Физико-химические свойства нефтей и нефтепродуктов

1) Плотность.

В практике нефтяного дела чаще всего определяют относительную плотность, которая обозначается  - безразмерная величина, показывающая отношение плотности этих продуктов при 20⁰С плотности дисцилированной воды при 4⁰С

 

Величина, обратная плотности называется удельным объемом и широко используется при расчете количества нефти или нефтепродукта в резервуаре. Все нефтепродукты представляют собой смесь углеводорода различных групп, допуская ацитивность их объемов, среднюю плотность находят по формуле:

 

 

 

 

 

m - масса компонентов смеси

V - соответствующие объемы

ρ - относительные плотности компонентов смеси

 

Для нефти и нефтепродуктов характерно резкое изменение плотности с изменением температуры. С повышением температуры плотность нефти уменьшается, а удельный объем увеличивается.

 

 

 

 - относительная плотность нефти при заданной температуре

 - относительная плотность при стандартной температуре

 - поправочный коэффициент на изменение плотности при заданной температуре на 1⁰

 

 

Значение показателя плотности для нефти и нефтепродуктов очень велико, так как в сочетании с другими физико-химическими константами (показатель преломления, температура кипения, вязкость и т.д.) плотности является параметром, характеризующим химическую природу происхождения и товарное качество нефти. Одним из параметров, который представляет собой функцию плотности и позволяет судить о химической природе нефти является характеризующий фактор.

 

 

 - абсолютная средняя молекулярная температура кипения смеси в кельвинах

 - относительная плотность нефтяной фракции

 

Средняя молекулярная температура кипения смеси определяется:

 

 - температура кипения компонентов в ⁰С

 - молярные доли компонентов смеси

 

Для парафинистых нефтей и нефтепродуктов К изменяется в пределах 12,5-13. Для нафтеноароматических К = 10-11

 

 

2) Молекулярный вес. Важный показатель, так как используется при подсчете теплоты парообразования, объемом паров, порциального давления и т.д.

 

Так как нефть и нефтепродукты представляют собой смеси индивидуальных углеводородов и некоторых других соединений, они характеризуются средним молекулярным весом. Молекулярные веса фракции тем больше, чем выше их температура кипения.

Молекулярный вес определяется по формуле Войнова:

 

 

где  - постоянные, значения которых различны для каждой группы углеводородов.

   - средняя молекулярная температура кипения продукта (⁰С)

 

Молекулярный вес смеси нескольких нефтяных фракций находится по формуле:

 

 - массы нефтяных фракций

 - соответственно их молекулярные веса

 

3) Давление насыщенных паров.

Под этим давлением понимают давление развиваемое парами при данной температуре в условиях равновесия с жидкостью. Температура при которой давление насыщенных паров становятся равной давлению в системе называется температура кипения вещества. ДНП в нефти характеризует их испаряемость, наличие в них легких компонентов. Оно резко увеличивается с повышением температуры. Для растворов и смесей общее давление насыщенных паров определяется по формуле:

 - общее давление насыщенных паров

 - давление насыщенных паров компонента при заданной температуре

 - мольные концентрации компонентов

 

4) Вязкость.

Вязкость характеризует прокачиваемость нефти, при тронспартировании ее по трубопроводам, прокачиваемость топлив двигателя внутреннего сгорания.

Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость

динамическая – η [пуаз]

В технологических расчетах чаще пользуются кинематической вязкостью – ν [см³/с]

Кинематическая вязкость равна:

Для высоковязких нефтей пользуются условной вязкостью – ВУ, под которой понимают отношение времени истечения из стандартного вискозиметра определенного объема испытуемой жидкости по времени истечения такого же количества дисцилированной воды при 20⁰С. 

ВУ=[УЕ]

Вязкость жидких нефтей и нефтепродуктов определяют температурой их выкипания, т. е. химическим составом. Чем выше температура выкипания, тем больше ее вязкость. Наивысшей вязкостью обладают битуминозные нефти, остатки от перегонки и асфальто-смолистые вещества.

Для масел очень важен индекс вязкости (ИВ), который оценивает эксплуатационные свойства масел. Чем выше ИВ, тем лучше масло. Вязкость имеет свойство изменяться от температуры. Чем выше температура, тем ниже вязкость.

С повышением давления вязкость увеличивается.

Вязкость смеси определяется по формуле:

 

 

 - количество взятых компонентов

 

 

Характерные температуры – это температуры, которые характеризуют те или иные физические переходы нефтепродуктов, к ним относятся:

- температура вспышки

- температура воспламенения

- температура самовоспламенения

- температура кристаллизации

- температура застывания

- температура плавления

- температура разложения

- температура хрупкости.

 

 

Температура вспышки   - температура, при которой нефть и нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающем воздухом горючую смесь, вспыхивающую, при поднесению к ней пламени.

Температура вспышки тесно связана с температурой кипения. Чем легче фракции нефти, тем ниже температура вспышки.

Температура вспышки бензиновой фракции отрицательна (- 40⁰С).

Температура вспышки керосиновой фракции (28-60⁰С)

Масляных (130-325⁰С)

Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов.