Хімічний вміст, фізичні властивості, класифікація нафти
Чим вища температура нагрівання рідини, тим сильніше випаровування, тим більше парів над поверхнею рідини і тим вищий тиск насичених парів.
Якщо вода при внутрішньому тиску, рівному 760 мм рт.ст. (101325 Па), має температуру кипіння 100 ºС, то при підвищенні тиску наприклад, до 144 ºС. Таким чином, чим виший внутрішній тиск, тим вища повинна бути температура кипіння. І навпаки, при пониженому внутрішньому тиску вада кипить при більш низькій температурі. Температура кипіння нафти не є постійною величиною, залежить від швидкості нагрівання, так і від розмірів і ступеня заповнення посудини, в якому рідина нагрівається. Тому, говорячи про температурні межі кипіння нафти і нафтопродуктів, завжди необхідно пам’ятати, що це величини умовні, дійсні тільки при нагляді всіх встановлених умов перегонки.
Кожний з вуглеводів має свою температуру кипіння і чим більше число атомів вуглецю містить речовина, тим вища температура його кипіння.
Нафта і нафтопродукти не можна розділити на індивідуальні вуглеводні. Нафту розділяють шляхом перегонки (в лабораторіях – розгонкою) на окремі частини, кожна з яких є менш складною сумішшю вуглеводів. Такі частини називаються фракціями. Вони не мають постійною температури кипіння і їх розрізняють за початком кипіння і кінцем кипіння.
В залежності від температури кипіння і вмісту тих чи інших вуглеводнів нафтопродукт може мати ті чи інші межі кипіння, тобто той чи інший фракційний вміст.Фракційний вміст нафтопродуктів визначають на стандартному перегінному апараті (рис. 5). Досліджуваний нафтопродукт в кількості 100 см3 наливають в колбу 1, в її горло вставляють пробку з термометром, ставлять колбу на азбестову сітку з круглим отвором і нагрівають голим полум’ям газового пальника. Початком кипіння вважають той момент, коли падає перша капля конденсату (від охолодження парів в холодильнику) в приймач ємністю 100 мл. Під час перегонки відмірюється температура, при якій в циліндрі набирається 10, 50 і 90 % конденсату. Крім того, визначається температура кінця кипіння і вихід (в%) конденсату при визначеній температурі (напр.. для дизельного пального при 350 ºС). Всі нафтопродукти, отримані з нафти шляхом перегонки є фракціями, що википають при визначених температурних межах. Так, бензини википають в межах 35-205ºС, керосини 150-315, дишельного палива 180-350, легкі дистилятні масла 350-420, тяжкі дистилятні масла 420-490, залишкові масла – вище 490ºС. Перегонку нафтопродуктів що мають температуру кипіння до 370ºС, проводять при атмосферному тиску, а тих, що мають більш високі температури кипіння – під вакуумом.
Більш чітке розділення нафти на фракції, що википають в заданих температурних межах. В лабораторних умовах проходить в апаратах зі спеціальними ректифікаційними установками колонами, заповнених насадками. В апаратах такого типу пари із перегінної колби поступають в ректифікаційну колону, ще в умовах багаторазового контакту між парами і рідиною із рідини випаровуються низько киплячі компоненти, а з парів конденсуються високо киплячі; така дистиляція забезпечує більш чітке розділення перегнаного продукту на фракції. Лабораторні прилади з ректифікаційними колонами використовують головним чином при досліджуванні нафти для визначення потенціального вмісту в них світлих нафтопродуктів (в основному тих, які википають до 350ºС – бензинів, керосинів і дизельного пального) і масел.
При розрахунках нафтопереробної апаратури використовують такі параметри, як істинні температури кипіння (ІТК) нафтової сировини. Криві ІТК, які отримуються на апараті ІТК з ректифікаційною колоною, показують залежність між температурами і процентом відгону фракцій і дають достатньо точну характеристику фракційного вмісту нафти. Перегонку на апараті ІТК проводять спочатку при атмосферному тиску, потім під вакуумом. Отримані фракції зважують, визначають їх вміст в нафті, аналізують і будують криві ІТК, які дають характеристику досліджуваної нафти.
Всі описані вище методи засновані на поступовому випаровуванні, при якому утворюючі пари виділяться в момент їх утворення. В практиці застосовують метод одноразового випаровування (ОВ), при якому пари відділяються від рідини не поступово, а одноразово. Після досягнення необхідного степеня нагрівання. Дослід проводять декілька раз при різних температурах. Отримані дані наносять на графік. Ординатою якого є температура, а абсцисою процент відгону.
ТЕПЛОВІ ВЛАСТИВОСТІ
Теплові властивості нафти і нафтопродуктів має велике значення. Для вимірювання тепла прийнята умовна одиниці – калорія (кал), рівна такій кількості тепла, яку необхідно затратити при нагріванні 1г води, щоб нагріти його на 1ºС (від 19,5 до 20,5ºС) при атмосферному тиску. Для вимірювання великих кількостей користуються кілокалорією (ккал), рівній 1000 кал. По системі Сі 1кал=4,1868 Дж.