Плотность нефти и нефтепродуктов

     Содержание

   Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1. Свойства нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
0. Плотность нефти и нефтепродуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
0. Молекулярная  масса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
0. Вязкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
0. Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения . . . . . .  . . . . . . .10
0. Температура застывания, помутнения и начала кристаллизации . . . . .  . . . . . .11
0. Электрические свойства нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
0. Оптические  свойства нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
0. Растворимость и растворяющая способность нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..14

Заключение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Нефть (от персидского нефт – вспыхивать, воспламеняться) – горючая, маслянистая жидкость со специфическим запахом от светло-коричневого (почти бесцветного) до темно-бурого (почти черного) цвета.

     В настоящее время в России действует  государственный стандарт Р 51858-2002, в котором прописаны основные характеристики нефтей, добываемых на территории Российской Федерации.

     В соответствии с этим стандартом приняты 2 определения нефти:

     Сырая нефть – жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси и служит основным сырьем для производства жидких энергоносителей (бензина, керосина, дизельного топлива, мазута), смазочных масел, битума и кокса.

     Товарная  нефть – нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке.

     С химической точки зрения нефть представляет собой сложную смесь органических соединений, основу которой составляют углеводороды различного строения. Состав и строение нефти различных месторождений нередко сильно отличаются друг от друга. В этой связи практически невозможно охарактеризовать нефть четкими понятиями. 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Свойства нефти

     К основным характеристикам нефти  и нефтепродуктов относятся: 

1) плотность;  

2) молекулярная  масса (вес);

3) вязкость;

4) температуры  вспышки, воспламенения и самовоспламенения; 

5) температуры застывания, помутнения и начала кристаллизации;

6) электрические  или диэлектрические свойства;

7) оптические  свойства;

8) растворимость  и растворяющая способность.

     1.1. Плотность нефти и нефтепродуктов.

     Поскольку основу нефти составляют углеводороды, то ее плотность обычно меньше единицы. Плотности нефтепродуктов существенно зависят от фракционного состава и изменяются в следующих пределах:

 

     Под плотностью обычно понимают массу вещества, заключенную в единице объема. Соответственно размерность этой величины – кг/м³ или г/см³.

     Для характеристики нефти, как правило, используют величины относительной  плотности.

     Относительная плотность (r) – это безразмерная величина, численно равная отношению массы нефтепродукта (m_н^t) при температуре определения к массе дистиллированной воды при 4⁰С  (m_в^t), взятой в том же объеме:

     r^t₄  = m_н^t / (m_в^t)

     Поскольку плотность воды при 4⁰С равна единице, то численное значение абсолютной плотности и относительной совпадают.

       Наряду с плотностью в нефтехимии существует понятие относительного удельного веса (g). Относительным удельным весом (g) называется отношение веса нефтепродукта при температуре определения к весу дистиллированной воды при 4°С в том же объеме.

     Совершенно  очевидно, что при одной и той же температуре плотность и удельный вес численно равны друг другу.

     В соответствии с ГОСТом в нашей  стране принято определять плотность  и удельный вес при температурах 15 и 20⁰ С.

     Зависимость плотности нефтепродуктов от температуры имеет линейный характер. Зная плотность нефти при температуре t градусов, можно найти ее плотность при 20⁰ С:

     r²⁰₄ =  r^t₄  +  Dt ·( t - 20)

     где Dt – температурная поправка к плотности на 1 град, находится по таблицам или может быть вычислены по формуле:

     Dt = (18,310 – 13,233·r²⁰₄)·10^-4

     В ряде случаев эту формулу приводят в несколько измененном виде и  называют формулой Д.И.Менделеева:

     r^t₄ =  r²⁰₄  -  Dt ·( t - 20)

     Таким образом, плотность нефтей и нефтепродуктов уменьшается с ростом температуры.

     Все нефтепродукты представляют собой смеси углеводородов. Среднюю плотность нефтепродукта определяют по правилу смешения и аддитивности:

                  r₁V₁ + r₂V₂ + … + r₃V₃                                                  m₁ + m₂ + … + m₃

     r_ср. = ------------------------------------  или   r_ср. = ------------------------------------

                   V₁ + V₂ + … + V₃                                                          m₁/r₁ + m₂/r₂ + … + m₃/r₃

     Определение плотности проводят с помощью  ареометров или нефтеденсиметров, а также гидростатических весов Мора-Вестфаля или пикнометрическим методом. Последний метод определения считается наиболее точным.

     Плотность большинства нефтей меньше единицы  и колеблется в диапазоне от 0.80 до 0.90. Высоковязкие смолистые нефти  имеют плотность близкую к единице. На величину плотности нефти оказывает существенное влияние наличие в ней растворенных газов, количество смолистых веществ и фракционный состав. Плотность фракций нефтей плавно увеличивается по фракциям.

     Для углеводородов средних фракций нефти с одинаковым числом углеродных атомов плотность возрастает в следующем ряду:

     алканы ® алкены  ® изоалканы ® изоалкены ® алкилциклопентаны ® алкилциклогексаны ® алкилбензолы  ®алкилнафталины

     Для бензиновых фракций плотность заметно  увеличивается с увеличением количества бензола и его гомологов.

     Для нефти и нефтепродуктов плотность  является нормируемым показателем  качества. 

     1.2. Молекулярная масса (молекулярный вес).

     Молекулярный  вес нефти и нефтепродуктов имеет  лишь усредненное значение и зависит от состава и количественного соотношения компонентов смеси (М_ср.).

     Нетрудно  определить, что первый представитель  жидких углеводородов, входящих в состав нефти, - пентан, имеет молекулярную массу 72. У смолистых веществ она  может достигать величины 1.5 – 2.0 тыс. у.е. Для большинства нефтей средняя молекулярная масса находится в пределах 250-300 у.е. По мере увеличения диапазона кипения нефтяных фракций молекулярная масса (М_ср.) плавно увеличивается от 90 (для фракции 50-100⁰С) до 480 (для 550-600⁰С).

     Для упрощенных технологических расчетов существует формула Войнова:

     М_ср. = а + bt + ct²_cр.   (t_ср. – средняя температура кипения)

     В частности, для алканов эта формула  имеет вид:

     М_ср. = 60 + 0.3 t_ср. +  0.001 t²_cр.

     За  рубежом для характеристики молекулярной массы нефтей и нефтепродуктов нередко используют формулу Крега, в которой фигурирует значение плотности при 15⁰С:

     М_ср. = 44.29·r¹⁵/(1.03 - r¹⁵) 

     Для более точного определения среднего молекулярного веса нефтепродуктов пользуются экспериментальными данными, полученными криоскопическим и эбулеоскопическим методами.

     Для технологических расчетов молекулярной массы используют специальные графики  зависимости средней молекулярной массы от средней температуры  кипения или плотности нефти.

     Молекулярные  веса отдельных нефтяных фракций обладают свойством аддитивности, поэтому, зная молекулярную массу отдельных компонентов и их содержание в смеси, можно рассчитать средний молекулярный вес нефтепродуктов:

     М_ср.= M₁n₁ + M₂n₂ + M₃n₃ + …

     Связь между молекулярной массой и относительной плотностью нефтяных фракций определяется по формуле Крега:

                                 44.29r¹⁵

           М =  --------------------

                                1.03-r¹⁵ 

     Вязкость (или внутреннее трение) нефти и нефтепродуктов зависит от химического и фракционного состава. Различают динамическую (ή) и кинематическую (n) вязкость (из физики  n = ή /r ).

     Динамическая  вязкость (ή) или внутреннее трение – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Это свойство проявляется при движении жидкостей. Единица измерения - н•с/м².