Результаты экспериментальных исследований бензиновых нефтяных фракций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты экспериментальных исследований бензиновых нефтяных фракций

1. Основные физико-химические свойства фракций

В качестве объектов исследование были выбраны бензиновые фракции трёх различных месторождений: 110-120?С, 105-140?С, НК-180?С, 180-240?С мангышлакской нефти; НК-180?С троицко-анастасьевской нефти и НК-180?С смеси западно-сибирских нефтей.

Подробные характеристики этих нефтей представлены в литературе [1]. Характерной особенностью мангышлакских нефтей является высокое содержание в ней парафина, вследствие чего она имеет высокую температуру застывания, малое содержание серы и большое число смолистых веществ.

Нефти Западной Сибири значительно различаются по качеству в зависимости от приуроченных залежей. В основном это нефти с высоким содержание серы.

Троицко-анастасьевская нефть IV горизонта является тяжелой низкопарафинистой, малосернистой нефтью, содержит мало бензиновых фракций. Во фракциях этой нефти, выкипающих при температурах выше 120?С преобладают нафтеновые углеводороды, в масляных фракциях более половины состава - это смесь ароматических и нафтеновых углеводородов.

Фракция НК-180?С западно-сибирской нефти получена с промышленной установки, остальные фракции - разгонкой в отраслевой теплофизической лаборатории на специально изготовленном аппарате с ректификационной колонной, снабженной адиабатической оболочкой.

Основные физико- химические свойства и разгонка исследованных фракций по ГОСТ 2177-66 приведены в таблице 1.

Относительную плотность определяли по ГОСТ 3900-85 пикнометром постоянного объёма, показатель преломления на рефрактометре типа ИРФ-22, модульную массу M - криоскопическим методом в бензоле Т_Н.К. и Т_К.К. определяли на аппарате Энтлера по ГОСТ 2177-66, групповой углеводородный состав определяли методом флоуресцентно-индикаторного анализа [3].

Из таблицы видно, что все исследуемые фракции близки по своему углеводородному составу, это, видимо, характерно для бензиновых фракций многих нефтей. Во фракциях троицко-анастасьевской нефти, выкипающих в пределах 180?С содержание нафтенов в 2,5-3 раза больше, чем у аналогичных фракций мангышлакской и западно-сибирских нефтей.

Таблица 1

Основные физико-химические свойства и разгонка фракций по ГОСТ 2177-66

2. Плотность и ДНП

Для иллюстрации в этом разделе приводятся различные сечения термодинамической поверхности фр. НК-180?С мангышлакской нефти. Графики зависимости остальных фракций аналогичны и поэтому не приводятся.

Жидкая фаза

На рис. 2. показана P-V-T зависимость нефтяных фракций. Видно, что изотермы при низких температурах имеют форму слабо наклонных кривых. С увеличением температуры увеличивается значение производной . Для взаимного согласования эксперементалььных данных и исключения возможных ошибок при измерениях, на графиках проводилось совместное построение изотерм и изобар. Монотонность термодинамической поверхности состояния подтверждала достоверность полученных экспериментальных данных.

Двухфазная область

На рис. 3. представлены изотермы фракций в P-V-координатах.

В двухфазной области, как видно из рисунка, все изотермы имеют вид слабонаклонных линий, наклон которых увеличивается с увеличением температуры и давления. Наибольшую величину изотермы имеют вблизи левой пограничной кривой. Видимо, это связано с тем, что в двухфазной области вначале выкипают легколетучие компоненты фракции, имеющие наибольшее значение давления насыщенных паров. В середине двухфазной области и вблизи правой пограничной кривой при низких температурах изотермы по форме близки к изобарам.

В P-V-координатах все исследуемые фракции независимо от их ширины имеют примерно одинаковую форму бинодали, т.е. на одних и тех же изотермах интервал выкипания для различных фракций отличался незначительно. Значения удельных объёмов и давлений на линиях насыщения для различных фракций при температуре t=180?C представлены в таблице 2.

Таблица 2

Удельные объёмы и давление на линиях насыщения нефтяных фракций

В P-T-координатах наблюдалась явная зависимость расстояния между линиями насыщения от ширины фракции. Чем шире фракция, тем больше расстояние. Это хорошо видно из таблицы 2.

Перепад давлений на линиях насыщения для самой широкой фракции (НК-180?C западно-сибирской нефти) на изотерме 180?C больше в 2,5 раза, чем для самой узкой фракции. С увеличением температуры эти различия ещё больше увеличиваются.

Пограничные кривые

Показанные на рис. 3. и рис.4. пограничные кривые НК-180?C мангышлакской нефти в P-V и P-T координатах получены в результате графической обработки крупномасштабных графиков, разрешающая способность которых соответствовала точности получения экспериментальных данных.

В непосредственной близости от критической точки изломы на изотермах исчезали, поэтому графики строились в логарифмических и двойных логарифмических координатах, но при этом увеличивалась погрешность выделения точек пограничных кривых.

На рис. 5. представлен фрагмент выделения левой пограничной кривой в увеличенном масштабе. Аналогично выделялась и правая пограничная кривая. Подобные графики были построены для всех фракций. Помимо излома точки на пограничных кривых определялись по min функции в PV-P координатах.

Ошибка выделения плотности на левой пограничной кривой примерно в 2 раза больше погрешности измерений и возрастает до 3-4 раз. Для правой пограничной кривой эта ошибка в 3-5 раз выше погрешности измерений.

Было замечено, что левая пограничная кривая имеет S-образную форму, но выраженную менее значительно, чем у правой. Для всех фракций область перегиба левой пограничной кривой (кроме фракций 180-240 ?C мангышлакской нефти) лежит примерно в одном температурном интервале 180-200?C. Этот характерный изгиб хорошо виден на рис. 5.

Критическая область

С целью уменьшения погрешности построения пограничных кривых в критической области по полученным результатам для всех фракций были построены крупномасштабные графики, с помощью которых сделана попытка определить критическую температуру и критическую плотность. Для иллюстрации представлен рис. 6., из которого видно, что выделение критических параметров связано с неопределенностью, обусловленной вариацией значений на линии насыщения вблизи критической точки. Относительная максимальная ошибка определения критических температур для исследованных фракций составила ±0,040,05%. По этим же графикам определялись значения критических плотностей. Для этого использовалось правило прямолинейного диаметра. Относительная максимальная ошибка определения для всех фракций была ±0,51%. Критические значения давлений определялись с использованием графиков в P-V координатах. Параметры были определены для всех исследованных образцов, кроме фракции 180-240?C мангышлакской нефти.

Полученные таким образом значения критических параметров были в дальнейшем использованы при предварительном обобщении экспериментальных данных.

нефтяной фракция насыщенный давление

Список литературы

1. Харченко П. М. Исследование плотности и давления насыщенных пород нефтяных фракций / П. М. Харченко, В. П. Тимофеев// Труды КубГАУ. - Краснодар. - 2012. - Т1. - №39. - С. 140 - 142.

2. Харченко П. М. Экспериментальная установка и методики исследования плотности и ДНП агропромышленных сточных вод/ П. М. Харченко, В. В. Христиченко, Н. А. Блощинский// Труды КубГАУ. - Краснодар. - 2012. - Т1. - №37. - С. 238 - 242.

3. Потапенко И. А. Способ термической обработки деталей машин/ И. А. Потапенко, П. М. Харченко; патент на изобретение RUS 2297459, 12.10.2005.

4. Андрейчук В. К. Термоадаптивный блок озонатора/ В. К. Андрейчук, П. М. Харченко; патент на изобретение RUS 2181103, 19.10.1999.

5. Оськин С. В. Ветроэнергетическая установка/ С. В. Оськин, Д. П. Харченко, П. М. Харченко; патент на изобретение RUS 2299356, 22.02.2006.

6. Харченко П. М. Вентиляция производственных и коммунально-бытовых зданий/ П. М. Харченко, В. В. Христиченко, А. А. Тимофеюк// Труды КубГАУ. - Краснодар. - 2012. - Т1. - №37. - С. 271 - 275.

7. Харченко П. М. Расчёт вентиляции и отопления производственного здания/ П. М. Харченко, В. П. Тимофеев// Труды КубГАУ. - Краснодар. - 2013. - Т1. - №42. - С. 152 - 155.

Размещено на Allbest.ru