Вязкость нефти и нефтепродуктов: расчёт нефтяной характеристики

Физическая величина вязкость нефти

Это свойство жидкостей также можно назвать внутренним трением. Другими словами, это способность жидких веществ сопротивляться движению своих частей относительно друг друга.

Это свойство, как правило, зависит от химического состава смеси, молекулярных масс составляющих ее компонентов и условий, в которых проводятся измерения.

Согласно закону внутреннего трения Ньютона, сила внутреннего трения жидких веществ (обозначается f) зависит от следующих параметров:

• площадь контакта слоев, составляющих жидкость (обозначение — S);
• разность их скоростей (Δv);
• расстояние между этими слоями (Δh);
• молекулярные свойства жидкого вещества.

Формула этой зависимости: f = η * S * (Δv / Δh)

— коэффициент пропорциональности, который зависит от сил молекулярного сцепления и называется коэффициентом внутреннего трения (другими словами, динамической вязкостью масла).

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Понятие вязкости

Вязкость — важнейшая физическая константа, характеризующая рабочие характеристики котлов и дизельного топлива, нефтяных масел и ряда других нефтепродуктов. Значение вязкости используется для оценки разбрызгиваемости и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.

Различают динамические, кинематические, условные и эффективные (структурные.

Динамическая (абсолютная) вязкость или внутреннее трение — это свойство реальных жидкостей противостоять силам сдвига. Очевидно, это свойство проявляется при движении жидкости. Динамическая вязкость SI измеряется в. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном движении двух ее слоев площадью 1 м2, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга и движущихся под действием внешней силы 1 Н со скоростью из 1 см. Учитывая, что 1 Н / м2 = 1 Па, динамическая вязкость часто выражается в o. В системе CGS (CGS) размерность динамической вязкости составляет. Эта единица называется равновесной (1 P = 0,1 Па с).

Коэффициенты пересчета для расчета динамической вязкости.

Ед изм	Микропуаз (мкП)	Сантипуаз (cp)	Равновесие ()	Па с ()	кг / (мч)	кг / м2
Микропуаз (мкП)	1	10-4	10-6	107	3,6 10-4	1,02 10-8
Сантипуаз (cp)	104	1	10-2	10-3	3,6	1,02 10-4
Равновесие ()	106	102	1	103	3,6102	1.02 10-2
Па с ()	107	103	10	13	3,6 103	1,02 10-1
кг / (мч)	2,78 103	2,78 10-1	2,78 10-3	2,78 10-4	1	2,84 10-3
кг / м2	9,81 107	9,81 103	9,81 102	9,81 101	3,53 · 104	1

Кинематическая вязкость — это величина, равная отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности при той же температуре: ν = μ / ρ. Единицей кинематической вязкости является кинематическая вязкость этой жидкости, динамическая вязкость которой составляет 1 Н · с / м2, а плотность — 1 кг / м3 (N = кг · м / с2). В системе CGS кинематическая вязкость выражается в. Эта единица называется Стокса (1 ст = 10-4 м2 / с; 1 сСт = 1 мм2 / с).

Коэффициенты пересчета для расчета кинематической вязкости.

Ед изм	мм2 / с (сСт)	см2 / с (Ст)	м2 / с	м2 / ч
мм2 / с (сСт)	1	10-2	10-6	3,6 10-3
см2 / с (Ст)	102	1	10-4	0,36
м2 / с	106	104	1	3,6 103
м2 / ч	2,78 102	2,78	2,78104	1

Нефть и нефтепродукты часто характеризуются условной вязкостью, которая принимается как отношение времени протекания через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл нефтепродукта при определенной температуре и времени протекания 200 мл воды дистиллированной при температуре 20 ° С. Условная вязкость при температуре обозначается знаком ВУ и выражается числом условных градусов.

Относительная вязкость измеряется в градусах VU (° VU) (если испытание проводится на стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).

можно переносить вязкость из одной системы в другую с помощью номограммы.

В нефтяных дисперсных системах при определенных условиях, в отличие от ньютоновских жидкостей, вязкость является переменной величиной, которая зависит от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефть и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:

Для углеводородов вязкость существенно зависит от их химического состава: она увеличивается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Наличие боковых ответвлений в молекулах алканов и нафтенов и увеличение количества циклов также увеличивают вязкость. Для различных групп углеводородов вязкость увеличивается в ряду алканы — арены — цикланы.

Для определения вязкости используются специальные стандартные приборы — вискозиметры, которые отличаются принципом действия.

Кинематическая вязкость светлых нефтепродуктов и масел с относительно низкой вязкостью определяется с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича, г и т д.).

Для вязких нефтепродуктов относительная вязкость измеряется вискозиметрами типа VU, Engler и т.д. В этих вискозиметрах истечение жидкости происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.

Между значениями условной ° VU и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:

• от 1 до 120 мм2 / с:
• для ν> 120 мм2 / с:

Вязкость наиболее вязких и структурированных нефтепродуктов определяют на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении силы, необходимой для поворота внутреннего цилиндра относительно внешнего при заполнении пространства между ними испытательной жидкостью с температурой t.

Помимо стандартных методов определения вязкости, в исследовательских работах иногда используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости с момента падения калибровочного шара между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в исследуемой жидкости (вискозиметры Хепплера, Гурвича и др.).

Во всех описанных стандартных методах вязкость определяется при строго постоянной температуре, так как вязкость существенно изменяется с ее изменением.

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии нефтепереработки (перекачка, теплообмен, шлам и т.д.), Так и при использовании товарных нефтепродуктов (дренаж, перекачка, фильтрация, смазка поверхностей трения и т.д.) и так далее).

С понижением температуры их вязкость увеличивается. На рисунке показаны кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.

Общим для всех образцов масла является наличие температурных диапазонов, в которых происходит резкое повышение вязкости.

Существует множество различных формул для расчета вязкости как функции температуры, но наиболее часто используется эмпирическая формула Уолтера:

Зарегистрируйте это выражение дважды, мы получим:

В соответствии с этим уравнением EG Semenido составил номограмму по оси абсцисс, на которой для удобства использования нанесена температура, а по оси ординат — вязкость.

По номограмме вязкость нефтепродукта при данной температуре может быть определена, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известной вязкости связывается линией и продолжается до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ним соответствует желаемой вязкости. Номограмма подходит для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.

Для смазочных масел на нефтяной основе во время эксплуатации очень важно, чтобы вязкость как можно меньше зависела от температуры, поскольку это обеспечивает хорошие смазывающие свойства масла в широком диапазоне температур, то есть, согласно формуле Уолтера, это это означает, что для смазки маслом, чем ниже коэффициент B, тем выше качество масла. Это свойство масел называется индексом вязкости, который является функцией химического состава масла. Для разных углеводородов вязкость по-разному изменяется с температурой. Наиболее крутая зависимость (большое значение B) для ароматических углеводородов и наименьшее — для алканов. Нафтеновые углеводороды в этом смысле близки к алканам.

Существуют различные методы определения индекса вязкости (VI).

В России IV определяется по двум значениям кинематической вязкости при 50 и 100 ° C (или при 40 и 100 ° C — по специальной таблице Госкомстандарта).

При сертификации масел IV рассчитывается по ГОСТ 25371-97, который предусматривает определение этого значения по вязкости при 40 и 100 ° С. Согласно этому методу по ГОСТ (для масел с IV менее 100) индекс вязкости определяется по формуле:

Для всех масел вязкость ν100 2 / с (ν, ν1 и ν3) определяется по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 этого масла. Если масло более вязкое (ν100> 70 мм2 / с), значения, включенные в формулу, определяются по специальным формулам, приведенным в стандарте.

определить индекс вязкости по номограммам намного проще.

Еще более удобную номограмму для нахождения индекса вязкости разработал Г.В. Виноградов. Определение IV сводится к прямому соединению известных значений вязкости при двух температурах. Точка пересечения этих линий соответствует желаемому индексу вязкости.

Индекс вязкости — это общепринятое значение, которое входит в стандарты для масел во всех странах мира. Недостатком индекса вязкости является то, что он характеризует поведение масла только в диапазоне температур от 37,8 до 98,8 ° С.

многие исследователи наблюдали, что плотность и вязкость смазочных масел в некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий индикатор, который связывает плотность и вязкость масел и называется постоянной вязкости массы (VMC). Вязкостно-массовую константу можно рассчитать по формуле Ю.А. Пинкевич:

В зависимости от химического состава масла VMC оно может составлять от 0,75 до 0,90, и чем выше масло VMC, тем ниже его индекс вязкости.

При низких температурах смазочные масла приобретают структуру, характеризующуюся пределом текучести, пластичностью, тиксотропией или аномалией вязкости, присущей дисперсным системам. Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от расхода или обоих факторов одновременно. Структурированные масла, как и другие структурированные масляные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.

Масло с неповрежденной структурой имеет значительно более высокую вязкость, чем после его разрушения. Если вязкость такого масла уменьшить за счет разрушения структуры, то в спокойном состоянии эта структура восстановится, а вязкость вернется к исходному значению. Способность системы самопроизвольно восстанавливать свою структуру называется тиксотропией. При увеличении скорости потока, а точнее градиента скорости (участок кривой 1), структура схлопывается, в связи с чем вязкость вещества уменьшается и достигает определенного минимума. Эта минимальная вязкость остается на том же уровне с последующим увеличением градиента скорости (секция 2) до появления турбулентного потока, после чего вязкость снова увеличивается (секция 3).

Зависимость вязкости от давления

Вязкость жидкостей, в том числе нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел при повышении давления имеет большое практическое значение, поскольку в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.

Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с увеличением давления изменяется по параболе. При давлении P это можно выразить формулой:

В нефтяных маслах вязкость парафиновых углеводородов изменяется меньше с повышением давления и немного больше, чем у нафтеновых и ароматических углеводородов. Вязкость высоковязких нефтепродуктов при повышении давления увеличивается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменение вязкости при повышении давления.

При давлениях порядка 500 — 1000 МПа вязкость масел увеличивается настолько, что они теряют свои жидкие свойства и превращаются в пластичную массу.

Для определения вязкости нефтепродуктов под высоким давлением DE Mapston предложил формулу:

Основываясь на этом уравнении, DE Mapston разработал номограмму, с помощью которой известные величины, например ν0 и P, соединяются прямой линией, а показание получается по третьей шкале.

Вязкость смесей

При составлении масел часто необходимо определять вязкость смесей. Эксперименты показали, что аддитивность свойств проявляется только в очень близких по вязкости смесях двух компонентов. При большой разнице вязкостей смешанных нефтепродуктов, как правило, вязкость ниже, чем рассчитанная по правилу смешивания. Приблизительную вязкость смеси масел можно рассчитать, заменив вязкости компонентов их обратной величиной — подвижностью (текучестью) ψсм:

Для определения вязкости смесей также можно использовать различные номограммы. Чаще всего используются номограмма ASTM и вискозиграмма Молина-Гурвича. Номограмма ASTM основана на формуле Уолтера. Номограмма Молина-Гуревича была составлена ​​на основе экспериментально найденных вязкостей смеси масел A и B, из которых A имеет вязкость ° VU20 = 1,5, а B — вязкость ° VU20 = 60. Оба масла были смешаны в различных соотношениях от 0 до 100% (об.), а вязкость смесей была установлена ​​экспериментально. Номограмма показывает значения вязкости на единицу и в мм2 / с.

Вязкость газов и нефтяных паров

Вязкость углеводородных газов и паров нефти подчиняется другим законам, чем жидкости. С повышением температуры вязкость газов увеличивается. Эта модель удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:

или мороз

Для грубых расчетов примем C = 1,22 · Tboil. Более точные значения для C и m.

Для расчета вязкости отдельных углеводородных газов используется формула:

Вязкость газов, паров масла можно определить по графическим зависимостям:

Вязкость природных газов с известной молекулярной массой или относительной плотностью (в воздухе) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, показанным на рисунке.

Как видно из рисунка, с увеличением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.

Вязкость газов мало зависит от давления в диапазоне до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она увеличивается, а при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенном давлении используются эмпирические графики.

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии нефтепереработки (перекачка, теплообмен, шлам и т.д.), Так и при использовании товарных нефтепродуктов (дренаж, перекачка, фильтрация, смазка поверхностей трения и т.д.) и так далее).

С понижением температуры их вязкость увеличивается. На рисунке показаны кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.

Общим для всех образцов масла является наличие температурных диапазонов, в которых происходит резкое повышение вязкости.

Существует множество различных формул для расчета вязкости как функции температуры, но наиболее часто используется эмпирическая формула Уолтера:

Зарегистрируйте это выражение дважды, мы получим:

В соответствии с этим уравнением EG Semenido составил номограмму по оси абсцисс, на которой для удобства использования нанесена температура, а по оси ординат — вязкость.

По номограмме вязкость нефтепродукта при данной температуре может быть определена, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известной вязкости связывается линией и продолжается до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ним соответствует желаемой вязкости. Номограмма подходит для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.

Для смазочных масел на нефтяной основе во время эксплуатации очень важно, чтобы вязкость как можно меньше зависела от температуры, поскольку это обеспечивает хорошие смазывающие свойства масла в широком диапазоне температур, то есть, согласно формуле Уолтера, это Это означает, что для смазки маслом, чем ниже коэффициент B, тем выше качество масла.

Это свойство масел называется индексом вязкости, который является функцией химического состава масла. Для разных углеводородов вязкость по-разному изменяется с температурой. Наиболее крутая зависимость (большое значение B) для ароматических углеводородов и наименьшее — для алканов. Нафтеновые углеводороды в этом смысле близки к алканам.

1. Существуют различные методы определения индекса вязкости (VI).
2. В России IV определяется по двум значениям кинематической вязкости при 50 и 100 ° C (или при 40 и 100 ° C — по специальной таблице Госкомстандарта).
3. При сертификации масел IV рассчитывается по ГОСТ 25371-97, который предусматривает определение этого значения по вязкости при 40 и 100 ° С. Согласно этому методу по ГОСТ (для масел с IV менее 100) индекс вязкости определяется по формуле:

Для всех масел с 100 <70 мм2 / с вязкость (ν, ν1 и ν3) определяется по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 этого масла. Если масло более вязкое (ν100> 70 мм2 / с), значения, включенные в формулу, определяются по специальным формулам, приведенным в стандарте.

определить индекс вязкости по номограммам намного проще.

Еще более удобную номограмму для нахождения индекса вязкости разработал Г.В. Виноградов. Определение IV сводится к прямому соединению известных значений вязкости при двух температурах. Точка пересечения этих линий соответствует желаемому индексу вязкости.

Индекс вязкости — это общепринятое значение, которое входит в стандарты для масел во всех странах мира. Недостатком индекса вязкости является то, что он характеризует поведение масла только в диапазоне температур от 37,8 до 98,8 ° С.

многие исследователи наблюдали, что плотность и вязкость смазочных масел в некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий индикатор, который связывает плотность и вязкость масел и называется постоянной вязкости массы (VMC). Вязкостно-массовую константу можно рассчитать по формуле Ю.А. Пинкевич:

В зависимости от химического состава масла VMC оно может составлять от 0,75 до 0,90, и чем выше масло VMC, тем ниже его индекс вязкости.

При низких температурах смазочные масла приобретают структуру, характеризующуюся пределом текучести, пластичностью, тиксотропией или аномалией вязкости, присущей дисперсным системам.

Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от расхода или обоих факторов одновременно.

Структурированные масла, как и другие структурированные масляные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.

Масло с неповрежденной структурой имеет значительно более высокую вязкость, чем после его разрушения. Если вязкость такого масла уменьшить за счет разрушения структуры, то в спокойном состоянии эта структура восстановится, а вязкость вернется к исходному значению. Способность системы самопроизвольно восстанавливать свою структуру называется тиксотропией.

При увеличении скорости потока, а точнее градиента скорости (участок кривой 1), структура схлопывается, в связи с чем вязкость вещества уменьшается и достигает определенного минимума.

Эта минимальная вязкость остается на том же уровне с последующим увеличением градиента скорости (секция 2) до появления турбулентного потока, после чего вязкость снова увеличивается (секция 3).

Зависимость вязкости от давления

Вязкость жидкостей, в том числе нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел при повышении давления имеет большое практическое значение, поскольку в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.

Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с увеличением давления изменяется по параболе. При давлении P это можно выразить формулой:

В нефтяных маслах вязкость парафиновых углеводородов изменяется меньше с повышением давления и немного больше, чем у нафтеновых и ароматических углеводородов. Вязкость высоковязких нефтепродуктов при повышении давления увеличивается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменение вязкости при повышении давления.

При давлениях порядка 500 — 1000 МПа вязкость масел увеличивается настолько, что они теряют свои жидкие свойства и превращаются в пластичную массу.

Для определения вязкости нефтепродуктов под высоким давлением DE Mapston предложил формулу:

Основываясь на этом уравнении, DE Mapston разработал номограмму, с помощью которой известные величины, например ν0 и P, соединяются прямой линией, а показание получается по третьей шкале.

Вязкость смесей

При составлении масел часто необходимо определять вязкость смесей. Эксперименты показали, что аддитивность свойств проявляется только в очень близких по вязкости смесях двух компонентов.

При большой разнице вязкостей смешанных нефтепродуктов, как правило, вязкость ниже, чем рассчитанная по правилу смешивания.

Приблизительную вязкость смеси масел можно рассчитать, заменив вязкости компонентов их обратной величиной — подвижностью (текучестью) ψсм:

Для определения вязкости смесей также можно использовать различные номограммы. Чаще всего используются номограмма ASTM и вискозиграмма Молина-Гурвича. Номограмма ASTM основана на формуле Уолтера.

Номограмма Молина-Гуревича была составлена ​​на основе экспериментально найденных вязкостей смеси масел A и B, из которых A имеет вязкость ° VU20 = 1,5, а B — вязкость ° VU20 = 60. Оба масла были смешаны в различных соотношениях от 0 до 100% (об.), а вязкость смесей была установлена ​​экспериментально. Номограмма показывает значения вязкости на единицу и в мм2 / с.

Динамическая вязкость

Это значение рассчитывается по так называемой формуле Пуазейля:

η = ((π * P * r4) / 8 * v * L)) * t

Расшифровываем неизвестные обозначения:

P — давление, под которым движется жидкое вещество;

v — его объем;

L — длина капилляра, по которому течет жидкость;

r — диаметр этого капилляра;

t — время, в течение которого происходит этот поток.

Это значение измеряется в Па / с (паскаль-секунда, система SI) или в pz (пуазах, система CGS).

Кинематическая вязкость

Этот параметр является более распространенной физической величиной для оценки свойств нефти и нефтепродуктов. По-другому эта величина называется удельным коэффициентом внутреннего трения.

Этот коэффициент представляет собой отношение коэффициента (см. Выше) к плотности жидкого вещества.

V = / ρ

Единицы измерения этого физического параметра :

# Полезная информация

1	система СИ — квадратный метр в секунду (м2 / с)
2	система SGS — Стокса (St). Один стокс равен 10-4 квадратных метра в секунду

В такой отрасли, как нефтехимия, также используются физические характеристики этого вещества, такие как относительная и условная вязкость.

Топ стран по добыче нефти

Основные нефтедобывающие страны по состоянию на осень 2019 года расположены следующим образом.

Классификация по плотности

Российская

Плотность масла колеблется в пределах 730-1040 кг / м³. На практике она чаще всего измеряется в граммах на кубический сантиметр (г / см³), и в результате плотность масла колеблется в пределах 0,730–1,040 г / см³. Наиболее распространенные значения плотности масла 0,82-0,90 г / см³.

В Российской Федерации согласно методическим рекомендациям по применению классификации запасов и ресурсов нефтегазовых топлив по плотности выделяют следующие классы нефти:

США (по плотности API)

Сырая нефть называется легкой, средней или тяжелой, в зависимости от ее плотности. Американский институт нефти, API, сравнивает плотность сырой нефти с водой.

1. Плотность API выше 10 означает, что нефть менее плотная, чем вода, и плавает сверху.
2. Плотность API менее 10 означает, что нефть плотнее воды и будет тонуть в водном слое.

Когда дело доходит до нефти, плотность в градусах API выше 31,1 градуса считается легкой. Сырая нефть с плотностью API от 22,3 ° до 31,1 ° считается средней, а от 10,0 ° до 22,3 ° — тяжелой. Плотность API менее 10,0 ° считается очень тяжелой.

В США по плотности различают несколько классов сырой нефти:

1. сверхлегкий — до 0,78 г / см³ — более 50 градусов по API — газовый конденсат
2. сверхлегкий — 0,78-0,82 г / см³ — 41,1-50 в градусах API
3. легкие — 0,82-0,87 г / см³ — 31,1-41,1 в градусах API;
4. среднее — 0,87-0,92 г / см³ — 22,3-31,1 в градусах API;
5. тяжелые — 0,92–1 г / см³ — 10–22,3 в градусах API;
6. сверхтяжелые — более 1 г / см³ — до 10 градусов по API — битум.

* плотности даны при температуре 15,6 ° C.

Определение удельного веса с помощью плотности API

Плотность API используется для определения удельного веса (SG) сырой нефти по формуле:

API = (141,5 / SG) -131,5

SG — это удельный вес, который определяется как отношение плотности сырой нефти к плотности воды при 15,6 ° C.

Плотность и удельный вес при 20 ° C определены в соответствии с ASTM 1217.

Определение кинематической вязкости нефтепродукта в капиллярных вискозиметрах

Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами. Чаще всего для определения кинематической вязкости по ГОСТ 33-82 применяют стеклянные вискозиметры такого типа.

Пинкевича и ВПЖТ-2, измеряющих кинематическую вязкость продуктов при положительных и отрицательных температурах. Метод основан на известной формуле Пуазейля для динамической вязкости:

п = (3,14Pr4 / 8LV) т

где это находится

• P — давление, при котором жидкость покидает капилляр
• r — радиус капилляра
• L — длина капилляра
• V — объем жидкости, протекающей по капилляру
• t — время истечения жидкости в объеме V.

График зависимости кинематической вязкости мазута ГОСТ 10585-75 от температуры

Вязкость нефтепродуктов: аппараты для исследований от «БМЦлаб»

Для анализа качества топлива в каждой лаборатории должны быть только точные и надежные приборы! В нашем каталоге вы найдете такие технические средства, как устройство POS-A, устройство POS-V, счетчик ITF и другие. Вся продукция сертифицирована, поэтому о работоспособности наших устройств нет никаких сомнений. Звоните нам!

Условная вязкость

Этот параметр (обозначение WU) получается путем деления интервала времени, в течение которого истек определенный объем жидкой пробы, на период времени, в течение которого истек такой же объем стандартной жидкости. Время выдоха измеряется в вертикальной трубке заданной длины и диаметра. Условия для обеих жидкостей должны быть одинаковыми.

Согласно ГОСТу № 6258 — 85, для измерения этой величины используют 200 кубических сантиметров исследуемой жидкости и такое же количество дистиллированной воды. Измерительный прибор называется вискозиметром. Измерения производятся при температуре 20 градусов Цельсия. Единица измерения — градус Энглера (обозначение WU или ° E).

Классификация по химическому составу

Отношение углеводородов к сырой нефти зависит от ее происхождения. Распределение углеводородов между различными типами сырой нефти зависит от наличия нефтяных месторождений. Химические и физические свойства различаются в зависимости от источника происхождения.

Наиболее важными и распространенными углеводородами в сырой нефти являются алканы с прямой и разветвленной цепью (называемые парафинами), циклоалканы (называемые нафтенами), ароматические углеводороды и более сложные химические вещества, такие как асфальтены, которые имеют молекулярную массу 800-2500.

Содержание углеводородов в масле:

• парафин 15-60%,
• нафтены 30-60%,
• ароматические вещества 3-30%,
• остальное — асфальтеновые соединения.

Типы нефтей по содержанию углеводородов

Парафиновые масла

• парафины + нафтены> 50%
• парафины> нафтены
• парафины> 40%

Нафтеновые масла

• парафины + нафтены> 50%
• нафтены> парафины
• нафтены> 40%

Парафино-нафтеновые масла

• ароматический <50%
• парафин <40%
• нафтены <40%

Нафтеновые ароматические масла

• ароматический> 50%
• нафтены> 25%
• парафины <10%

Среднеароматические масла

• ароматический> 50%
• парафины> 10%

Асфальтеновые ароматические масла

• нафтены <25%
• парафины <10%

Содержанию смол и асфальтенов

Связь динамической и кинематической вязкости

Вязкость жидкости определяет способность жидкости противостоять сдвигу во время своего движения, а точнее — сдвигу слоев друг относительно друга. Поэтому в отраслях, где требуется перекачка различных жидкостей, важно точно знать вязкость перекачиваемого продукта и правильно выбрать насосное оборудование.

В технике есть два типа вязкости.

1. Кинематическая вязкость чаще всего используется в паспорте с характеристиками жидкости.
2. Динамики используются в проектировании оборудования, исследованиях и разработках и т.д.

Преобразование кинематической вязкости в динамическую вязкость осуществляется по следующей формуле через плотность при заданной температуре:

Где:

v — кинематическая вязкость,

n — динамическая вязкость,

p — плотность.

Итак, зная ту или иную вязкость и плотность жидкости, можно преобразовать один вид вязкости в другой по заданной формуле или через преобразователь выше.

Измерение вязкости

Концепции этих двух типов вязкости уникальны для жидкостей из-за особенностей методов измерения.

Для измерения кинематической вязкости используется метод протекания жидкости через капилляр (например, с помощью прибора Уббелоде). Динамическая вязкость измеряется путем измерения сопротивления движению тела в жидкости (например, сопротивления вращению цилиндра, погруженного в жидкость).

От чего зависит значение величины вязкости?

Вязкость жидкости во многом зависит от температуры. С повышением температуры вещество становится более текучим, то есть менее вязким. К тому же изменение вязкости, как правило, происходит довольно резко, то есть нелинейно.

Поскольку расстояние между молекулами жидкого вещества намного меньше, чем у газов, внутреннее взаимодействие молекул в жидкостях уменьшается из-за уменьшения межмолекулярных связей.

Форма молекул и их размер, а также взаимосвязь и взаимодействие могут определять вязкость жидкости. Их химическая структура тоже влияет.

Например, для органических соединений вязкость увеличивается в присутствии колец и полярных групп.

Для насыщенных углеводородов рост происходит, когда молекула вещества становится тяжелее.

Классификация нефти по сортам

Для упрощения экспорта нефти на внешний рынок введены стандартные марки масла — эталонные марки.

Маркерные марки нефти (контрольные классы) — марки нефти с определенным составом для установления цен на другие виды сырой нефти. Основные разновидности (марки):

1. WTI (West Texas Intermediate) — сырая нефть высокого качества
2. Марка БРЕНТ — смесь масел разных марок
3. Урал — российский экспортный сорт

Факторы, влияющие на вязкость нефти

В зависимости от стадии переработки нефти, то есть от технологического процесса до транспортировки, переработки и доставки нефтепродуктов конечному потребителю, вязкость может существенно различаться, что необходимо учитывать при разработке систем транспортировки и хранения.

Обычно на вязкость масла влияют:

• физико-химический состав продукта данной залежи, при этом вязкость нефти в условиях пласта может существенно отличаться от вязкости продукта, откачиваемого из горловины скважины, что необходимо учитывать при проектирование групп оборудования;
• температура транспортируемой среды. Чем выше температура, тем ниже вязкость масла, поэтому часто нефтепроводы подвергаются принудительному обогреву, например, такой стационарный обогрев может быть оборудован узлами для выгрузки и налива нефти из цистерн или цистерн;
• наличие в масле газообразных примесей. Как правило, чем больше объем растворенного газа, тем ниже вязкость масла. Однако есть одно исключение: растворение азота в масле приводит к увеличению его вязкости;
• скорость откачки. Чем выше скорость движения нефтепродукта, например, по нефтепроводу, тем выше динамическая вязкость и, следовательно, выше стоимость транспортировки того же объема.

Плотность масла также влияет на индекс вязкости, чем он выше, тем выше вязкость продукта. Принята следующая условная классификация масел по вязкости:

• незначительная — μ <1 мПа * с;
• низкая вязкость — 1 мПа * с
• <μ <5=»» мпа=»» *=»» с;=»» повышенная=»» -=»» 5=»» с=»»><μ <25=»» высокая=»» вязкость=»»>
• 25 мПа * с;
• под наблюдением — μ> 30 мПа * с.

При этом вязкость продукта может изменяться на разных этапах его производства, транспортировки и переработки, поэтому это также следует учитывать при разработке систем транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов.

Различные типы вязкости

Чаще всего в лабораториях измеряют и рассчитывают динамическую и кинематическую вязкость нефтепродуктов.

• Кинематический индекс vt получают с помощью вискозиметра. Проба вещества вставляется в устройство и постепенно течет под действием силы тяжести через специальное отверстие. Срок годности фиксируется автоматически, он умножается на постоянную вискозиметра (у каждого прибора свой). Таким образом определяется кинематическая вязкость нефтепродуктов. Расчет обычно производится самим вискозиметром.
• Динамический v-th рассчитывается из кинематики: плотность тестируемого вещества × измеренная кинематическая вязкость.

Исследование должно проводиться по стандарту: это вязкость нефтепродуктов по ГОСТу — 33-2000.

Если вязкость нефтепродукта не может быть определена по ГОСТ-33, применяется ГОСТ 6258-85 и изучается условная вязкость нефтепродуктов. Его записывают в градусах относительной вязкости. Методика очень проста: сначала вы измеряете, как долго образец вещества в 200 мл будет покидать вискозиметр при заданной температуре. Затем исследуют время истечения 200 мл дистиллированной воды при 20 ° C. Первое отношение полученного значения ко второму и есть условная вязкость.

Классификация по сере

Сера — элемент, обычно содержащийся в сырой нефти и нефтепродуктах. Сера считается загрязняющим компонентом, поскольку при ее сгорании образуются оксиды серы. В результате большинство готовых нефтепродуктов имеют ограничение на количество серы, которое они могут содержать, что делает удаление серы важной частью всего процесса очистки.

В зависимости от массовой доли серы нефть в РФ делится на классы:

1. низкое содержание серы — до 0,6% по массе.;
2. сернистые — от 0,61 до 1,8% по массе.;
3. высокое содержание серы — от 1,81 до 3,5% мас.;
4. особенно с высоким содержанием серы> 3,5% по весу.

Сера также может повредить некоторые катализаторы, используемые на нефтеперерабатывающих заводах, и ее необходимо удалять.

Большая часть серы из сырой нефти удаляется во время нефтепереработки. Некоторые из них удаляются в процессе конверсии, поскольку молекулы серосодержащих углеводородов расщепляются с образованием H2S. Сера также удаляется посредством процессов гидроочистки, в которых сера в углеводороде заменяется атомом водорода, а высвобожденная сера соединяется с двумя свободными атомами водорода с образованием газа H2S.

Относительная вязкость

Эта величина представляет собой соотношение между коэффициентом динамической вязкости исследуемого жидкого вещества (обозначение μ) и таким же характеристическим коэффициентом чистого растворителя (обозначение μ), измеренным в тех же условиях:

μr = μ / μ

В Соединенных Штатах Америки эта физическая характеристика часто измеряется в так называемой SSU (вторая универсальная система Сейболта, SUS или SSU).

Также измерения проводятся специальным вискозиметром с отверстием определенного калибра. Образец испытуемого вещества объемом 60 кубических сантиметров пропускают через это отверстие при температуре 100 градусов по Фаренгейту (37,8 градусов Цельсия) или 210 градусов по Фаренгейту (98,9 градусов Цельсия), после чего регистрируют время истечения срока годности испытуемого образца.

Для веществ с высоким уровнем этого параметра (например, мазут и котельное топливо) в США используется специальный вискозиметр Сейболта FUROL. Единицей этих измерений является второй FUROL Сейболта, называемый SSF.