1. Газ, нефт и нефтопродукти

Нефтът е естествена смес от въглеводороди от различни класове с различни серни, азотни и кислородни съединения. На външен вид маслото е мазна течност, най-често кафява на цвят, въпреки че има масла, които имат по-светли нюанси на кафявото. Вискозитетът на маслото е различен и зависи от неговия състав. Като смес от органични вещества маслото може да гори, освобождавайки до 50 000 джаула на килограм. Маслото практически не съдържа химически активни вещества като кетони, алкохоли и подобни съединения, въпреки че в някои случаи има киселинен характер поради известно киселинно съдържание. Всички химични свойства на маслото показват, че маслото никога не е било излагано на високи температури и следователно не се характеризира с обичайните компоненти, присъщи на различни продукти от дестилацията на въглища, торф и други естествени горими материали. Нефтът често се придружава в природата от различни вкаменелости, които позволяват да се определи геоложката възраст на нефта в съвременното му присъствие. Обикновено нефтът е придружен от газ и вода, която е разтвор на халогенни и въглеродни разтворими соли, понякога във водата се съдържат сероводород и разтворими сулфиди.

Маслата са много сложна смес от органични съединения. В тази връзка изучаването на природата на маслото, неговите свойства, състав и структура на компонентите му е много важно. Попълването на нашите знания по всички горепосочени въпроси дава възможност да:

• изберете най-рационалния начин за използване на петрола от всяко отделно находище;

• очертават най-екологичните начини за производство, транспорт и рафиниране на нефт;

• изчисляване на най-рентабилните начини за преработка, транспорт и добив на нефт;

• изберете най-удобните и изгодни начини за справяне с негативните явления, възникващи при разработването на нефтени находища, при транспортирането и преработката на нефт.

В допълнение, високото ниво на познаване на химичния състав, структурата и основните модели на разпределение на органичните съединения в маслата е ключът към разбирането на проблемите на образуването на масла в природата, което от своя страна позволява съзнателен подход към проблема с проучването на нефт.

Основни физични свойства и характеристики

Маслата са мазни течности, най-често тъмни, практически неразтворими във вода. Нефтът и петролните продукти флуоресцират на светлина и са лоши проводници на електричество.

1.1.1. Плътност.В практиката на нефтопреработката е обичайно да се работи със стойности на относителна плътност. Това е безразмерна величина, числено равна на съотношението на масата на нефтения продукт при температурата на определяне към масата на чистата вода при 4 ° C, взета в същия обем. За разлика от плътността, относителното специфично тегло е отношението на теглото на нефтен продукт при температурата на определяне към теглото на чиста вода при 4°C в същия обем. При една и съща температура плътността и специфичното тегло са числено равни, тъй като теглото на веществото е пропорционално на неговата маса. В редица страни, включително и в България, е прието плътността ρ и специфичното тегло d да се определят при 20°C. Тъй като зависимостта на плътността на петролните продукти от температурата е линейна, тогава, знаейки плътността при температура

, можете да намеритепо формулата

, (1)

където γ—температурната корекция спрямо плътността с 1degсе намира в таблиците или може да се изчисли по формулата

γ =(18,310 - 13,233

)10 -4 . (2)

Плътността на повечето масла варира средно от 0,80 до 0,90.Смолистите масла с висок вискозитет имат плътност, близка до единица. Плътността на маслото се влияе значително от наличието на разтворени газове, фракционния състав на маслото и количеството на смолисти вещества в него. В повечето случаи колкото по-голяма е геоложката възраст и съответно колкото по-голяма е дълбочината на образуванието, толкова по-ниска е плътността на нефта. Плътностите на последователните нефтени фракции постепенно нарастват. Плътността на тесните фракции на маслото също зависи от химичния състав. За въглеводороди от средни фракции масло с еднакъв брой въглеродни атоми, плътността се увеличава за представители на различни класове в следния ред:

нормални алкани 1

(4a) или(4b).

Плътността на смес от петролни продукти може да се изчисли чрез изрази (5-7), ако са известни масовата част (уравнение (5)), обемната част (уравнение (6)) или масата на компонентите (уравнение (7)).

(5);(6);(7).

Какво е относителна плътност? В какви единици се измерва?

Как са свързани плътността и специфичното тегло?

Как се изменя плътността на маслата в зависимост от: а) възрастта на маслото; б) количеството на разтворените в него газове; в) фракционен състав?

Как зависи плътността от: а) температурата; б) от наличието на разклонени въглеводороди; в) от наличието на ароматни въглеводороди?

Възможно ли е да се използва правилото за адитивност за изчисляване на плътността на смес?

Примерно решение на проблем

Изчислете плътността на газ със средно молекулно тегло 64 при 60ºС и налягане 3 atm.

T \u003d 60 + 273 \u003d 333 K

P \u003d 31,01310 5 \u003d 3,03910 5 Pa

Относителната плътност на газа се намира чрез уравнение (4b), като се вземе предвид бележката:

кг / м 3

Определете относителната плътност на нефтения продукт

ако има

.

Относителната плътност на бензиновата фракция

=0,7560. Каква е относителната плътност на тази фракция при 50°C?

Определете относителната плътност на смес, състояща се от 250 kg бензин с плътност

=0,756 и 375 kg керосин с плътност=0,826.

Определете относителната плътност на сместа със следния състав (об.%); 25 бензин (

=0,756); 15 нафта (=0,785); и 60 керосин (=0.837).

Сместа се състои от три компонента, чиято маса е 459, 711 и 234 kg, а относителната плътност (

) е 0,765; 0,790 и 0,780 g/ml, съответно. Определете относителната плътност на тази смес.

1.1.2. Молекулното теглона маслата и петролните продукти е средна стойност, тъй като маслата са сложни смеси от органични съединения с различна структура и молекулно тегло. Молекулното тегло варира в широки граници, но за повечето масла варира от 220-300. Тя се увеличава, както и плътността, за маслените фракции с повишаване на точката на кипене.

С увеличаване на обхвата на кипене на маслените фракции, тяхното молекулно тегло (Mav) постепенно нараства от 90 (за фракции от 50–100°C) до 480 (за фракции от 550–600°C). За опростени изчисления можете да използвате формулата на Войнов

къдетоtav—е средната точка на кипене, определена от стандартните данни за дестилация.

Молекулното тегло е важно при изучаване на състава на отделни, най-добре доста тесни фракции, например, избрани през 50 °. Стойността на молекулното тегло е в основата на съвременните методи за групов анализ на петролни фракции. В допълнение, молекулното тегло има значение при преминаване от йодни или бромни числа към действителното съдържание на ненаситени съединения в петролните продукти. Защото това се случвадостатъчно е да има приблизително молекулно тегло.

За фракции от различни масла с една и съща точка на кипене, обикновено съдържащи въглеводороди от всички класове, молекулните тегла се различават малко, но други свойства могат да се променят много. Маслените фракции на петрола се избират не по точка на кипене, а по специфично тегло или вискозитет и фракциите, които са идентични в това отношение, могат да варират значително в молекулно тегло.

Защо молекулното тегло на нефта или нефтопродуктите е средна стойност?

Как се променя молекулното тегло на петролните фракции с увеличаване на точката на кипене?

За коя фракция е по-голямо молекулното тегло: а) бензин или керосин; б) керосин или нафта; в) керосин или газьол?

Молекулното тегло на фракцията има ли свойството на адитивност?

За кои технологични процеси е необходимо да се знае стойността на средното молекулно тегло?

---