Мұнай мен газдың физикальқ касиеттері

Мұнай. Мұнайдың физикалық касиеттері мен сапалық сипаттамалары құрамындағы жекеленген көмірсутектеріқұрамындағы (парафиндік, нафтендік, ароматтық) басымдылығына байланысты болады.

Ауыр көмірсутектері басым (ауыр мұнайлар) мұнайларда бензин және май фракциялары аз болады. Мұнайдағы шайырлы және парафинді қосылыстардың көп мелшері оның қозғалғыштығын азайтатындықтан, оларды жер бетіпе шығару үшін және одан әрі тасымалдау үшін ерекше шараларды кажет етеді.

Тығыздьқ. Мұнай өңдеу практикасында салыстырмалы тығыздықты пайдалану қабылданған. Салыстырмалы тығыздық - тығыздықты анықтау температурасындағы мұнай массасының (мұнай өнімінің) 4⁰С-тағы сондай көлемде алынған таза судың массасына қатынасына сандык жағынан тең өлшемсіз шама. Тығыздықтан айырмашылығы, салыстырмалы меншікті салмақ дегеніміз – анықтау температурасы кезіндегі мұнай (мұнай өнімінің) салмағының сондай көлемде алынған таза судың 4 ⁰С-тағы салмағына қатынасы. Бірдей температурада тығыздық пен меншікті салмақ сандық жағынан тең, ceбeбi зат салмағы оның массасына пропорционалды болады. ТМД елдеріндегі тығыздықты (d) 20⁰С кезінде анықтау қабылданған. Мұнай өнімдерінің тығыздығы мен температура арасындағы тәуелділік түзу сызықты сипатта болғандықтан, t температура кезіндегі тығыздықты біле отырып, d мына формула бойынша анықтауға болады:

немесе

мұндағы, а - тығыздыққа 1⁰С-қа орташа температуралық түзету. Бұл сыналатын мұнай өнімінің тығыздық; мәніне де, көмірсутектің кұрамына да байланысты болады. Практикада, әдетте а тек тығыздыққа байланысты кесте бойынша табады.

Тығыздықты анықтау мұнайденсиметрлермен (ареометрлермен), Мор-Вестфаль гидростатикалық таразысымен немесе ерекше дәлдірек циклометрлік әдіспен жүргізіледі.

Көптеген мұнайлардың тығыздығы орташа 0,80-нен 0,90-ға дейін ауытқып отырады. Тұтқырлығы жоғары, шайырлы мұнайлардың тығыздығы 1-ге жақын. Мұнайдың тығыздығының мәніне онда epiгeнгаздардың болуы, мұнайдың фракциялық құрамы және ондағы шайырлы заттардың мөлшері айтарлықтай әсер етеді. Мұнайдың сатылы фракцияларының тығыздықтары жайлап өседі. Мұнайдың тар фракцияларының тығыздықтары химиялық құрамына да байланысты болады. Мұнайдың орташа фракцияларының (көміртек атомдарының саны бірдей көмірсутектер үшін) әр турлі кластағы өкілдерінің тығыздығы мына тәртіппен артады:

қалыпты алкандар → қалыпты алкендер → изоалкандар → изоалкендер →алкилопентандар → алкилциклогександар → алкилбензолдар →алкилнафталиндер.

Бензиндік фракциялар үшін тығыздық бензол және оның гомологтары жоғарылаған сайын айтарлықтай артады. Мұнай мен мұнай өнімдерінің тығыздығын білу олардың мөлшерін массалық бірлікте өрнектеуге байланысты әр турлі есептеулерге қажет. Кейбір мұнай өнімдері үшін тығыздық сапаның нормаланатын көpceткіші болып табылады, ол сонымен бipгeтүрлі құрама тұрактылардың және есептеу формулаларының құрамды бөлігіне кіреді.

Молекулалық масса. Мұнай мен мұнай өнімдерінің молекулалық массаларының тек орташа ғана мәні болады және ол қоспа бөліктерінің құрамы мен сандық арақатынастарына тәуелді болады. Мұнайдың сұйық кемірсутектерінің алғашқы өкілі - пентан, оның молекулалық массасы 72-ге тең. Мұнайдың шайырлы заттарында ол 1500-2000-ға дейін жетеді. Көптеген мұнайлардың орташа молекулалық массалары 250-300 аралығында болады. Мұнай фракцияларының қайнау шектері артқан сайын олардың молекулалық массасы (Морт) 90-нан (50-100 ⁰С) 480-ге дейін (550-600⁰С фракциялары үшін) жайлап артады.

Жеке мұнай фракцияларының молекулалық массалары аддитивті қасиетті болады. Сондықтан да, мұнай өнімдерінің қоспасы үшін орташа молекулалық массаны, жеке компоненттерінің молекулалық массаларын және олардың қоспадағы мөлшерін біле отырып, есептеуге болады.

Тұтқырлық. Мунайдың және мұнай өнімдерінің тұтқырлығы немесе iшкі үйкелісі химиялық және фракциялық құрамына байланысты болады. Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықтар болады.

Әр түрлі кен орындарындағы мұнайлардың кинематикалық тұтқырлығы 20⁰С-та 2-ден 300 мм²/с-қа дейін болады. Алайда, көптеген майлардың орташа алғандағы тұтқырлығы (v₂₀) 40-60 мм²/с-тан артуы сирек болады. Кинематикалық тұтқырлық - мұнайдың майлағыш майларының нeгiзгі физика-химиялық сипаттамасы. Майлағыш майлардың жұмыс температурасындағы гидродинамикалық майлау режимінің жүзеге асыратын қабілеті, яғни құрғақ үйкелуді сұйық үйкелуге айырбастауды қамтамасыз етуі, соның арқасында, материалдың тозуын тоқтатуы тұтқырлыққа байланысты болады. Сондықтан да, машиналар мен механизмнің бeлгiлi 6ip түpiнe тағайындалған майлағыш майлар үшін тұтқырлық (v₅₀ немесе v₁₀₀) нормаланатын көpceткіш болып табылады.

Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықты анықтау калибрленген капиллярлармен жабдықталған арнайы құрылымдағы шыны визкозиметрлерде жүргізіледе. Көптеген мұнай өнімдері үшін металл визкозиметрлерде анықталатын шартты тұтқырлық нормаланады.

Шартты тұтқырлық деп сынау температурасы кезінде сыналатын мұнай өнімінің 200 мл-нің визкозиметрден судың ағу уақытының 20⁰С кезіндегі 200 мл судың ағу уақытына қатынасын айтады. Шартты тұтқырлық - салыстырмалы шама, (ендеше, өлшемсіз) және шартты градуспен өрнектеледі (⁰ШТ). Тұтқырлықты шартты градуспен анықтау дәлдігі жеткіліксіз.

Мұнай фракциялары үшін олардың молекулалық массасы мен қайнау температуралары артқан сайын тұтқырлығы айтарлықтай өседі. Мысалы, бензиндерін 20 ⁰С-тағы тұтқырлығы шамамен 0,6 мм²/с болса, онда ауыр, epi қалдық майлардың тұтқырлығы (v₂₀) 300-400 мм²/с шамасында болады. Мунайдың жеке компоненттерінің ішінен тұтқырлығы көп болатын шайырлық заттар, көмірсутектер ішінен тұтқырлығы ең азы қалыпты құрылыстағы алкандар (сонымен бipre балқыған парафиндер) болып есептелінеді.

Тұтқырлық шамасына температура да көп есер етеді Төменгі температураларда, ecipece қату температурасына жақын температураларды, көпшілік мұнай өнімдерінің тұтқырлығы күрт артады. Жоғары температурада мұнай өнімдері сұйылады. Көптеген майлар мен басқа да мунай өнімдері кең температуралық аралықты пайдаланатындықтан, тұтқырлықтың температуралық қисығының сипаты олар үшін маңызды салалық сипаттама болып табылады. Бұл қисық неғұрлым жатық болса, онда май сапасы да солғұрлым жоғары болады.