2.2 Физико-химические свойства нефти

Нефть как вещество представляет собой многокомпонентную смесь углеводородных соединений с атомами серы, азота, кислорода, органических кислот и тяжелых металлов. Определение индивидуального состава и свойств нефти — практически невыполнимая задача. Специалистам под силу лишь определить групповой химический состав, то есть вычленить отдельные группы углеводородов. Поэтому все чаще нефти дают определение как раствору углеводородов, в сочетании с гетероатомными соединениями. То есть, нефть и нефтепродукты — это не смеси, а именно растворы.

1. Плотность нефти

Плотностью называется количество покоящейся массы в единице объема. Плотность имеет размерность кг/м³. 

На практике часто имеют дело с относительной плотностью неф­ти и нефтепродукта, которая определяется отношением их массы при тем­пературе определения к массе чистой воды при +4°С, взятой в том же объ­ема. Плотность воды при +4°С имеет наибольшее значение и равна 1000 кг/м³. Относительную плотность принято определять при +20°С, что обозначается символом r_от - Относительная плотность нефтей и нефтепро­дуктов при +20°С колеблется в пределах от 0,7 до 1,07.

Плотность нефти зависит от соотношения количества легкокипящих и тяжелых фракций. Как правило, в легкой нефти преобладают легкокипящие компоненты (бензиновая и дизельная фракции). Для того, чтобы получать на НПУ товарные топливные фракции, необходимо использовать нефть с плотностью 0,78-0,85 кг/м3. Более тяжелые нефти содержат меньшее количество светлых фракций и много парафинов, которые ухудшают качество дизельного топлива.

2. Фракционный состав нефти

 Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения. 

Фракции, выкипающие до 350°С, называют светлыми дистиллятами (фракциями). В основном, при атмосферной перегонке получают следующие светлые дистилляты: бензиновая фракция - до 180°С, дизельная фракция - 180-350°С. Фракция, выкипающая выше 350°С является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом.

Наиболее предпочтительны для переработки на НПУ нефти с содержанием светлых фракций не менее 60%. Нефти с меньшим содержанием светлых содержат большое количество парафинов, которые ухудшают качество дизельного топлива.

Если нефть содержит недостаточное количество светлых фракций, ее переработка возможна при смешении с газовым конденсатом.

3. Содержание серы в нефти

Сера и ее соединения являются постоянными составляющими частями сырой нефти. Соединения серы токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол, в соединениях с водой вызывают интенсивную коррозию оборудования НПУ и топливной арматуры двигателей. Особенно в этом отношении опасны сероводород и меркаптаны. Кроме того, соединения серы в топливе приводят к загрязнению окружающей среды.

При высоком содержании серы в нефти высока вероятность получения дизельного топлива с недопустимо высоким содержанием серы. На больших заводах такое топливо подвергают сложному процессу сероочистки. Однако на мини-НПЗ такой процесс нерентабелен.     

По содержанию серы нефти классифицируются на три класса: малосернистые (до 0,2% серы), сернистые (0,2 - 3,0% серы) и высокосернистые (более 3,0%). Сера в нефти находится в виде сероводорода, меркаптанов и сульфидов до 6%, иногда - в свободном виде. Сера и ее соединения активно взаимодействуют с металлами, также вызывая сильную коррозию. Обнаруживают их по резкому запаху и действию на растворы свинцовых солей. Следует заметить, что содержание серы в нефти ухудшает ее качество, вызывая серьезные осложнения в тех­нологии переработки, подготовки и транспорта нефтей.