Кислородосодержащие соединения нефти , их характеристика , распределение по фракциям нефти.

Содержание кислорода в нефтях обычно составляет 1,5% масс и выше. Кислород в нефтях встречается в виде соответствующих соединений, в чистом виде его в нефтях нет. Это нафтеновые кислоты и фенолы, так же кислород входит в состав асфальтено смолистых веществ.

Нафтеновые кислоты - карбоновые кислоты циклического строения, малолетучие, маслянистые жидкости с резким неприятным запахом. Распределение кислот по фракциям неравномерно. Преобладают в легких и средних газойлевых фракциях. Нафтеновые кислоты нерастворимы в воде и легко растворяются в нефтепродуктах. Их содержание в нефтях характеризуется кислотными числами – кол-во СаОН в мг, которое пойдет на нейтрализацию 1 г нефтепродукта. Является показателем качества бензина, дизтоплива и реактивного топлива.

Фенолы - это антиокислители, стабилизаторы, содержаться в пищевых продуктах.

Крезол- используют для пропитки Ж/Д шпал.

Формула: крезол (метилфенол)

СН3

 

 

14. Асфальтено смолистые вещества нефтей: состав, свойства, области применения. Асфальтено смолистые парафиновые отложения в резервуарах хранения нефти и нефтепродуктов. Природа. Методы удаления.

Содержатся во всех нефтях, кроме белых.Содержание в нефтях различно: в легких 4-5%, в тяжелых до 20% и выше. Вещества очень сложного строения, в зависимости от физико-химических свойств разделяют на 3 группы:

- асфальтены

-масла

-нейтральные смолы

Нейтральные смолы - полужидкие, иногда почти твердые вещества темно-красного цвета. Плотность почти равна единице. Растворяются в нефтяном эфире, бензоле, хлороформе, четыреххлористом углероде, образуя, в отличие от асфальтенов, истинные растворы. В состав смол входят углерод, водород, сера, кислород, иногда азот. Смолы химически нестабильны.

Асфальтены - черные или бурые твердые, хрупкие, неплавкие высокомолекулярные вещества плотностью больше 1. При температуре выше 300^оС асфальтены разлагаются с образованием газов и кокса. Асфальтены растворяются в полярных растворителях.Содержат: углерод, водород. Серу, азот и кислород. Водород находится в меньшем количестве, чем у нейтральных смол.

Область применения: дорожные покрытия, гидроизоляционные материалы в строительном деле, производсто кровельных изделий

Асфальтено смолистые парафиновые отложения (АСПО) – это осадки, которые образовались в скважине, трубопроводах и резервуарах. Уменьшают полезный объем, увеличивают потери нефтепродуктов.

Методы удаления АСПО. (Борьба с АСПО)
Удаление АСПО может быть осуществлено самыми различными методами, среди которых выделяются:
1. Тепловые методы удаления АСПО - промывка скважинного оборудования горячей нефтью, создание локального теплового потока с помощью глубинных электронагревателей, нагревательных кабельных линий или высокочастотного электрического поля.
2. Химическиеметоды удаления и борьбы с АСПО - удаление растворителями и техническими моющими средствами.
3. Физическиеметоды удаления и борьбы с АСПО - разрушение ультразвуковым воздействием.
4. Биологическиеметоды удаления АСПО - ликвидация АСПО с помощью аэробных и анаэробных бактерий.

Вода в нефти. Минеральные соли. Обоснование необходимости обезвоживания и обессоливания нефтей перед их транспортировкой и переработкой. Подготовка нефти к транспортировке на промыслах.

 

Химический состав Нефти

Вода в нефти. Вода является постоянным спутником нефти. Может находиться как в растворенных, так и во взвешенных состояниях. Вода плохо растворима в нефти, поэтому при перемешивании образуют с ней эмульсии.

Эмульсия-это система из 2-х не растворенных или плохо растворимых жидкостей, причем одна жид. соединяется с другой в виде огромного количества капель.

Дисперсное вещ-во - это вода

Дисперсная фаза – это нефть (вещество в котором растворена жидкость)

Существует 2 типа эмульсии:

1)Вода в нефти – гидрофобные эмульсии (всплывет)

2)Нефть в воде – гидрофильная эмульсия (в воде распределяется равномерно) ловушечная нефть.

Образование эмульсий связано с поверхностными явлениями.

Эмульгатор – это поверхностно активное вещество способное понижать поверхностное натяжение.(полярное вещество) такие как:смолы, асфальтены, соли нафтеновых кислот.

Стойкость эмульсии зависит от:

-размера частиц воды(чем больше,тем меньше стойкость)

-состава, строения и свойств эмульгаторов

-от времени существовании эмульсии. (чем старше тем сложнее ее разрушить)

Способы разрушения эмульсии:

1)механический (отстаивание, центрифугирования)

2)Химический (добавления деэмульгатор)

3)электрический полем

4)термический

5)комбинированный

Для обезвоживания используют электродегидратор.

Скорость оседания капель воды подчиняется з.Стокса

w=((d^2)*(pв-pн)*g)/(18*h)

 

w-скорость оседания капель

d-диаметр капель

p-плотность

18-молек. Масса вод

h- диномическая вязвость

g- ускор. Своб. Паден.

 

Содержание воды в нефти, поступающей на транспортировку- не более 0,5%. Содержание воды в нефти на нпз не более 0,1% после прохождения установки ЭЛОУ- электро обезвоживающая обессоливающая установка.

 

Содержание воды в нефти определят с помощью прибора Дина-Старка.

Он состоит из колбы, приемника-ловушки и обратного холодильника. Сущность определения заключается в отгонке воды и растворителя от нефти с последующим их разделением в градуированном приемнике-ловушке на два слоя.

 

Минеральные соли

В нефти присутствуют хлориды, сульфаты,карбонаты, бромиды и другие соли, преимущественно Са, магний, натрий.

Соли в нефти находятся в растворенном кристаллическом состоянии. Присутствие в нефтях солей не желательно, особо опасны хлориды т.к вызывают коррозию, ухудшают качество нефтепродуктов

Соли необходимо удалять на установках ЭЛОУ.

Содержание хлористых солей в нефти, поступающих на транспортировку должно быть: 100,300,900 мг/дм³,после ЭЛОУ остаеться 3-5 мг/дм³ солей.

Уравнение коррозии:

NaCl-не подвергается гидролизу

CaCl₂-подвергается гидролизу всего на 10 %

MgCl2 + H2O=MgOHCl+HCl

Fe+2HCl=FeCl2+H2

Fe+H2S= FeS+ H2

Образуется прочная пленка сульфида железа, которая будет предохранять от разрушения аппарат

FeS+2HCl= FeCl2+ H2S – идет разрушение оборудования.

Обоснования необходимости обезвоживания и обессоливания нефтей:

1. Вода- это балласт, при повышенном содержании воды на 1% в транспортируемую нефть, расходы увеличиваются на 3-5%.

2.Вязкость эмульсии нефть-вода с увеличением содержания воды растут расходы энергии на перекачку

3.Расходы на преодоление сил трения из-за скопления воды в пониженных местах трубопроводов

4.Минерализованная пластовая вода вызывает коррозию трубопроводов, резервуаров, арматур

5.Вода содержит мех. Примеси, что приводит к абразивному износу оборудования.

6.Вода имеет высокую температуру замерзания, что может стать причиной аварии в зимнее время.

Первичная подготовка нефти к переработке осуществляется на объектах добычи нефти т.е на нефтепромыслах. Она заключается в дегазации, стабилизации, обезвоживании и обессоливании нефти.

 

16. Плотность нефтепродуктов и газов: понятие, расчет, лабораторные методы определения, применение.

ПЛОТНОСТЬ

Плотность - один из основных показателей качества нефтей и нефтепродуктов. Знание плотности позволяет дать прибли­зительную характеристику нефтепродукта, судить о его химической природе, происхождении, качестве. Знание плотности необходимо также при выполнении технологических расчетов.

Р = G/V

Различают абсолютную и относительную плотность. Под абсо­лютной плотностью понимается масса вещества в единице объема:

 

где р - плотность вещества, г/см^3, кг/м^3:

G - масса вещества, г, кг;

V - объем вещества, см³, м³.

В нефтепереработке чаще используют относительную плотность. Под относительной плотностью понимают отношение плотности неф­тепродукта при температуре t₂ к плотности дистиллированной воды при температуре t₁ и обозначают как p_t1^t2. Таким образом, относительная плотность - величина безразмерная. В нашей стране принята t₂ = 20°С и t₁ = 4°С. Обозначают относительную плотность как р₄²⁰. Так как плот­ность воды при 4°С равна единице, численные значения абсолютной плотности и относительной совпадают. В других странах относитель­ную плотность обозначают как р₁₅¹⁵

Плотность нефти и нефтепродуктов уменьшается с повышением температуры нагрева. Изменение плотности в зависимости от темпе­ратуры может быть рассчитано по формуле

р₄^t = Р₄²⁰ - а (t-20),

где р₄^t - плотность нефтепродукта при температуре t;

Р₄²⁰- относительная плотность нефтепродукта при температуре 20°С;

а - поправка на изменение плотности при изменении температу­ры на один градус (табл.);

t - температура, при которой определяется плотность нефтепро­дукта, °С.

 

Плотность газов при стандартных условиях (давление - 0,1 МПа, температура - 0°С) находят по формуле:

γ = М/22.4

где γ - плотность газа, кг/м³ или г/см³;

М- молярная масса газа, кг/моль или г/моль

22.4-объем одного моль газа

лабораторные методы определения

Плотность может быть определена с помощью ареометра, пикнометра или гидростатических ве­сов. Выбор метода определения плотности зависит от количества и вязкости нефтепродукта, требуемой точности определения и отводи­мого для анализа времени.

С помощью ареометра можно определить плотность с точностью до 0,001 и 0,005 соответственно для маловязких и вязких нефтепродуктов.

 

С помощью гидростатических весов опреде­ляют плотность с точностью до 0,0005 (5-10).

Применение пикнометра позволяет опреде­лить плотность с наибольшей точностью - до 0,00005 (5-10'⁵), но и времени для анализа необ­ходимо затратить больше.