Физико-химические свойства нефти

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                   3

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ                      4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                              9

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                             10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

        Знание физико-химических свойств нефти немаловажно и даже необходимо. В первую очередь для того, чтобы знать каким способом ее более рационально добывать, в каких условиях хранить, как осуществлять переработку и естественно соблюдать технику безопасности производственных процессов.

     Соблюдение  государственных стандартов обязательно  для всех предприятий и организаций, причастных к транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов, тогда как другие имеют ограниченную сферу влияния. В этих документах устанавливается перечень формулируемых физико-химических, наиболее важных эксплуатационных свойств, допустимые значения ряда констант, имеющих специфическое назначение и условие использования.

     К физико-химическим относятся свойства, характеризующие состояние нефти  и нефтепродуктов и их состав (например, плотность, вязкость, фракционный состав). Эксплуатационные свойства характеризуют  полезный эффект от использования нефтепродукта  по назначению, определяют область его применения. Некоторые эксплуатационные свойства нефтепродуктов оценивают с помощью нескольких более простых физико-химических свойств. В свою очередь, перечисленные физико-химические свойства можно определить через ряд более простых свойств веществ. Часто на практике нефтепродукты и нефти характеризуются уровнем качества. Оптимальным уровнем считается такой, при котором достигается наиболее полное удовлетворение требований потребителя. Уровень качества зависит от уровня каждого свойства и значимости этого свойства.  
 

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ

     Нефть – представляет собой горючую, маслянистую  жидкость, состоящую из смеси различных  углеводородов, преимущественно темного  цвета (красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета), хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочной оболочке Земли; на сегодня — одно из важнейших для человечества полезных ископаемых.

     В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафиновые) с общей формулой С_nН_2n+2; нафтеновые – С_nН_2n; ароматические – С_nH_2n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда причем углеводороды  содержащие в составе от 1-4 атомов углерода (а именно метан СН₄, этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀), находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Углеводороды  метанового ряда содержащие от 5-7 атомов углерода (Пентан С₅Н₁₂, гексан С₆Н₁₄ и гептан С₇Н₁₆₎ неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от С₈Н₁₈ до С₁₇Н₃₆ – жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода – твердые вещества (парафины). В нефти содержится  82¸87 % (85%) углерода, 11¸14 % (12%) водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

     Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с  ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

     Основной  показатель товарного качества нефти  – ее плотность (r) (отношение массы к объему), по ней судят о ее качестве. Легкие нефти наиболее ценные. (Измеряется плотность ареометром, пикнометром.)

     По  плотности нефти делятся на 3 группы:

      1) на долю легких нефтей (с плотностью  до 870 кг/м³) в общемировой добыче приходится около 60% (в России – 66%),

     2) на долю средних нефтей (871¸970 кг/м³) в России – около 28%, за рубежом – 31%;

     3) на долю тяжелых (свыше 970 кг/м³) – соответственно около 6% и 10%.

     Вязкость – свойство жидкости или газа, в данном случае нефти, оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других.  Зависит она от силы взаимодействия между молекулами жидкости (газа), в данном случае нефти. Для характеристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости (m). За единицу динамической вязкости принят паскаль-секунда (Па·с). Жидкость с вязкостью 1 Па·с относится к числу высоковязких.

     В нефтяном деле, так же как и в  гидрогеологии и ряде других областей науки и техники, для удобства принято пользоваться единицей вязкости, в 1000 раз меньшей – мПа·с. Так, пресная вода при температуре 20⁰С имеет вязкость 1 мПа·с, а большинство нефтей, добываемых в России, - от 1 до 10 мПа·с, но встречаются нефти с вязкостью менее 1 мПа·с и несколько тысяч мПа·с. С увеличением содержания в нефти растворенного газа ее вязкость заметно уменьшается. Для большинства нефтей, добываемых в России, вязкость при полном выделении из них газа (при постоянной температуре) увеличивается в 2¸4 раза, а с повышением температуры резко уменьшается.

     Вязкость  жидкости характеризуется также  коэффициентом кинематической вязкости, т.е. отношением динамической вязкости к плотности жидкости. За единицу в этом случае принят м²/с. На практике иногда пользуются понятием условной вязкости, представляющей собой отношение времени истечения из вискозиметра определенного объема жидкости ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20⁰С. 

     Вязкость  изменяется в широких пределах (при 50⁰С 1,2 ¸ 55·10^-6м²/с) и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтеново-смолистых веществ).

     Цвет  нефти варьирует от светло-коричневого до темно-бурого и черного.

     Другое  основное свойство нефти – испаряемость.  Нефть теряет легкие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.

     В пластовых условиях свойства нефти существенно отличаются от атмосферных условий.

     Наиболее  характерной чертой пластовой нефти  является содержание  в ней значительного  количества растворенного газа, который  при снижении пластового давления выделяется из нефти, вследствие чего нефть становится более вязкой и уменьшается ее объем. Такое свойство называется газосодержание – количество газа, содержащееся в одном кубическом метре нефти.

     При увеличении давления нефть сжимается. Для пластовых нефтей коэффициенты сжимаемости нефти  b_н колеблются в пределах 0,4¸14,0 ГПа^-1, коэффициент b_н определяют пересчетом по формулам, более точно получают его путем лабораторного анализа пластовой пробы нефти.

     В  пластовых условиях также изменяется плотность нефти, она всегда меньше плотности нефти на поверхности.

     Газовый фактор – количество газа, добываемого на 1 тонну нефти (м3/т)

     Для нефтяных месторождений России газовый  фактор изменяется от 20 до 1000 м³/т. По закону Генри растворимость газа в жидкости при данной температуре прямо пропорциональна давлению. Давление, при котором газ находится в термодинамическом равновесии с нефтью, называется давлением насыщения. Если давление ниже давления насыщения, из нефти начинает выделяться растворенный в ней газ. Нефти и пластовые воды с давлением насыщения, равным пластовому, называются насыщенными. Нефти в присутствии газовой шапки, как правило, насыщенные.

     Огнеопасность нефти характеризуется температурой вспышки паров, при которой пары нефти, нагретой при определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней открытого пламени.

     Из  этого свойства вытекает следующее  свойство нефти взрываемость – это способность воспламеняться от открытого пламени, зависит от соотношения смеси её паров с воздухом.

     Различают нижний и верхний пределы взрываемости нефтепродуктов в воздухе. Нижний предел - такая концентрация паров нефти в воздухе, ниже которой не происходит вспышка смеси из-за избытка воздуха и недостатка паров при внесении в эту смесь горящего предмета. Верхний предел соответствует такой концентрации паров нефти в воздухе, выше которой смесь не взрывается, а просто горит.

     Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая при определенных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

     Температурой  воспламенения называется та температура, при которой нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее 5 секунд.

     При понижении температуры часть  компонентов нефти становятся более вязкими и малоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов. Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания.

     Диэлектрические свойства нефти.

     Нефть относится к диэлектрикам, т.е. обладает высоким удельным электрическим  сопротивлением (не проводит электрический  ток). При движении нефти по трубопроводам  вследствие её трения о стенки трубопроводов  образуется статическое электричество. Это может привести к пожару, поэтому трубопроводы и цистерны для транспорта нефти заземляют. 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В данной работе приведены основные и  наиболее важные физико-химические свойства нефти, от которых напрямую зависят  и эксплуатационные свойства нефти. Учитывая все эти свойства, многие предприятия и организаций, причастные к транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов, соблюдают государственные стандарты, и благополучно работают, получая свою заслуженную прибыль. На сегодня нефть — одно из важнейших для человечества полезных ископаемых. Поэтому необходимо знать и учитывать физико-химические свойства нефти. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК