Свойства нефти и нефтепродуктов

Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно черного или темнокоричневого, иногда красноватого, желтого цвета (редко бесцветная). Свойствен характерный запах. Удельный вес 0,83-0,97 (иногда до 0,7).

Одним из важнейших физических свойств нефти является вязкость, которая влияет на качество получаемых продуктов нефти (особенно масел). Температура кипения и застывания у различных сортов нефти и нефтепродуктов – различна. Грозненская нефть – застывает при t= – (11-19⁰С), а мангышлакская из-за высокого содержания в ней парафина при t = +(30–35⁰ С); сахалинская нефть не застывает даже при самых сильных морозах. Способность не застывать при низких температурах является ценным свойством нефти и нефтепродуктов, особенно в условиях Крайнего Севера. Легко застывающая нефть затрудняет ее перекачку и транспортировку по трубам, а застывающие нефтепродукты (топливо, масла) – эксплуатацию двигателей в условиях низких температур.

Ценным видом топлива являются продукты переработки нефти (бензин, керосин, газоиль, соляровое масло, причем все они используется в двигателях внутреннего сгорания, имеющих относительно высокий КПД). Постоянно растет спрос на нефтепродукты, являющееся также ценным сырьем для химической промышленности. Из нефти получают парафин, нафталин, вазелин, вещества для пропитки древесины от гниения, дезинфицирования вещества, сажу для резиновой промышленности, взрывчатые вещества, фармацевтические препараты, смолы, спирты, синтетический каучук, пластмассы и т.д.

Нефть состоит из 84-85 % углерода и 12-15 % водорода. Углерод и водород образуют в нефти многочисленные соединения – углеводороды.

Нефть добывают из скважин путем вращательного бурения. На вышке устанавливают двигатель, сообщающий вращательное движение ротору – тяжелому стальному диску с квадратным отверстием в центре. Ротор вращает подвешенную через квадратное отверстие такого же сечения трубу, подвешенную одним концом на вертлюге, на нижнем конце трубы укреплен буровой инструмент долото, коронка, шарошка, диаметром несколько большим диаметра трубы. Когда вся труба уходит в скважину, ее поднимают, наращивают еще одну круглую трубу, крепят буровой инструмент и продолжают бурение. Такой метод вращательного бурения называется роторным бурением.

Разрушаемую в процессе бурения породу извлекают на поверхность нагнетанием в скважину через трубы под давлением специального глинистого раствора. Омывая буровой инструмент, глинистый раствор поднимается на поверхность, проходя между колонной бурильных труб и стенками скважины. Омывая буровой инструмент глининый раствор охлаждает его, при этом смачивает дно скважины и размягчает породу, облегчая тем самым бурение. Затем, подымаясь вверх, глинистый раствор увлекает со дна скважины частицы разрушенной породы и выносит их на поверхность. Соприкасаясь со стенками скважины и проникая в ее поры, он отлагает на них слой глины, как-бы штукатуря ее, что способтвует их укреплению.

Техника роторного бурения позволяет проходить скважины до 1000 м.. Сложность – с углублением скважины становится все тяжелее вращать трубы.

Применяется новый метод, когда двигатель непосредственно соединен с буровым и опущен в скважину. В качестве двигателя применена малогабаритная многоступенчатая турбина (турбобур), приводимая в движение глинистым раствором. Применение турбобура позволяет не вращать колонну бурильных труб, а только поддерживать турбобур и осуществлять поступательные движения. Используется электробур, вкотором вместо турбины с буровым инструментом опускается в скважину особой конструкции электромотор. Данный способ бурения позволяет проходить скважины глубиной до 5 тыс. метров и более. По новейшим данным нефтяной геологии на глубинах от 5 до 10 тыс. м. концентрируются значительные залежи нефти, поэтому задача сверхглубокого бурения весьма актуальна. Также увеличение скорости бурения.

После того как скважину доведут до нефтяного пласта, вскроют его, ее окончательно закрепляют цементацией. Все промежутки между обсадными трубами и стенками скважины заполняют цементным раствором.

Из скважин поднимается вместе с нефтью газ и вода. Такую нефть (называют сырая) необходимо очистить от газа и воды. Газ отделяется в газонефтяном сепараторе, а отделение воды производят химическим или электрическим методами. Очищенную нефть стабилизируют – из нее удаляют наиболее летучие углеводородные фракции и транспортируют на нефтеперерабатывающие заводы. Переработку нефти и нефтепродуктов производят физическими и химическими методами. Транспортировка нефти – нефтепровод, ж-д транспорт, водный транспорт. Перекачка нефти в 2,5 раза дешевле чем перевозка на железнодорожном транспорте.

Переработка нефти обычной перегонкой, т.е. физическими методами не изменяет химического состава нефти, не разрушает и не создает углеводородов, а лишь разделяет нефть на ее составные части. Перегонку нефти, т.е. выделение содержащихся в ней продуктов, производят методом раздельной конденсации паров углеводородов с различными температурами кипения. На практике производят разделение нефти не на отдельные углеводороды, а на группы или фракции углеводородов, имеющих близкие температуры кипения и много других общих свойств. Такими фракциями являются бензин, керосин, газойль, соляровое масло, мазут. Перегонку производят при атмосферном давлении и температуре около 360⁰С Перегонкой нельзя получить больше, что естественно в ней содержится. Например, в нефти содержится 10 – 15% бензина и больше получить перегонкой нельзя.

Для значительного увеличения выхода из нефти легких продуктов и прежде всего бензина применяют химические методы переработки нефти, основанные на изменении их химического состава – это крекинг и пиролиз. Сущность их заключается в том, что переработку производят в условиях, при которых отдельные углеводороды распадаются на части и образуют новые более легкие углеводороды (с меньшим числом атомов углерода). Таким путем достигается увеличение выхода бензина сверх того количества, которое содержится в исходном сырье.

Крекинг (что означает расщемление) – ведут при температуре 475-500^оС давлении 1,5 – 1,6 МН/м², для активизации процесса применяют катализаторы, чаще всего алюмосиликатные.

Пиролиз (означающий разложение при высокой температуре) осуществляется при атмосферном давлении, но при температуре 680-750^оС.

Крекингом из тяжелых нефтяных фракций (соляра, мазута) получают бензин и легкое моторное топливо. Пиролизом перерабатывают нефтяные газы, бензины, керосины для получения сырья (этилена, пропилена, бутадиена и др.) для промышленности органического синтеза и полимеров.

Риформинг – процесс применяемый для улучшения качества бензина, повышения его антидетонационных свойств (повышения октанового числа бензина) при t^о= 450- 530^оС и добавлении 1,4- 5,6 Мн/м³ с участием водорода и в присутствии катализаторов (молибден, платина, окисли хрома и молибдена и т.д.).

Особенности нефтеперерабатывающих предприятий: нефтеперерабатывающие предприятия энергоемки – расходуют топлива 5-7% от веса сырья. Энергетические затраты составляют до половины всех заводских издержек на переработку нефти. Нефтезаводы расходуют и огромное количество воды (охлаждение установок и нефтепродуктов). Расположены в основном на крупных реках (на Волге 1/3 всей переработки).

Дата добавления: 2013-12-13