Классификация, физ-хим и теплофизические св-ва нефти и НПР. Фракционный состав

Нефть и нефтепродукты представляют собой сложную жидкую смесь близко кипящих углеводородов и высокомолекулярных углеводородных соединений с гетероатомами кислорода, серы, азота, некоторых металлов и орган. кислот. Основными структурными элементамими нефти явл-ся С 87-83%, Н 11-14%. Т.к. индивидуальный состав нефти определить нельзя, ограничиваются определением группового хим. состава, т.е. отдельных рядов и групп УВ. УВ принято разделять парафиновые (насыщенные алканы), нафтеновые и ароматические. В зависимости от преобладания одного из 3 представителей УВ более 50%, нефти именуются: метановые, нафтеновые, ароматические. Если содержание не менее 25 % дают комбинированное название (метано-нафтеновые, нафтено-ароматические). Нефть представляет собой раствор чистых УВ и гетероатомных орг. соединений (именно раствор, а не смесь).

Условно товарные НПР делятся на: светлые (бензин, керосин, ДТ, топливо для реакт. двиг.), темные (масла и мазуты), пластичные смазки, нефтехим.продукты. По содержанию серы нефти делятся на 3 класса: малосернистая (до 0,6 % серы), сернистая (0,61-1,8 % серы), высокосернистая (более 1,8 %).

Физ-хим. св-ва: Плотность - кол-во покоящейся массы в ед. объема. (кг/м³). Плотность нефтей и нефтепродуктов, величина аддитивная. ;

Удельный вес - вес единицы объёма. γ=ρg

Давление насыщенных паров – это давление пара находящегося в равновесии с жидкостью при данных термодинамических условиях и в соотношении объема фаз. Давл. нас. паров нефти и НПР по закону аддитивности определять нельзя.

Закон Дальтона-Рауляx_iP_si=y_iP_см; k- константа фазового равновесия, x_i- мольная концентрация, y_i- мольная концентрация в паровой фазе, P_см -общее Р смеси, P_si-Р нас.паров чистого компонента.

Вязкость – способность сопротивляться взаимному перемещению слоев жидкости. Единицей динамической вязкости ŋ яв-ся сила необходимая для поддержания разности скоростей равной 1 м/с между двумя параллельными слоями жидкости, площадью 1 м² находящимися на расстоянии 1 м друг от друга. (Н∙с/м², Па ∙ с, ПЗ)

Кинемат. вязкость ν = ŋ/ρ (мм²/ с, сСт). 1 Ст = см²/с, 1 сСт = мм²/с. Вязкость не яв-ся аддитивным свойством.

Теплофиз. св-ва: Теплота испарения (скрытая теплота) - это кол-во тепла расходуемое на превращение в пар 1 кг жидкости при температуре кипения(кДж/кг).

Теплота конденсации – кол-во тепла выделяющееся при конденсации пара в жидкость (численно равна скрытой теплоте испарения).

Теплота сгорания (теплотворная способность) – кол-во тепла выделяемое при полном сгорании топлива (для нефти 42∙ 10³ кДж/кг).

Теплота плавления – кол-во тепла, поглощенное 1 кг тв.тела, когда оно при Т плавления превращается в жидкость.

Температура застывания - Т при котор. продукт теряет свою подвижность.

Т кристаллизации – Т при кот начинается выпадение УВ (в основном парафина), сопровождается помутнением и изменением вязкостных хар-к.

Пожаровзрывоопасность хар-ся способностью смесей и их паров с воздухом воспламенятся и взрываться. Пожароопасность НПР определяется величинами Т вспышки, воспламенения и самовоспламенения. Т вспышки - Т при котор. смесь нефтепродукта и воздуха вспыхивает при поднесении к ней огня, но сам НПР не загорается. Могут быть ЛВЖ(авто и авио бензины, спирты, керосин) с Т_всп< 61^оС, и горючие (диз. топлива, масла) с Т_всп более 61. ЛВЖ с Т_всп<45^о яв-ся пожароопасными. Т воспламенения – Т при котор. загораются не только газы но и сам НПР. В зависимости от Т_воспл установлено 5 групп пожароопасных смесей: >450^оС, 300-450^о, 200-300^о, 135-200^о, 100-135^о. Т самовоспламенения - Т при котор. быстро нарастают хим. реакции и НПР загорается контактируя с воздухом без подноса пламени.

Т кипения – Т при котор. происходит переход из жидкого состояния в пар не только с поверхности, но и по всему объему. Теплоемкость – кол-во тепла необходимое для нагрева 1 кг на 1⁰ С. Энтальпия (теплосодержание). Под удельной энтальпией при Т₁ понимают кол-во тепла, котор. необходимо на нагрев 1 кг от 0⁰ С до Т₁. Энтальпия НПР в паровой фазе слагается из кол-ва тепла, расходуемого на нагрев жид-ти от 0 до Т кипения, его испарения и нагрев паров от Т кипения до заданной Т.

При транспорте, хранении нефти и газа имеют место 3 основных вида теплообмена: 1. Тепловое излучение – теплообмен между телами находящимися на расстоянии друг от друга по средствам лучистой энергии носителем которой яв-ся электромагнитные колебания. 2. Конвенция – перенос теплоты перемешиванием и перемещением частиц вещества. 3. Теплопроводность - молекулярный процесс распределения теплоты внутри вещества от более нагретых к менее нагретым.

Фракционный состав. Разделение многокомпонентных смесей на части состоящей из УВ близких по составу, котор. принято называть фракциями, наз-ся фракционированием. Фракц. состав обычно определяют простой перегонкой или ректификацией. Ректификация – разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся Т кипения путем многократных испарений жидкости и конденсации паров.

При перегонке нефти имеющей типичный состав можно получить: бензиновых фракций – 31%, керосиновых-10%, дизельных-51%, базового масла – 20%, и мазут – 15%. В процессе перегонки составляющие компоненты отделяются в порядке возрастания Т кипения. Бензин выкипает при 35-205^о, керосин 150-315^о, дизель 180-420^о, тяжелые масляные дестиляты 420-490^о, остаточные масла выше 490⁰ С. При Т кипения до 370 перегонка ведется при атмосферном давлении, при более высоких Т в вакууме или с применением водяного пара.