Тема 8. Основные свойства нефтепродуктов

1. Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигающим усилиям. Единицей измерения динамической вязкости (Па·с) является давление, необходимое для поддержания разности скоростей, равной 1 м/с между двумя параллельными слоями жидкости площадью 1 м, находящимися друг от друга на расстоянии 1 м. Наибольшей вязкостью обладают высококипящие углеводороды, а из нефтепродуктов – масла и мазут, вязкость которых в сотни раз выше, чем у бензинов. Большое содержание в нефти парафинов, смол и асфальтенов повышает её вязкость. Наблюдается зависимость: чем больше в нефти парафина, тем меньше в её составе смол и асфальтенов; чем больше геологический возраст нефти, тем больше в её составе парафина.

Вязкость не путайте с текучестью. Это две взаимообратные характеристики: чем больше вязкость, тем меньше текучесть. Итак, смазочные масла можно получить из фракций, выкипающих при температуре выше 350 ^оС. По температуре кипения сверхвязкие масла близки с твердыми углеводородами – парафинами.

Для трубопроводного транспорта вязкость – очень важная характеристика. Когда высокая текучесть нефти, тогда нет проблем при транспортировке её по трубопроводам. В условиях Тюменского севера случаются ситуации, когда нефть при низких температурах становится очень вязкой и транспортировать её оказывается невозможно. Тогда транспортники прибегают к подогреву нефти.

При добыче высокопарафинистой нефти снижается и даже полностью прекращается дебит скважин из-за закупорки их асфальтопарафиновыми отложениями (АСПО). Из скважин их приходится удалять механическим путем, тепловой обработкой, промывкой растворителями.

Парафин при перекачке высокопарафинистой нефти отлагается на внутренних стенках трубопровода. В магистральных трубопроводах толщина отложений парафина достигает 30 мм. Чтобы предотвратить это явление, при транспортировке нефти применяют способ горячей перекачки. При этом каждые 25–150 км длины трубопровода нефть дополнительно подогревают. Одним из крупнейших в мире горячих нефтепроводов является трубопровод Усть-Гурьев-Куйбышев, который перекачивает высокопарафинистые мангышлакские нефти. Такую нефть перед закачкой в трубу нагревают до 67–77 ^оС.

2. Цвет – нефть обычно темно-коричневого или черного цвета, но встречается всех оттенков палитры, в том числе и белая.

Чистые углеводороды бесцветны, а цвет нефть приобретает из-за содержащейся в ней серы и смолистых веществ.

3. Флюоресценция – способность тонких пленок нефти переливаться всеми цветами радуги. Бакинская нефть имеет синеватый оттенок, пенсильванская – зеленоватый, а после очистки – фиолетовый.

4. Плотность – количество вещества, заключенного в единице объема. Плотность нефти колеблется в пределах от 0,73 до 1040 кг/м³.

Нефть обычно легче воды (наблюдаются радужные круги в водоемах).

Легкой нефтью называют нефть с плотностью ниже 900 кг/м³. Мазут имеет плотность от 900 до 990 кг/м³, керосин – 800–840, бензины 700–800, газовые конденсаты – 650–720 кг/м³.

5. Диэлектрические свойства углеводородов нефти в 2–3 раза выше, чем у стекла. Эти свойства используются для создания жидких изоляторов, трансформаторных масел. Нефтепродукты способны накаливать электрический заряд. Это опасно. При трении о железо в бензине возникает заряд до 2 кВ, поэтому у бензовозов заднее шасси снабжено металлической цепью до земли. Электропроводность значительно увеличивается при наличии в нефтепродуктах растворов солей.

6. Теплота сгорания – количество тепла, выделяемое при полном сгорании топлива. Теплота сгорания нефти значительно выше, чем таких взрывчатых веществ, как порох, нитроглицерин и даже тротил. Первые попытки изобретателей двигателя внутреннего сгорания использовать в качестве горючего порох окончились неудачей.

7. Температура вспышки – температура, при которой смесь паров нефти и воздуха вспыхивает при поднесении к ней открытого источника огня. Продукты с температурой вспышки ниже 61 ^оС относятся к легковоспламеняющимся, выше 61 ^оС – к горючим.

Температурой вспышки определяется безопасность пользования керосиновыми фонарями и лампами, пригодность смазочного масла для двигателей, где имеют место нагревающиеся и трущиеся части. Для бензинов температура вспышки определяет порог взрывоопасности при определенном соотношении его паров с воздухом.

8. Температура застывания – температура, при которой продукт теряет текучесть. С увеличением содержания в нефтепродуктах тяжелых углеродов температура застывания уменьшается.

9. Стабильность – способность продукта сохранять свой состав и основные качества в условиях транспорта, хранения и эксплуатации.

10. Регенерация – способность продукта к восстановлению исходных свойств и качеств.

11. Газовый фактор характеризует количество газа, растворимого в единице объема нефти.

В нефтяном газе меньше метана, чем в газах чисто газовых месторождений, больше этана, пропана, бутана. Долгое время попутный газ сжигался на факелах. Сейчас научились его использовать, хотя и не полностью. В Сургуте, например, на нефтяном газе работает одна из крупнейших тепловых электростанций. На газобензиновых заводах научились получать бензин. По газопроводу Нижневартовск – Томск – Кузбасс нефтяной газ питает крупные предприятия горняков.

Существуют различные классификации нефти: химическая, геохимическая, товарная, технологическая.

Согласно химической классификации выделяют метановую, нафтеновую, ароматическую, а также переходную (то есть метанонафтеновую, нафтенометановую и т.д.) нефть.

Геохимическая классификация учитывает не только химический состав нефти, но и геологический возраст отложений, из которых нефть получена, глубину залегания этих отложений и другие признаки.

Товарная и технологическая классификации учитывают в основном содержание фракций, выкипающих при температуре до 350 ^оС, содержание парафина и масел.

По содержанию фракций, перегоняющихся до 350 ^оС, нефть делят на три типа: Т1 – не менее 45 %; Т2 – 30,0–44,9 %, Т3 – менее 30 %.

По содержанию масел различают 4 группы нефти:

М1 – не менее 25 % масел в расчете на нефть;

М2 – 15–25 % в расчете на нефть и не менее 45 % в расчете на мазут;

М3 – 15–25 % в расчете на нефть и 30–45 % в расчете на мазут;

М4 – менее 15 % в расчете на нефть.

По вязкости масел, получаемых из нефти, всю нефть делят на две группы:

Н1 – индекс вязкости выше 85;

Н2 – индекс вязкости 40–85;

По содержанию парафина нефть делят на три вида:

П1 – малопарафиновая (не более 1,5 %);

П2 – парафиновая (1,51–6,00 %);

П3 – высокопарафиновая (более 6 %).

Для любой промышленной нефти, используя эту классификацию можно определить наиболее выгодные пути её переработки.