Основные физические свойства и характеристики нефти и нефтепродуктов

При появлении внешнего источника пламени (огня или икры) положение резко меняется, и легкие нефтепродукты становятся взрыво- и пожароопасными.

Из углеводородов самыми высокими температурами самовоспламенения характеризуются ароматические углеводороды.

 

Температуры застывания, помутнения и начала кристаллизации.

Нефть и нефтепродукты не являются индивидуальными веществами, а представляют собой сложную смесь органических соединений. Поэтому они не имеют определенной температуры перехода из одного агрегатного состояния в другое. Влияние температуры на агрегатное состояние нефти и нефтепродуктов имеет важное значение при их транспортировке и эксплуатации.

Низкотемпературные свойства нефти, дизельных и котельных топлив, а также нефтяных масел характеризуются температурой застывания. Карбюраторные, реактивные и дизельные топлива характеризуются температурой помутнения.  Карбюраторные и реактивные топлива, содержащие ароматические углеводороды, характеризуются температурой начала кристаллизации. Указанные характеристики не являются физическими константами, однако достаточно четко определяют температурный диапазон практического применения соответствующих нефтепродуктов.

Температура застывания характеризует возможную потерю текучести нефтепродукта в зоне низких температур. Чем больше содержание парафинов (твердых углеводородов), тем выше температура застывания нефтепродукта. Следует отметить, что потеря текучести может быть связана и с увеличением вязкости продукта с понижением температуры. Например, кинематическая вязкость остаточного авиамасла при 500 С равна 2 ст, при 00 С – 130 ст, а при –250С она повышается до 3500 ст. При такой высокой степени вязкости масло теряет подвижность и его невозможно прокачивать.

Температура помутнения указывает на склонность топлива поглощать при низких температурах влагу из воздуха (это особенно опасно для авиационных топлив, поскольку образующиеся кристаллики льда могут засорять топливоподающую аппаратуру, что может привести к трагедии).

   Температура начала кристаллизации карбюраторных и реактивных топлив не должна превышать –600С. По этой причине в зимних сортах бензина нежелательно наличие высокого содержания ароматических углеводородов. При повышенном содержании бензола и некоторых других ароматических углеводородов эти высокоплавкие соединения могут выпадать из топлива в виде кристаллов, что приводит к засорению топливных фильтров и остановке двигателя.

Электрические (диэлектрические) свойства нефти.

Безводная нефть и нефтепродукты являются диэлектриками (диэлектрическая проницаемость нефти ~2; для сравнения у стекла она ~7-8). У безводных чистых нефтепродуктов электропроводность совершенно ничтожна, что имеет важное практическое значение и применение. Так, твердые парафины применяются в электротехнической промышленности в качестве изоляторов, а специальные нефтяные масла (конденсаторное, трансформаторное) – для заливки трансформаторов, конденсаторов и другой аппаратуры, например, для наполнения кабелей высокого давления (изоляционное масло С-220).

Высокие диэлектрические свойства нефтепродуктов способствуют накоплению на их поверхности зарядов статического электричества. Их разряд может вызвать искру, а следовательно и загорание нефтепродукта. Надежным методом борьбы с накоплением статического электричества является заземление всех металлических частей аппаратуры, насосов, трубопроводов и т.п.

Оптические свойства нефти.

Оптическим характеристикам нефти относятся цвет, флуоресцентную и оптическую активность.

Углеводороды нефти бесцветны. Тот или иной цвет нефти придают содержащиеся в них смолы и асфальтены, а также некоторые сернистые соединения. Чем тяжелее нефть, тем больше содержится в ней смолисто-асфальтеновых веществ, и тем она темнее.

Флуоресценцией называется свечение в отраженном свете. Это явление характерно для сырой нефти и нефтепродуктов. Причины флуоресценции нефти точно не известны. Не исключено, что это связано с наличием в нефти полиядерных ароматических углеводородов или примесей. Не случайно, глубокая очистка нефти ликвидирует флуоресценцию.

Под оптической активностью нефтепродуктов, как и других органических соединений, понимают их способность вращать плоскость поляризации света. Большинство нефтей вращают плоскость поляризации вправо, т.е. содержат в своем составе правовращающие изомеры. Практического значения это свойство нефти не имеет.

Для количественной характеристики оптических свойств нефти и нефтепродуктов нередко используют показатель преломления (n20D), удельную рефракцию (r), рефрактометрическую разность (Ri), удельную дисперсию (d).

Удельная рефракция (r) определяется формулой Л.Лоренца и Г.Лоренца:

r = (n2D –1)/ (n2D +2)r

или формулой Гладсона-Дейля:

r = (nD –1)/r

(в обоих формулах значения  показателя преломления и плотности берутся для одной и той же температуре).

Рефрактометрическая разность (интерцепт рефракции) Ri также связан с плотностью и показателем преломления:

Ri =n20D - r204/2

Эта константа имеет постоянное значение для отдельных классов углеводородов, например, алканы – 1.0461; мноциклические углеводороды – 1.0400; полициклические – 1.0285; ароматические – 1.0627 и т.п.

Удельная дисперсия (d) характеризует отношение разности показателей преломления для двух различных частей спектра к плотности:

d = (nF - nc) 104/r

где nF  и nc - показатели преломления для голубой и красной линий водорода соответственно (l = 4861 ммк и 6563 ммк).

Растворимость и растворяющая способность нефти.

Нефть и жидкие углеводороды хорошо растворяют йод, серу, сернистые соединения, различные смолы, растительные и животные жиры. Это свойство нефтепродуктов широко используется в технике. Не случайно, на основе нефтепродуктов производят большое число высококачественных растворителей для лакокрасочной, резиновой и других отраслей промышленности.

Нефть также хорошо растворяет газы (воздух, оксид и диоксид углерода, сероводород, газообразные алканы и т.п.).

В воде ни нефть, ни углеводороды практически не растворимы. Из углеводородов худшая растворимость в воде у алканов, в несколько большей степени растворимы в воде ароматические углеводороды.

Следует помнить, что любая система растворитель - растворяемое вещество характеризуется критической температурой растворения (КТР), при которой и выше которой наступает полное растворение. Причем, если в смеси находятся вещества, растворяющиеся в данном растворителе при разных температурах, то появляется возможность их количественного разделения.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Химия нефти/ под редакцией З.И.Скопяева. Л.: Химия, 1984.
2. Петров А.А. Углеводороды нефти. М: Химия, 1984.
3. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Наука, 1985.
4. Пэрэушану В., Коробя М., Муска Г. Производство и использование углеводородов. M.: Мир, 1987.
5. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1988.
6. Химия нефти и газа/ под ред.В.А.Проскурякова и А.Е.Драпкина. Л.: Химия, 1989.
7. Новые процессы органического синтеза. М.: Химия, 1989.
8. Данилов А.М. Присадки и добавки. М., Химия, 1996.
9. Данилов А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей. Химия, 2000.
10. Данилов А.М. Введение в химмотологию. М., Техника, 2003.
11. Поконова Ю. Нефть и нефтепродукты. СПб, Из-во Промис, 2003.
12. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М., Техника, 2004.
13. Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М., Академкнига, 2004.
14. Каминский Э.Ф., Хавкин. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М., Техника. 2004.
15. Журнал Всесоюзного химического общества им.Д.И.Менделеева. 1989. Т.34. №6; 2003. Т.48. №6.
16. Обзорные и оригинальные статьи в журналах “Успехи химии”, “Нефтехимия”, “Прикладная химия”, “Химическая технология” и др.

17. Электронные ресурсы: www.da.ru/books  или elibrary.sitecity.ru/index.phtml или chemtox.da.ru/books