Способы ликвидации разливов нефти на магистральных нефтепроводах

дипломная работа

1.5 Физико-химичиские свойства нефтей

Физико-химические свойства нефтей, характеризующие возможность транспортировки по трубопроводу, зависят от их состава. Основную массу нефти составляют углеводороды (более 98%), доля других компонентов - смол, асфальтенов, солей, механических примесей, воды и др. незначительна. Количественное соотношение между парафиновыми, нафтеновыми или ароматическими углеводородами и другими компонентами определяет свойства нефти, которые необходимо учитывать при товарно-учётных операциях (плотность, сжимаемость, коэффициент температурного расширения и др.), перекачки (вязкость, напряжение сдвига, температура застывания, теплоёмкость, теплопроводность, давление насыщенных паров и др.), переработке и использовании в качестве топлива (выход фракций, температура начала кипения, молекулярная масса и др.).

Параметры режимов транспортировки нефти по трубопроводу определяются плотностью и вязкостью нефти, зависимостью этих её характеристик от температуры и давления.

Рассмотрим некоторые из этих свойств.

Плотность нефти - масса нефти в единице объёма.

При изменении температуры плотность нефти изменяется: при повышении температуры она уменьшается, при понижении температуры увеличивается. Зависимость плотности нефти от температуры определяется формулой:

(1.1)

плотность нефти при температуре 20 градусов

коэффициент объектного расширения

Таблица 6 Значение коэффициента объёмного расширения нефти

Плотность , кгм3

, 1/ градус

800-819

0,000937

820-839

0,000882

840-859

0,000831

860-879

0,000782

880-899

0,000738

900-919

0,000693

920-939

0,000650

940-959

0,000607

960-979

0,000568

980-999

0,000527

1000-1020

0,000490

При изменении давления плотность нефти также изменяется. Несмотря на то что все нефти являются слабо сжимаемыми жидкостями, изменение их плотности при изменения давления всё же имеется. Плотность нефти при увеличении давления возрастает, а при уменьшении - убывает. Изменения плотности малы по сравнению с её номинальным значением. Соответствующие поправки необходимо учитывать в приёмосдаточных операциях, а также при расчётах волновых процессов в нефтепроводах.

Для определения плотности нефти используют специальные приборы плотномеры, называемые нефтеденсиметрами. Нефтеденсиметр - прибор, который будучи помещён в сосуд нефти со свободной поверхностью остаётся в полупогружённом состоянии, так что поверхность нефти указывает деление шкалы, соответствующее плотности жидкости. Прибор представляет собой запаянный стеклянный баллон, содержащий внутри шкалу с делениями, градуированную в единицу плотности (кг/м3). В нижней части прибора расположен утяжелитель, подобранный таким образом, чтобы средняя плотность прибора была близка к плотности нефти.

Теплоёмкость нефтей является важной характеристикой для тех нефтей, которые можно транспортировать по трубопроводам только с предварительным подогревом. Повышение температуры снижает вязкость нефти и позволяет сделать её пригодной для перекачки. Количество энергии, которое необходимо затратить для нагревания нефти, зависит от её теплоёмкости. Теплоёмкостью (С) вещества - называется количество теплоты, которое нужно передать единице массы этого вещества, чтобы повысить его температуру на 1 градус Цельсия или Кельвина. Для большинства нефтей теплоёмкость лежит в пределах 1500-2500 Дж/ (кг*К) или 350-600 кал/ (кг*К).

Теплопроводность нефтей определяет перенос энергии от более нагретых участков неподвижной нефти к более холодным.

Давление насыщенных паров (ДНП) является важным показателем не только содержания лёгких углеводородов в нефти и её испаряемости, но и безопасности при транспортировке и хранении в резервуарах нефтеперекачивающих станции и нефтебаз. ДНП - это давление насыщенных паров транспортируемой нефти над её поверхностью в замкнутом объёме (резервуаре, полости трубопровода), находящихся в термодинамическом равновесии с жидкостью при данной температуре. ДНП оказывает влияние на образование паровых пробок в трубопроводах, на значение потерь от испарения при закачки нефти в резервуары и хранении в них, на глубину переработки и выход фракций. ДНП измеряется по методу Рейда в соответствии с требованиями ГОСТ 1756-52. Для проведения измерений используют стальной, состоящий из двух разъёмных частей цилиндр, называемый "бомба Рейда". Каждая часть бомбы содержит полости: одна - воздушную, другая - топливную, отношение объёмов которых равно 4:

1. После заполнения топливной камеры нефтью обе части бомбы соединяются и помещаются в термостат. ДНП измеряется в воздушной камере манометром.

Температура застывания имеет важное значение при осуществлении технологических операций с нефтью, например при определении времени безопасной остановки перекачки для проведения ремонтных работ. Так как нефти являются смесью различных углеводородов, то у них и переход из жидкого состояния в твёрдое происходит постепенно в некотором интервале температур. На температуру застывания сильное влияние оказывают содержащиеся в нефти парафины, асфальтосмесительные вещества, а также предварительная термообработка. Чем ближе фактическая температура нефти к её температуре застывания, тем больше энергозатрат требуется на её перемещение. Температурой застывания считается температура, при которой охлаждаемая в пробирке нефть не изменяет уровня при наклоне пробирки на 45 градусов в течении 1 минуты. Для снижения температуры застывания нефтей применяют депрессорные присадки. При охлаждении нефти в процессе транспортировки по магистральным нефтепроводам возможно образование пространственной структуры или выпадение в осадок отдельных компонентов, например кристаллов парафинов. Эти явления создают значительные трудности при эксплуатации магистральных трубопроводов и их оборудования, вследствие запарафинирования и уменьшения сечения трубопровода, увеличения гидравлического сопротивления, забивания фильтров на нефтеперекачивающих станциях.

Физико-химичиские свойства нефти перекачиваемой по нефтепроводам Саратовского РНУ представлены в таблице 7.

Таблица 7 Физико-химические свойства нефти перекачиваемой по нефтепроводам Саратовского РНУ

Наименование нефтепровода

Плотность нефти при температуре 20 С, кг/м3

Содержание воды,

Содержание хлористых солей, мг/дм3

Содержание мех. примесей, %

Содержание серы, %

Вязкость при температуре 20С,

сСт

Давление насыщенных паров,

мм. рт. ст.

1

2

3

4

5

6

7

8

Куйбышев-Лисичанск

Куйбышев-Тихорецк

Красноармейск-СНПЗ

Соколовая Гора-Саратов

864

842

864

840

0,13

0,13

0,13

0,12

65

45

65

40

0,025

0,0028

0,025

0,01

1,5

0,55

1,5

0,45

19

10

19

8

315

292

315

235

Делись добром ;)