Основные физико-химические свойства нефтепродуктов

- испаряемость;

- давление насыщенных паров;

- вязкость;

- плотность;

- теплоемкость;

- теплопроводность;

- огне- и взрывоопасность;

- способность к электризации.

В любой двухфазной системе, состоящей из многих компонентов, все составляющие ее компоненты будут находиться и в газовой (паровой), и в жидкой фазах.

Испарение - это переход нефтепродуктов из жидкого состояния в газообразное при температуре, меньшей чем температура кипения, при данном давлении. Испарение нефтепродуктов происходит при любых температурах и давлениях до тех пор, пока замкнутое газовое пространство над продуктом не будет полностью насыщено парами, т.е. установится термодинамическое равновесие между жидкостью и парами.

Скорость испарения (испаряемость) в основном зависит от давления насыщенных паров, фракционного (компонентного) состава, средней температуры кипения и коэффициента диффузии.

Парциальное давление.

Если газовая (паровая) смесь состоит из нескольких химически не взаимодействующих компонентов, то общее давление смеси равно сумме парциальных давлений всех ее компонентов.

Парциальным давлением называется такое давление, под которым находился бы компонент смеси, если бы он один занимал весь тот объем, который занимает смесь при той же температуре, т.е. р = р1+р2+р3+...+ рn, где р - общее давление смеси; р1,р2,р3...р_n - парциальные давления компонентов.

Вязкость характеризует свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу её частиц, возникающему под действием сдвигающих сил. Вязкость нефтепродуктов является одним из основных свойств, влияющим на его перемещение с помощью насосов.

Силы взаимодействия между молекулами вещества (жидкости или газа) характеризуются показателем, который называется коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью.

Кинематическая вязкость – основная физико-механическая характеристика смазочных масел. Вязкость определяется в вискозиметрах. Для многих нефтепродуктов нормируется так называемая условная вязкость. Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра 200 мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20⁰С, выражается в условных градусах.

Динамическая вязкость h измеряется в пуазах, его размерность в системе CGS г/см сек.

Кинематическая вязкость g численно равна отношению динамической вязкости к его плотности:

g=h/r, где h-динамическая вязкость г/см сек.

r-плотность г/см³.

Единицей кинематической вязкости является стокс, размерность Стокса см²/сек.

Для оценки вязкостно-температурных свойств нефтяных масел применяется индекс вязкости (ИВ). Индекс вязкости определяется при сравнении вязкости масел с эталонными маслами, имеющими ИВ 100 и 0.

Плотностью называется физическая величина, определяемая массой вещества в единице объема. Отношение плотности двух веществ при определенных стандартных физических условиях называется относительной плотностью.

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

Нефтепродукты с температурой вспышки 61°С и ниже относятся к легковоспламеняющимся, выше 61°С - к горючим.

Температура, при которой нефтепродукт при поднесении открытого пламени горит, называется температурой воспламенения. Для нефтепродуктов она на 10 - 15°С выше температуры вспышки.

Температурой самовоспламенения называют температуру нагрева нефтепродукта, при которой его пары воспламеняются без поднесения открытого пламени. Эта температура выше температуры вспышки.

В зависимости от температуры самовоспламенения установлено пять групп взрывоопасных смесей: Т1 > 450°С; Т2 = 300 -400°С; Т3 = 200 - 300°С; Т4 = 135 - 200°С; Т5 = 100 - 135°С; Т6 = 85 - 100°С.

Взрываемость нефтепродуктов (т.е. способность воспламеняться от открытого пламени) зависит от соотношения смеси их паров с воздухом.

Различают нижний и верхний пределы взрываемости нефтепродуктов в воздухе. Нижний предел - такая концентрация паров нефтепродуктов 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 нефтепродукта в воздухе, выше которой смесь не взрывается, а просто горит.

Диэлектрические свойства нефтепродуктов

Нефтепродукты относятся к диэлектрикам, т.е. обладают высоким удельным электрическим сопротивлением.

Для защиты от разрядов статического электричества

Следует заземлять токопроводящие элементы оборудования. Скорость движения нефтепродуктов по трубопроводам должна ограничиваться таким образом, чтобы приносимый с нефтепродуктом электрический заряд не мог вызвать искровой (электрический) разряд, способный воспламенить пары нефтепродукта.

Скорость движения нефтепродуктов по трубопроводам и их истечение в емкости и резервуары ограничивается в зависимости от удельного электрического сопротивления нефтепродуктов.

Фракционный состав

Нефть и нефтепродукты характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в определенных температурных интервалах.

По результатам перегонки и судят о фракционном составе. Нефти различных месторождений сильно отличаются друг от друга по фракционному составу.

Разделение сложных смесей, к которым относится и нефть, на более простые называют фракционированием

Наиболее распространенный метод фракционирования — перегонка (дистилляция), заключающаяся в разделении компонентов по их температуре кипения.

Отдельные фракции нефти, выкипающие в определенных температурных интервалах, отбирают, замеряют их массу или объем и таким образом составляют представление о фракционном составе нефти.

— Фракцию нефти, имеющую интервал кипения 30 — 205 °С, называют бензином,

— интервал кипения 200 — 300 °С — керосином;

— нефтяную фракцию, занимающую по температуре кипения (120 — 240 °С) промежуточное положение между бензином и керосином, называют лигроином;

— фракции выкипающие в интервале 300-400 °С – соляровые

Все фракции нефти, выкипающие до 300 °С, относят к светлым нефтепродуктам.

Оставшиеся фракции, выкипающие при 400 °С и выше - масляные, из которых получают мазут, масла, гудроны, битумы.

Легкая нефть состоит в основном из бензиновых и керосиновых фракций.

Доля светлых фракций в нефти России составляет 30-50 %.

Для тяжелой нефти характерно малое содержание легких фракций. При температуре до 300 °С из этой нефти выкипает менее 10-12 %.