- •В. Р. Зайлалова учебное пособие по курсу «химия нефти и газа»
- •Введение
- •1. Происхождение нефти
- •2. Элементарный состав нефти
- •3. Фракционный состав нефти
- •3.1. Детонационная стойкость горючего
- •3.2. Переработка углеводородного сырья
- •3.2.1. Переработка каменного угля
- •3.2.2. Перспективы развития энергетики
- •4. Групповой углеводородный состав нефти. Классификация нефти
- •5. Молекулярный вес
- •6. Физические свойства нефти
- •6.1. Плотность
- •6.2. Вязкость
- •6.3. Температурные переходы и агрегатные превращения
- •6.4. Тепловые свойства
- •6.5. Оптические свойства
- •6.6. Электрические свойства
- •7. Фазовое равновесие в системе «нефть — газ»
- •8. Классификация углеводородов
- •8.1. Предельные (насыщенные) углеводороды. Алканы (парафины)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.2. Предельные углеводороды. Циклоалканы
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.3. Непредельные (ненасыщенные) углеводороды. Алкены (этиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.4. Непредельные углеводороды. Алкадиены
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.5. Непредельные углеводороды. Алкины (ацетиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.6. Ароматические углеводороды. Бензол и его гомологи
- •Химические свойства
- •Свойства бензола
- •Свойства гомологов бензола
- •Способы получения
- •9. Неуглеводородные соединения нефти
- •9.1. Кислородные соединения
- •Азотистые соединения
- •Сернистые соединения
- •10. Смолистые вещества
- •11. Минеральные компоненты нефти
- •12. Методы выделения компонентов
- •12.1. Перегонка
- •12.2 Азеотропная и экстрактивная ректификация, экстракция, абсорбция
- •И селективность растворителей при 60°с
- •12.3. Адсорбция
- •12.4. Кристаллизация
- •12.5. Диффузионные методы разделения углеводородов
- •13. Природные и попутные газы. Применение газа
- •13.1 Природные газы
- •Попутные (нефтяные) газы
- •Применение газа
- •Термические превращения углеводородов нефти
- •14.1. Термодинамика процесса
- •14.2. Кинетика и механизм процесса
- •Энергия связи с—с, кДж/моль: 335; 322; 314; 310; 314; 322; 335
- •14.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •Превращения алканов
- •14.3.2. Превращения циклоалканов
- •14.3.3. Превращения алкенов
- •Суммарную реакцию можно записать уравнением:
- •14.3.4. Превращения алкадиенов и алкинов
- •14.3.5. Превращения аренов
- •15. Термокаталитические превращения
- •15.1. Механизм действия катализаторов окислительно-восстановительного типа
- •15.2. Кислотный катализ
- •15.3. Реакции карбкатионов
- •15.4. Каталитический крекинг
- •15.4.1. Превращения алканов
- •15.4.2. Превращение циклоалканов
- •15.4.3. Превращение алкенов
- •15.4.4. Превращение аренов
- •15.4.5. Катализаторы каталитического крекинга
- •15.4.6. Каталитический крекинг в промышленности
- •15.5. Каталитический риформинг
- •15.5.1. Химические основы процесса
- •15.5.2. Катализаторы риформинга
- •15.5.3. Каталитический риформинг в промышленности
- •16. Гидрогенизация в нефтепереработке
- •16.1. Классификация процессов
- •16.2. Классификация каталитических реакций с водородом
- •16.3. Термодинамика и катализаторы гидрирования
- •Список литературы
- •Содержание
6.2. Вязкость
Вязкость — один из важнейших физико-химических параметров нефти. Вязкостью называется сопротивление, возникающее внутри жидкости при перемещении одних ее слоев относительно других.
Величина вязкости входит во все гидродинамические расчеты, связанные с движением нефти (например, в нефтепроводах и т. п.), в том числе в расчеты, связанные с миграцией нефти в залежи.
Различают динамическую вязкость нефти (η), кинематическую вязкость (ν) и условную вязкость.
Динамическая вязкость измеряется в Пуазах (П) и сантипуазах (сП) в системе СГС; в системе СИ единица динамической вязкости не имеет собственного названия, ее размерность — ньютон в секунду на квадратный метр (1Н*с/м2 = 10 П).
Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости данной жидкости к ее плотности ρ при той же температуре:
ν = η / ρ.
В системе СИ единица кинематической вязкости имеет размерность м2/с. Распространенными единицами кинематической вязкости (в системе СГС) являются Стокс (Ст) и сантистокс (сСт); 1 Ст = = 1*10-4 м2/с.
Отношение динамической вязкости η нефти к динамической вязкости воды η0 при той же температуре называется удельной вязкостью:
μ = η / η0.
Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью:
φ = 1 / η.
На практике часто пользуются величиной так называемой условной вязкости, измеряемой в градусах (°ВУ). Условная вязкость — это отношение времени истечения нефти при заданной температуре ко времени истечения дистиллированной воды при 20°С.
Вязкость нефтей различных месторождений колеблется в широких пределах. Величина вязкости нефти и ее фракций сильно зависит от температуры — с повышением температуры уменьшается, а с понижением — возрастает. Кроме температуры, вязкость нефти зависит также от давления — с повышением давления вязкость увеличивается. Помимо физических условий (температура, давление) весьма существенное влияние на вязкость нефти оказывают факторы химического характера — ее групповой углеводородный состав. Известно, что при переходе от низших нефтяных фракций к высшим вязкость повышается. Эта зависимость представляет собой проявление общей закономерности, согласно которой с повышением молекулярного веса углеводородов в одном и том же гомологическом ряду вязкость их увеличивается. При сопоставлении одинаковых по числу атомов С углеводородов различных гомологических рядов замечено, что наибольшей вязкостью обладают нафтены, далее следуют ароматические углеводороды, затем парафины. Существенное влияние оказывает также строение молекул углеводорода. Парафины нормального строения имеют более высокую вязкость, чем парафины изостроения. Носителями вязкости могут быть представители нафтенового и ароматического рядов. Для определения вязкости пользуются вискозиметрами. Они бывают различных конструкций, но в большинстве их принцип действия основан на измерении времени истечения определенного объема исследуемой жидкости через капиллярную или более широкую трубку (рис. 9).
1 — колено; 2 — колено; 3 — отводная трубка; 4 — расширение
Рисунок 9 — Вискозиметр
При этом для вычисления вязкости пользуются формулой Пуазейля:
η = πr2pτ / 8υL ,
где r и L — соответственно радиус и длина капилляра;
р — давление, под которым происходит истечение за время τ;
υ — объем вытекшей жидкости.