Физические и химические свойства нефти

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

 

Физические и химические свойства нефти

 

Пермь, 2019

 

Настоящее учебное пособие предназначено для специалистов, проходящих профессиональную переподготовку по программе «Техническое сопровождение технологических процессов переработки нефти и газа». В нем рас­смотрены вопросы:  физические и химические свойства нефти.

Пособие может быть полезно учащимся техникумов, обучающихся по направлению «Переработка нефти и газа».

 

Разработчик: Куканова Галина Борисовна преподаватель высшей квалификационной категории ГБПОУ «Краевой индустриальтный техникум»

 

Содержание

 

Введение ……………………………………………………………………4

Физические и химические свойства нефти

1.1 Происхождение нефти ………………………………………………… 5

1.2 Плотность ……………………………………………………………… 6

1.3 Вязкость нефти и нефтепродуктов …………………………………. 11

1.4 Характеризующий фактор …………………………………………… 13

1.5 Молекулярная масса …………………………………………………. 13

1.6 Характеристические точки кипения нефтяных фракций ………….. 14

1.7 Электрические свойства нефти……………………………………….22

1.8 Оптические свойства нефти …………………………………………..23

Список литературы ………………………………………………………..24

 

Введение

 

С очень давних времен люди  добывали из недр Земли природные горючие ископаемые: уголь, нефть, газ. С развитием химиче­ской промышленности, энергетики, транспорта особое значение приобрела, не только  добыча, но  и переработка нефти и газа с целью получе­ния большого количества  веществ, необходимых в народном хозяйстве.

Химическая технология нефти и газа базируется на процес­сах физического разделения компонентов нефти и газа, их хими­ческих превращениях. Для этого необходимо иметь представление о хи­мической природе и составе нефти и газа, их поведение при по­вышенных температурах и давлении.  

Современные процессы переработки направлены на исполь­зование богатейшего химического потенциала нефти, обуслов­ленного широким групповым составом углеводородов и гетероа- томных соединений.

Сырая нефть представляет собой жидкость более лёгкую, чем вода; нефть различных месторождений различна по многим физико-химическим свойствам: цвету, плотности, вязкости, пределам выкипания, температурам  застывания.

Эти показатели дают оп­ределенную характеристику  товарных качеств нефти. Некоторые из них входят в ГОСТы на товарные нефтепродукты, косвенно или непосредственно характеризуя их эксплуатационные свойства. Другие используются при расчете и проектировании нефтепро­водов, нефтеперерабатывающей аппаратуры и т. д.

 

 

Плотность

Это один из важнейших и широко употребляемых показате­лей качества нефтей и нефтепродуктов. Плотность определяется как масса единицы объема при определенной температуре и из­меряется в кг/м³, г/см³ или г/мл. На практике имеют дело чаще с безразмерной величиной — относительной плотностью.

Отно­сительной плотностью (  ) нефти или нефтепродукта называет­ся отношение их плотности, при температуре определения (t _опр) к плотности дистиллированной воды при стандартной температуре (t _ст).

В качестве стандартных температур для воды и нефтепродукта в России, приняты стандартная температура t_ст=+4°С, а температура определения t_опр = 20 °С. В ряде зарубежных стран стандартной температурой воды и нефтепродукта является 15,6°С ().

Для пересчета относительной плотности  на плотность  можно использовать формулу  

 

                                   (1)

 

где α - средняя температурная поправка на 1ºС.

 

Температурную поправку α на 1 °С рассчитывают по формуле

 

  α = 0,001828 – 0,00132‧                (2)

 

Зависимость плотности нефти и нефтепродукта от температуры основана на линейном законе (с повышением температуры их плотность снижается). В интервале температур от 0 до 150 °С плотность нефтепродуктов для искомой температуры можно рассчитать по формуле Д. И. Менделеева.

 

                 (3)

 

где  – относительная плотность при температуре анализа;

  – относительная плотность при 20 °С;

    α– средняя температурная поправка плотности на 1 °С;

    t – температура, при которой проводился анализ, С

 

Плотность ρ_t нефтепродуктов в пределах t = 20–250 °С можно рассчитывать по формуле, предложенной А. К. Мановяном

 

ρ_t = 1000‧  ‧(t - 20) (4)

 

Плотность, как правило, увеличивается с увеличением молекулярной массы углеводородов и с переходом от парафинов к олефинам, нафтенам и углеводородам ароматического ряда. Кроме того, плотность нефти колеблется в пределах каждого нефтегазоносного района. Это объясняется тем, что большинство разрабатываемых нефтяных месторождений представлено многопластовыми залежами, для которых, как правило, с увеличением глубины залегания продуктивного горизонта плотность нефти снижается.

Нефть, добываемая на территории России, существенно различается по качеству. Западно-сибирская нефть являются легкой и малосернистой. На промыслах Татарии, Башкирии, Удмуртии, Пермской и Оренбургской областей добывается тяжелая высокосернистая нефть.

Плотность сырой нефти составляет от 0,738 до 1,027 кг/м³ и чаще всего находится в пределах от 0,810 до 0,985 кг/м³. Плотность нефтяных фракций зависит от их химического и фракционного состава. Фракции, выделенные из парафинистой нефти, имеют меньшую плотность, чем из нефти со значительным содержанием ароматических углеводородов.

Плотность жидкостей определяют с помощью ареометров и пикнометров.

Для определения плотности газообразных продуктов за стандартные условия приняты давление в 0,101 МПа (760 мм рт. ст.) и температура 273 K (0 °C).

 

Лабораторная работа 1

Характеризующий фактор

Характеризующий фактор K определяет химическую природу нефтепродукта, его парафинистость. Определяется в зависимости от двух параметров – плотности и температуры кипения, величина которых зависит от состава нефтепродуктов.

Применяется характеристический фактор для коррекции при расчёте физико-химических свойств нефтепродуктов.

 

1.5 Молекулярная масса

Нефть и нефтепродукты представляют собой смеси индиви­дуальных углеводородов и других соединений, поэтому они ха­рактеризуются средней молекулярной массой. Средняя молеку­лярная масса многих нефтей  250—300 кг/кмоль. Первый пред­ставитель жидких углеводородов нефти — пентан С₅Н_|2 — имеет молекулярную массу 72 кг/кмоль. У наиболее высокомолекуляр­ных гетероатомных соединений нефти и ее высоковязких фрак­ций молекулярная масса составляет 1200—2000 кг/кмоль. Моле­кулярная масса тем больше, чем больше средняя температура кипения фракции.

Молекулярные массы фракций с одинаковыми пределами кипения, но выделенные из разных нефтей, близки между со­бой. Поэтому во многих случаях можно пользоваться экспери­ментальными данными, приведенными в табл. 1.2, или опреде­лять молекулярную массу по формуле Б. П. Воинова

 

                    М = 60 + 0,3 t_ср.мол + 0,001(t_ср.мол)²                           (6)

где М — молекулярная масса фракции;

 t_ср.мол — средне- моляр­ная температура кипения светлых нефтяных дистиллятов, опре­деляемая экспериментально и по специальным графикам, К.

Более точные результаты дает формула Воинова — Эйгенсона, выведенная с учетом характеризующего фактора К:

 

М = (7К-21,5 +(0,76 -0,04К)‧ t_ср.мол   + (0,0003К - 0,00245)‧(t_ср.мол)²   (7)

 

 

где М — молекулярная масса фракции;

t_ср.мол — средне- моляр­ная температура кипения нефтяных дистиллятов,    К;

К — харак­теризующий фактор.

 

Практическая работа 1

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

 

Физические и химические свойства нефти

 

Пермь, 2019

 

Настоящее учебное пособие предназначено для специалистов, проходящих профессиональную переподготовку по программе «Техническое сопровождение технологических процессов переработки нефти и газа». В нем рас­смотрены вопросы:  физические и химические свойства нефти.

Пособие может быть полезно учащимся техникумов, обучающихся по направлению «Переработка нефти и газа».

 

Разработчик: Куканова Галина Борисовна преподаватель высшей квалификационной категории ГБПОУ «Краевой индустриальтный техникум»

 

Содержание

 

Введение ……………………………………………………………………4

Физические и химические свойства нефти

1.1 Происхождение нефти ………………………………………………… 5

1.2 Плотность ……………………………………………………………… 6

1.3 Вязкость нефти и нефтепродуктов …………………………………. 11

1.4 Характеризующий фактор …………………………………………… 13

1.5 Молекулярная масса …………………………………………………. 13

1.6 Характеристические точки кипения нефтяных фракций ………….. 14

1.7 Электрические свойства нефти……………………………………….22

1.8 Оптические свойства нефти …………………………………………..23

Список литературы ………………………………………………………..24

 

Введение

 

С очень давних времен люди  добывали из недр Земли природные горючие ископаемые: уголь, нефть, газ. С развитием химиче­ской промышленности, энергетики, транспорта особое значение приобрела, не только  добыча, но  и переработка нефти и газа с целью получе­ния большого количества  веществ, необходимых в народном хозяйстве.

Химическая технология нефти и газа базируется на процес­сах физического разделения компонентов нефти и газа, их хими­ческих превращениях. Для этого необходимо иметь представление о хи­мической природе и составе нефти и газа, их поведение при по­вышенных температурах и давлении.  

Современные процессы переработки направлены на исполь­зование богатейшего химического потенциала нефти, обуслов­ленного широким групповым составом углеводородов и гетероа- томных соединений.

Сырая нефть представляет собой жидкость более лёгкую, чем вода; нефть различных месторождений различна по многим физико-химическим свойствам: цвету, плотности, вязкости, пределам выкипания, температурам  застывания.

Эти показатели дают оп­ределенную характеристику  товарных качеств нефти. Некоторые из них входят в ГОСТы на товарные нефтепродукты, косвенно или непосредственно характеризуя их эксплуатационные свойства. Другие используются при расчете и проектировании нефтепро­водов, нефтеперерабатывающей аппаратуры и т. д.