Proprietățile fizico-chimice ale petrolului
Uleiul are o compoziție chimică complexă și este un amestec de hidrocarburi și alți compuși. Componentele principale ale uleiului sunt hidrocarburile metanice, naftenice și aromatice conținând de la 5 la 17 atomi de carbon. Elementele principale ale compoziției petrolului sunt carbonul (până la 87%) și hidrogenul (până la 14%). Printre alte componente, sulful este prezent în compoziția uleiului (până la 6%), azot (până la 0,3%), oxigen (până la 3%). În cantități mici, metalele grele și alte elemente sunt conținute în ulei. Diferite gaze de origine organică și anorganică pot fi dizolvate în ulei.
Hidrocarburile în sine sunt incolore și culoarea uleiului este atașată la rășinile și asfaltele conținute în acestea. Rășinile au o culoare intensă și o abilitate puternică de colorare. Asfaltanii sunt substanțe cu o greutate moleculară de 1600-6000, care nu se topesc la temperaturi ridicate.
Proprietățile fizice ale uleiului depind de prevalența anumitor clase de hidrocarburi din acesta. În funcție de conținutul predominant de hidrocarburi, uleiul poate fi numit parafinic, naftenic sau aromat. Există o relație - cu atât mai mult cu vârsta geologică a uleiului, cu atât mai mult include ceara, și cu atât mai mult în ulei de parafină, cu atât mai puțin în componența sa de rășini și asfaltene.
Proprietățile uleiului în condițiile rezervoarelor datorită presiunilor ridicate, temperaturilor și conținutului de gaz dizolvat sunt semnificativ diferite de cele ale uleiului degazat. Proprietățile fizice ale uleiului în condițiile rezervoarelor trebuie să fie cunoscute atunci când se elaborează scheme de dezvoltare a terenului, alegerea tehnologiei de extragere a petrolului din rezervor și echipamente pentru colectarea uleiului în câmpuri.
În funcție de densitate, se disting ulei-lumină (mai puțin), mediu () și grele. Cele mai valoroase sunt uleiul ușor. în care predomină fracțiunile de benzină și ulei.
Compoziția fracțională a uleiului este determinată în condiții de laborator prin distilare. Distilarea se bazează pe volum. că fiecare hidrocarbură are propriul punct de fierbere. Hidrocarburile ușoare se fierb la temperaturi relativ scăzute, iar hidrocarburile grele se fierbe la temperaturi mai ridicate.
Fracțiunile ușoare cu intervale egale de fierbere au aproximativ aceeași greutate moleculară. Pe măsură ce crește punctul de fierbere, masa moleculară a fracțiunilor de ulei crește (Tabelul 1.2).
Tabelul 1.2. Masa moleculară a fracțiunilor de petrol în diferite zone de puncte de fierbere
La livrarea uleiului pentru export, prețul său depinde de proprietățile care determină posibilitatea de a obține o gamă largă de produse, precum și conținutul de sulf și parafine. În funcție de proprietățile fizice și mecanice, uleiul livrat pentru export este împărțit în patru tipuri. Tipurile de ulei 1 și 2 ar trebui să fie furnizate cu o fracție de masă de apă nu mai mare de 1,0% și o concentrație de săruri de clor nu mai mult de 100 mg / l. Fracțiunea de masă a parafinei nu trebuie să fie mai mare de 6%, randamentul volumetric al fracțiunilor la o temperatură de cel puțin 43%. Uleiul poate fi o materie primă pentru producerea de metale grele, de exemplu, vanadiu. Dacă uleiul într-un număr de indicatori corespunde unui tip mai mare și cel puțin unul mai mic, atunci uleiul ar trebui atribuit unui tip inferior.
Proprietățile uleiului determină raportul cantitativ dintre hidrocarburile parafinice, naftenice, aromatice și alte componente. Aceste proprietăți trebuie să fie luate în considerare la toate etapele manipulării uleiului: pentru operațiunile de contabilitate de mărfuri: la pompare; atunci când sunt prelucrate și utilizate ca combustibil.
Parametrii modurilor de transport a țițeiului prin conducte sunt determinate, în principal, de densitatea, vâscozitatea și dependența de temperatură și presiune. Dependența densității uleiului la temperatură este determinată de următoarea expresie:
unde este densitatea uleiului în condiții standard: - coeficientul de compresibilitate a uleiului, valoarea medie a acestuia. Inversa coeficientului de compresibilitate se numește modulul de elasticitate. Valoarea medie a modulului de elasticitate pentru ulei.
Vâscozitatea uleiului depinde de conținutul de substanțe rășinoase asfaltice din acesta, de parafină și poate depăși viscozitatea apei cu un factor de sute. Mărimea viscozității determină modul în care este transportat petrolul prin țevi.
Proprietatea capacității termice este deosebit de importantă pentru petrol, care este transportat prin țevi cu preîncălzire. Capacitatea de căldură crește odată cu creșterea temperaturii și scăderea densității. Încălzirea uleiului își reduce vâscozitatea și îl face potrivit pentru pompare. Pentru majoritatea tipurilor de ulei, capacitatea termică se află în limite.
Proprietatea conductivității termice determină transferul energiei termice în volumul de ulei fix în conformitate cu legea conductivității termice Fourier. Coeficientul de conductivitate termică pentru diferite tipuri de ulei este în intervalul de timp.
Temperatura de solidificare a uleiului este puternic influențată de parafine și substanțe asfaltice-rășinoase. Aceasta este temperatura la care uleiul răcit nu modifică nivelul când tubul este înclinat timp de 1 minut. La această temperatură, uleiul își pierde mobilitatea. Trecerea uleiului dintr-o stare lichidă într-o stare solidă are loc treptat într-un anumit interval de temperatură. Din punctul de vedere al mecanicii fizico-chimice a sistemelor de dispersie a petrolului, punctul de turnare al uleiului este definit ca trecerea de la un sol liber dispersat la o stare de dispersie legată (gel).
Cu cât temperatura uleiului este mai apropiată. cu atât este nevoie de mai multă energie pentru ao pompa. Pentru a reduce punctul de curgere, se folosesc aditivi deprimanți. Când se răcește uleiul în timpul pompării prin MN, este posibilă formarea unei structuri spațiale sau precipitarea parafinelor. Aceste fenomene creează dificultăți în funcționarea echipamentului. Căldura latentă de topire a parafinelor este aproximativ egală cu. Punctul de turnare al soiurilor de uleiuri ușoare este de aproximativ, ulei parafinic Mangyshlak poate congela la. Acest ulei poate fi pompat numai prin metode speciale.
Presiunea saturată a vaporilor (DNP) este un indicator important al volatilității petrolului și al siguranței transportului și stocării acestuia. DNP este presiunea vaporilor de petrol deasupra suprafeței lor într-un volum închis în condiții de echilibru termodinamic. Evaporarea lichidelor de hidrocarburi are loc la orice temperatură până la debutul echilibrului dinamic, până când spațiul de gaz este complet saturat cu vaporii lor. În această stare, numărul de molecule de evaporare și condensare este egalat. Dimensiunea DNP depinde de temperatura uleiului și afectează formarea de blocare a vaporilor în conductă, valoarea pierderii prin evaporare în nesrti injecție și depozitarea în rezervoare.
Presiunea absolută a vaporilor în cavitatea de gaz a conductei sau a rezervorului este compusă din suma presiunilor parțiale ale hidrocarburilor care alcătuiesc uleiul. Presiunea de vapori a hidrocarburilor individuale (tabelul 1.3) și fracțiunile de țiței pot fi determinate folosind diferite tabele.
Tabelul 1.3. Presiunea de vapori saturată (MPa) de alcani la temperaturi diferite
Datorită compoziției complexe a țițeiului DNP determinată experimental în condiții standard: într-un cilindru de oțel cu un raport de faze lichide și de vapori de 1: 4 și temperatură strict specifică (), care permite compararea diferitelor ulei pe acest indicator. De exemplu, ulei de câmp Romashkinskoye (Rusia) are DNP 436 kPa (la un conținut de parafină de 5,1%) și ulei de câmp DNP Usinskoye - 362 kPa (la un conținut de parafină de 10,8%).
În transportul prin conducte, stabilitatea uleiului este limitată de termenii de livrare, conform cărora DNP nu trebuie să depășească 66,650 Pa.
Presiunea medie a vaporilor saturați ai diferitelor produse petroliere are următoarele valori (Pa): benzină, kerosen, motorină.
Încălzirea uleiului este procesul de formare și creștere a bulelor de vapori în interiorul volumului de ulei, cu descoperirea ulterioară a bulelor de fracțiuni gazoase de hidrocarburi printr-o suprafață liberă în mediu. La fierbere, evaporarea are loc nu numai pe suprafața liberă, ci și în bulele gazelor conținute în ulei.
Încălzirea este asigurată nu numai prin furnizarea de căldură către ulei, ci și prin reducerea presiunii externe sub valorile DNP. În acest caz, bulele cresc în volum, plutesc și se sparg în mediul înconjurător.
Cantitatea de căldură consumată pentru a transforma în abur un kilogram de lichid la punctul său de fierbere se numește căldura de evaporare. Valorile medii ale căldurii prin evaporare (kJ / kg): benzină - 300; kerosen - 240; combustibil diesel - 210; uleiuri - 190.
Când uleiul este depozitat în hambarele deschise, fracțiunile sale ușoare se evaporă. De exemplu, dinamica evaporării uleiului de mangyshlak depozitat într-un hambar de pământ este următoarea (kg / tonă): în prima lună - 95; în a doua lună - 15; în a treia lună - 10 kg / tonă de pierdere naturală.
În transportul de petrol și produse petroliere prin conductă, un caz special de fierbere a unui fluid în mișcare, care rezultă din căderile locale de presiune, prezintă un interes deosebit. Acest fenomen se numește cavitație. Cavitația se poate manifesta ca apariția bulelor individuale și sub formă de cavități umplută cu suprapusele de lichid (cavități) atașate la suprafața corpurilor raționalizate. Aceste caverne sunt instabile. Intrarea unei astfel de cavități în regiunea de înaltă presiune se termină prin prăbușirea acesteia. similar unui șoc hidraulic. În acest moment, are loc o creștere locală instantanee a presiunii, ca urmare a suprafețelor de solide care sunt supuse la mai multe micro-impacturi. În timp, se produce distrugerea cavitației (eroziunea) materialelor. Acest tip de distrugere are loc pe suprafețele rotoarelor pompelor, fitingurilor, lamelor șuruburilor navei.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: