Плотность

Абсолютная плотность — это масса вещества в единице объема. В системе СИ она имеет размерность кг/м³.

В практике нефтяного дела определяют относительную плотность

= Это безразмерная величина, показывающая отношение плотности нефтепродукта при температуре t₂ к плотности дистиллированной воды при температуре t₁. Стандартными температурами в некоторых странах (в том числе и в России) приняты: для воды t = 4°С, для нефтепродукта t₂ = 20°С.

Плотность нефтепродуктов возрастаете увеличением их молекуляр­ной массы (температуры кипения) и уменьшается для одного и того же нефтепродукта (или нефти) с повышением его температуры. Для опреде­ления плотностей нефтей и нефтепродуктов при температуре t пользу­ются линейным законом Д.И.Менделеева по формуле:

Фракционный состав. Поскольку нефть и нефтепродукты представ­ляют собой сложные смеси различных веществ, обычными методами пе­регонки их невозможно разделить на индивидуальные углеводороды. Как правило, нефть в процессе перегонки (дистилляции) разделяют на час­ти, каждая из которой является менее сложной смесью. Такие части на­зывают фракциями или дистиллятами. В отличие от индивидуальных углеводородов они не имеют постоянной температуры кипения, а выки­пают в определенных температурных пределах, т.е. имеют температуры начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.). Зная их можно судить о потенциальном содержании той или иной фракции (в объемных или массовых процентах) в нефти. С помощью этого показателя можно су­дить о том, какие фракции и в каком количестве можно выделить из не­фти в процессе ее перегонки.

Фракционный состав нефтепродуктов характеризует их поведение при эксплуатации в двигателях. Например, температура выкипания 10% об. бензина показывает возможность запуска двигателя при низ­кой температуре воздуха. Чем ниже температура выкипания 10% об. бензина, тем легче запуск, зато при высоких температурах воздуха вслед­ствие быстрой испаряемости бензина возможно образование газовых пробок в топливоподводящей системе двигателя и невозможность его запуска. Температура 50% об. выкипания бензина характеризует ско­рость прогрева двигателя и перехода его на меньшее или большее число оборотов и т.д.

Обозначают фракции температурными пределами их выкипания: например, фракция 62-105°С выкипает в интервале от 62 до 105°С.

Для определения фракционного состава в лабораториях используют стандартные аппараты, а на установках применяются различные анали­заторы качества непрерывного действия, по которым оператор получает непрерывную информацию о выработке дистиллятов и в соответствии с заданным качеством регулирует технологический режим в ректификационных колоннах.

Если нефть нагревать, то будет идти процесс испарения. В паровую фазу будут уходить прежде всего низкокипящие компоненты. Наряду с ними в паровой фазе частично присутствуют и высококипящие. По мере нагрева нефти из нее переходят в паровую часть все более высококипя­щие компоненты, а жидкая часть обогащается ими. Такой процесс назы­вается перегонкой нефти с постепенным испарением.

Если же нефть нагревать в нагревательном аппарате (трубчатая печь) до определенной температуры, а затем ввести ее в испаритель, то в нем одновременно (однократно) отделится вся паровая фаза от жидкой. Такой процесс называют перегонкой с однократным испаре­нием. Ни перегонка с постепенным испарением, ни перегонка с од­нократным испарением не дает четкого разделения нефти на узкие фракции. Всегда в легкокипящих компонентах будет присутствовать часть высококипящих и наоборот. Для более четкого разделения тех и других компонентов применяют перегонку с дефлегмацией или рек­тификацией.

Такой процесс в промышленности осуществляют в ректификаци­онной колонне. Движущийся вверх поток нагретых паров контактирует со стекающим вниз потоком сконденсированной в холодильнике жид­кости, на специальных контактных устройствах (ректификационных та­релках). На каждой тарелке происходит постоянный массообмен и теп­лообмен. В результате теплообмена из жидкости испаряются легкоки- пящие фракции уходя в паровую фазу, а часть паров, конденсируясь, переходит в контактируемую с ними флегму. Пары, уходящие с тарел­ки, обогащаются низкокипящими компонентами, а жидкость — высо- кокипящими. Чем больше в колонне тарелок, тем больше контактов, тем четче будет разделение на фракции. Четкость ректификации в рек­тификационной колонне зависит от числа тарелок и количества жид­кости (орошения).

Перегонку нефти на фракции производят под атмосферным или из­быточным давлением. При этом выделяют фракции, выкипающие в пре­делах до 350°С. Перегонку нефти при более высоких температурах осу­ществляют в колоннах, работающих под вакуумом.

При разгонке под вакуумом понижается температура кипения этих фракций и не происходит их разложение. Если в процессе перегонки нефти под атмосферным давлением отгонять фракции, выкипающие выше 350°С, это потребует нагрева нефти до температур, при которых начинают происходить процессы термического разложения. Естествен­но, что качество продукции будет нарушено. Во избежание этого и при­меняют перегонку под вакуумом.

Вязкость — один из важнейших показателей качества нефтепродук­тов. Она характеризует прокачиваемостьтоплив вдвигателях внутренне­го сгорания, поведение смазочных масел в механизмах.

Вязкость, или внутреннее трение, — это свойство вещества сопро­тивляться перемещению его частиц под воздействием внешней силы. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.