тяжелая фракция – тем разница больше. Если в маслах присутствуют летучие примеси, то эти два показателя сближаются.

Температура самовоспламенения

При ней нагреваемый нефтепродукт, находясь в контакте с атмосферным воздухом, вспыхивает  самостоятельно, без внешнего источника пламени.

Это значение зависит как от фракционного состава, так и от концентрации углеводородов той или иной группы.

 При этом, чем ниже температура  кипения конкретного продукта,  тем он  менее опасен в плане  самовоспламенения. Также значение этого показателя снижается по мере увеличения средней молекулярной массы.

Например, температура самовоспламенения тяжелых остатков нефти – от 300-т до 500 градусов,  а тот же показатель для бензиновых фракций – больше 500. Однако, если появляется источник пламени (огонь или искра), то взрыво- и пожароопасность легких фракций резко возрастает.

Самый высокие значения этого показателя характерны для углеводородов ароматической группы.

Температура застывания

Характеризует потерю текучести при низкой температуре.

Чем больше в нефтепродукте парафинов – тем выше этот показатель. Кроме того, потеря текучести вещества может быть вызвана увеличением его вязкости при понижении температуры. Важный показатель для трубопроводной и иной транспортировке.

Читать также: Разновидности магнитов

Температура помутнения

Характеризует способность топлива при низких значениях температуры поглощать из воздуха  влагу, что представляет особую опасность  для авиационных видов топлива, в которых эта влага может превратиться в лед.

Температура начала кристаллизации

Характеризует образование в нефтепродуктах кристаллических веществ. Для топлива, использующегося в двигателях карбюраторного и реактивного типа этот показатель не должен быть выше минус 60-ти градусов.

Электрические и диэлектрические характеристики

Чистым безводным  нефтяным продуктам свойственна очень низкая  электропроводность, что позволяет применять, например, твердые парафины в качестве изоляторов,  а некоторые виды нефтяных масел (трансформаторное, конденсаторное, изоляционное) – для использования в электротехнической аппаратуре и в кабелях высокого давления.

Оптические свойства нефти

К ним относятся:

• цвет нефти и нефтепродукта;
• флуоресценция (свечение в отраженном свете; ликвидируется очисткой);
• оптическая активность (способность изменять плоскость поляризации вращением в правую сторону; практического применения нет).

Оптические свойства нефти и её производных характеризуют:

• показатель преломления;
• удельная рефракция;
• рефрактометрическая разность;
• удельная дисперсия.

Растворимость

Углеводороды практически не растворяются в  воде.

Растворяющие свойства

В сырой нефти и в жидких углеводородах хорошо растворяются такие вещества, как сера и её соединения,  йод, смолы, а также жиры растительного и животного происхождения.

Это свойство нашло широкое техническое применение в нефтехимии. Большинство растворителей, применяемых в различных отраслях промышленности, сделаны на основе нефтепродуктов.

В нефти хорошо растворяется воздух и различные газы (углерод, сероводород и так далее).

Опасные свойства нефтепродуктов:

• легковоспламеняемость;
• горючесть;
• взрывоопасность;
• испаряемость.