Основные физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов (плотность, относительная и абсолютная, вязкость, давление насыщенных паров, коксуемость).

1.Плотность является важнейшей характеристикой, позволяющей в совокупности с другими константами ориентировочно оценивать хим.и фракц.состав нефти и НП. Плотность выражают абсолютной и относительной величиной.

Абсолютной плотностью считается масса вещ-ва, заключ.в единице объема (кг/м3 или г/см3)

2. Относительная плотность равна отношению плотности нефти (НП) при 20оС к плотности воды при 4 оС. Относительная плот-ть обозначается р20/4. Т.к. пл-ть воды при 4 оС=1, то численные значения пл-тей совпадают.

В некоторых странах за стандартную принята т-ра нефти (НП) и воды, равная 15 оС и относит.пл-ть обозначается как р15/15.

Взаимный пересчет плотностей производится по формуле р15/15=р20/4+5а

Где а – температурная поправка плотности.

Плотность нефтей уменьшается с увеличением т-ры. Эта зависимость носит линейный хар-р и хорошо описывается ф-лой Менделеева

р t/4 = р20/4 – а*(t - 20)

3.Вязкость явл, важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел и др.

По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов. Различают:

Динамическая (абсолютная) вязкость (η), или внутренним трение, называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Измеряется Н*с/м². Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1м², находящихся на расстоянии 1м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью м/с.

Кинематическая вязкость(ν) называется величина равная отношению динамической вязкости жидкости (η) к ее плотности (ρ) пери той же темпер.: ν= η/ ρ. Измер м²/с.

Нефти и нефтепродукты чкста характеризуются условной вязкостью, за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 20 мл нефтепрод. при определенной температуре (t) ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20⁰С.

В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость явл. Переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях применяют эффективную или структурную вязкость

η_эф= /Г, где τ-напряжение сдвига испытуемого нефтепродукта, а Г-градиент скорости сдвига.

Для жидкостей неоднородного состава типа бензинов, давление насыщ.паров при данной т-ре явл-ся сложной функцией состава бензина и зависит от объема пространства, в котором нах-ся паровая фаза. Давлением насыщенных паров топлив называют давление паровой фазы топлива, находящейся в динамическом равновесии с жидкой фазой, измеренное при стандартной т-ре и определенном соотношении объемов паровой и жидкой фаз. Т-ра, при которой давление нас.паров становится равным давлению в системе, назыв.т-рой кипения вещества. Давление нас.паров резко увеличивается с увеличением т-ры. В одинаковых условиях большим давлением нас.паров характеризуются более легкие НП. Для пересчета т-ры и давления удобно пользоваться графическими методами. Наиболее распространен график Кокса. Ось абсцисс – log P, а ось ординат – значения т-ры.

Коксуемость -

 

 

2.Назначение и схемы создания вакуума. Сырье и продукты вакуумной перегонки.

Основное назначение вакуумной перегонки мазутов: получение широкой фракции 350-550 (и выше) – сырья для каталитических процессов и дистиллятов для производства масел и парафинов. Системы создания вакуума в настоящее время значительно усовершенствованы. Наибольшее распространение получили системы:

- с включением барометрического конденсатора, к котором осуществляется конденсация паров, выходящих с верха колонны за счет подачи воды или ДТ в качестве конденсирующего и абсорбирующего агента;

- с включением поверхностных конденсаторов с закрытой конденсацией паров;

- с предвключенными паровыми эжекторами, отсасывающими газы и пары непосредственно из колонны.

 

Схема создания вакуума с подачей воды в барометрический конденсатор.

/ — колонна; 2 — барометрический конденсатор; 3 — эжекторы; 4 — конденсаторы водяного пара; 5—барометрический ящик; / — сырье-мазут; II — несконденсированные пары и газы; III — вакуумные газы; IV— гудрон; К—вода; VI— вода на очистку; VII— водяной пар в эжекторы; VIII— газ; IX— дистилляты; X— углеводородный конденсат

Недостаток: образование большого кол-ва воды, загрязненной НП и сероводородом. Были случаи возгорания газа в барометрическом ящике. Усовершенствования: для сокращения колл-ва загрязненной воды на ряде НПЗ вместо воды в барометрический конденсатор подают ДТ и заменяют баром.конденсаторы поверхностными.

Усовершенствованные системы создания вакуума. Использование ДТ в кач-ве охлаждающих эжэкторных агентов. Схема одноступенчатой системы создания вакуума.

/ — вакуумная колонна; 2—жид­костной эжектор; 3— вертикаль­ный стояк; 4—разделительная емкость; 5—насосы; 6—холо­дильник;

/—сырье-мазут; //—гудрон;

///—несконденсированные пары и газы; IV— циркулирующий нефтепродукт; К—газ; VI — из­быток нефтепродукта; VII— дис­тилляты

3. Эскиз и принцип работы основной атмосферной колонны с отпарными секциями.

 

 

1 — атмосферная колонна; 2— отпарная секция; 3— вакуумная колонна;

/—нефть; //—легкий бензин; /// — углеводородный газ; IV— тяжелый бензин; К—водяной пар; VI — керосин; VII — легкое дизельное топливо; VIII — тяжелое дизельное топливо; IX— мазут;

Перегонка нефти на атмосферных установках осуществляется различными способами. Основные из них следующие: однократное испарение в одной рект.колонне; двукратное испарение в 2х последовательно расположенных колоннах; перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения (испарителе) или эвапораторе. Имеются разновидности в аппаратурном оформлении – разное число тарелок, разные системы орошения, подвода и отвода тепла, разное число получаемых боковых фракций.

Перегонка сырой необессоленной нефти по схеме ОИ проводится следующим образом. Сырая нефть, нагретая горячими потоками в ТО направляется в электродегидратор, оттуда через ТО подается в печь и затем в рект.колонну, где происходит однократное ее испарение и разделение на требуемые фракции. При переработке сернистых восокозагазованных нефтей применение этой схемы затруднено, т.к. создается повышенное давление. Используют схему двукратного испарения. С верха первой колонны уходит легкий бензин (нк – 85) и газы. А остаток (полуотбензиненная нефть) подается через печь в основную рект.колонну. Часть нагретой в печи нефти возвращается в 1ю колонну (горячая струя). При работе по этой схеме нужны более высокие т-ры нагрева печи, вследствие раздельного испарения легкокипящих и тяжелых фракций. Раньше на НПЗ использовались установки с предварительным испарением легких фракций в пустотелой колонне (эвапоратор, испаритель). В результате разгружается печь и снижается давление в ней.

 

 

Билет 6.