Лекция 1. Лекция 1 Нефть. Физикохимические свойства нефти, нефтепродуктов
 Скачать 26.77 Kb.
|
|
Лекция 1 Нефть. Физико–химические свойства нефти, нефтепродуктов. Нефть — это полезное ископаемое в виде маслянистой жидкости, включающей в себя смесь углеводородных компонентов. Само наименование на большинстве языков обозначает «горное» или «каменное масло». Простыми словами, нефть — это маслянистая жидкость, используемая для получения топлива (бензин, керосин и т.д.), а также в качестве источника сырья для бытовой химии, косметики и иной продукции. Цвет нефти черный, коричневый, вишневый, зеленый, желтый. Бывает даже бесцветной (прозрачной). Темный цвет чаще всего встречается в промышленности, что выступило основанием для фразеологизма черное золото. Сырая нефть – горючая, маслянистая жидкость от светло коричневого до почти черного цвета и является сложной смесью углеводородов с примесью сернистых, азотистых и кислородсодержащих соединений В течение многих столетий нефть использовалась в качестве лечебного средства, топлива и осветительного материала История происхождения нефти В настоящее время существуют две гипотезы происхождения нефти: - биогенная - абиогенная Биогенная гипотеза или органическая теория Органическая теория происхождения нефти – классическая версия возникновения этого природного ресурса, которую поддерживают многие ученые. Суть этой теории заключается в том, что нефть образуется в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Когда этот осадок собирается, он уплотняется. В результате естественных биохимических процессов осадок частично разлагается, при этом происходит выделение сероводорода, диоксида углерода и других соединений. Когда процесс разложения завершается, осадок проникает на глубину 3-4,5 км. Здесь происходит отделение углеводородов от органической массы при температуре 140-160 градусов. Впоследствии нефть проникает в подземные пустоты и заполняя их. Таким образом формируются месторождения полезного ископаемого. – нефть образовалась в результате из остатков животных и растений, занесенных горными породами, под воздействием давления недр и при недостатке кислорода (Академик И.М.Губкин) Абиогенная гипотеза или неорганическая теория происхождения Сторонники абиогенной теории происхождения нефти считают, что образование жидких углеводородов обусловлено геологическими процессами, которые протекают в недрах Земли, и не имеет связи с биологическими процессами. Согласно данной теории, этан и более тяжелые углеводороды, присутствующие в составе нефти, могут синтезироваться из неорганических соединений, присутствующих в верхней мантии Земли. Она была предложена Д. Менделеевым и подразумевала, что этот ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. – нефть образовалась в результате химических реакций неорганических соединений (вода+карбиды железа) (Д.И. Менделеев) Основные термины и определения Нефть – полезное ископаемое вещество, применяемое в качестве топлив, смазок и сырья для нефтехимических процессов Физические свойства нефти – свойства нефти, учитывающие физические ее характеристики, такие как фракционный состав, плотность, вязкость, температуры вспышки, кристаллизации и др. Фракционный состав – характеристика нефти с точки зрения пределов выкипания различных ее фракций и содержания этих фракций в нефти. Плотность – показатель отражающий массу вещества в единице объема или соотношение двух таких показателей Вязкость - это свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одного ее слоя относительно другого. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. Для оценки качества нефтепродуктов пользуются значениями кинематической вязкости, измеряемой в мм2/сек. или сантистоксах, сСт. Температуры вспышки, кристаллизации – показатели характеризующие фазовые переходы и физическое состояние вещества. Наличие сероводорода и меркаптанов – качественная реакция на медной пластинке, характеризующая коррозионную агрессивность топлива Химический состав – это в основном групповой углеводородный состав нефтепродуктов (содержание парафинов, нафтенов, ароматики и непредельных углеводородов) и примесей в них (сернистые, азотистые, кислородсодержащие соединения) Минеральные вещества – соли различных металлов в составе пластовой воды содержащейся в нефти Физические свойства Густая маслянистая жидкость Цвет: от светло-коричневого до темно-бурого Имеет характерный запах Легче воды (плотность от 0.65 до 1.05 г/см3) В воде не растворяется Нет определенной температуры кипения Фракционный состав нефти Парафины (количество может доходить до половины объема). Нафтены (насыщенные алициклические и полициклические углеводороды, содержащие в молекуле до 5 циклов и до 12 атомов углерода) — до 75%. Ароматические углеводороды (до 35%). Смешанные фракции, например, парафино-нафтеновые. Высококипящие фракции (мазуты, гудроны с серо-, кислородо-, азотосодержащими, смолисто-асфальтеновыми и др. соединениями). Плотность С фракционным составом нефти и нефтепродуктов тесно связан такой показатель как плотность Плотность различают: абсолютную относительную Плотность зависит от содержания и химического состава легких – низкокипящих и тяжелых – высококипящих составных частей (фракций) К высококипящим группам углеводородов относятся: парафиновые (наименьшая плотность); ароматические (наибольшая плотность); нафтеновые (средняя плотность) Вязкость один из важнейших технологических параметров нефти. От вязкости зависит выбор технологии перекачки, энергозатраты на транс-портировку нефти, меры противопожарной защиты и др. Вязкости различ-ных нефтей, добываемых в России, при 20°С в 1,3–310,3 раз превышают вязкость воды. Величина вязкости влияет на способ транспортанефти по трубопроводам. Маловязкие нефти перекачивают при температуре окружающей среды без предварительной обработки, а высоковязкие нефти перекачивают следующими способами: в смеси с маловязкими разбавителями; после предварительной механической или термической обработки; с предварительным подогревом и др. Температура температура вспышки: для легких углеводородов – Твсп < 500С; для тяжелых углеводородов – Твсп не < 700С. Температурой вспышки называется температура, при которой смесь воздуха и паров нефтепродукта, нагреваемого вспыхивает при поднесении к ней источника зажигания, но сам нефтепродукт при этом не загорается и пламя затухает. Температура воспламенения – температура, при которой возгорается жидкий нефтепродукт (нефть) (а не только его пары). Температура застывания - температурой застывания нефтепродукта называют такую температуру, при которой он теряет подвижность. Температура кристаллизации – температурой кристаллизации называют такую температуру, при которой частицы нефтепродукта (нефти) начинают образовывать кристаллическую решетку (переходить в твердое состояние). Температура помутнения (нефтепродуктов!!) – это температура при которой в жидком нефтепродукте начинается выпадение твердых углеводородов (нефтепродукт мутнеет). Теплота испарения – количество энергии (теплоты), которую необходимо сообщить для испарения единицы массы вещества (Дж/кг). Чем меньше теплота испарения вещества, тем быстрее испаряется вещество. Теплота сгорания- количество энергии (теплоты), выделяемое при сгорании единицы массы вещества. Дж/кг. Чем выше теплота сгорания, тем вещество больше отдает тепла при своем сгорании – «жарче горит». Химический состав нефти Что касается состава, то нефть содержит в себе более 1000 различных веществ, преимущественно (90%) углеводородов. В связи с этим, какой-либо единой формулы нефти не существует. Остальные 10% занимают: сера (до 5%); азот; кислород; допускается незначительное количество магния, железа, алюминия, меди и иных химических элементов. Что касается углеводородной части, то она включает в себя примерно 83-87% углеродов, остальные 11-14% занимает водород. |