Suport Curs Onst

  • View
    154

  • Download
    8

Embed Size (px)

Transcript

OPERAREA NAVELOR SPECIALIZATE TANCURI SUPORT CURS

1

NATURA I PROPRIETILE PETROLULUI 1.1. Generaliti

Hidrocarburile sunt compui ai hidrogenului i carbonului, care la temperaturi i presiuni normale, pot fi : gazoase, lichide sau solide, n funcie de complexitatea lor molecular. Amestecurile de asemenea hidrocarburi i ali compui organici, care se gsesc n pmnt sub form de zcmnt, poart numele de iei. Depozitele petroliere naturale sunt gazoase, lichide sau solide, n funcie de proporia relativ a hidrocarburilor aflate n amestec. n sensul cel mai larg, noiunea de petrol cuprinde totalitatea hidrocarburilor care se gsesc n pmnt. n sensul restrns, comercial, noiunea de petrol este redus la : depozitele lichide cunoscute sub denumirea de iei, depozitele gazoase denumite gaze naturale i depozitele solide cum sunt bitumurile i asfalii. Majoritatea ieiurilor conin substane gazoase i solide n soluie. Gazele sunt ndeprtate din soluie fie n timpul extraciei, fie n timpul primei etape de rafinare, contribuind la producia total de gaze naturale. O parte din solide este ndeprtat n timpul rafinrii ieiului, sub form de bitum i parafin, iar o parte rmne n soluia produselor lichide . n starea sa natural, petrolul este un lichid de culoare cafeniu verzui spre negru, a crui densitate la 150C este de 0,80 0,95 (densitatea API la 600C este de 45,4 47,4). Petrolul este format dintr-un amestec de hidrocarburi cu greuti i structuri moleculare diferite, care sunt clasificate n trei grupe principale. La analiz, se constat c, un iei tipic conine aproximativ 85% carbon i 13% hidrogen, diferena pn la 100% fiind format din oxigen, sulf i nitrogen, care pot combina cu hidrogenul i carbonul, i dintr-o mic cantitate de diverse metale cum ar fi vanadiul i nichelul. Din punct de vedere practic este preferabil s privim ieiul ca pe un compus din mai multe fraciuni ale cror puncte de fierbere au o cretere gradat i continu dect s-l privim ca pe un amestec de compui chimici individuali. 1.2. Tipuri de iei Aspectul coloristic al ieiului n general, variaz foarte mult de la un cmp petrolier la altul, de la culoarea negru glbui a lichidelor mobile, la culoarea neagr a ieiurilor vscoase sau semisolide. Toate ieiurile conin hidrocarburi, dar acestea se difereniaz ntre ele, funcie de masa molecular, tipul i dimensiunile hidrocarburilor. Unele ieiuri au un coninut mai ridicat de constitueni parafinici, altele au un coninut mai ridicat de constitueni naftenici. Natura ieiului se

2

extinde i asupra produselor fabricate. ieiurile naftenice sunt predispuse la formarea asfalilor, n timp ce ieiurile parafinice produc parafin. n funcie de natura hidrocarburilor pe care le conin, ieiurile sunt mprite n trei mari categorii: a) ieiurile cu baz parafinic: Au un coninut ridicat de parafin, care este solid la temperatura mediului; foarte puine materii bituminoase dau o bun producie de parafin i uleiuri de ungere de calitate superioar. b) ieiurile cu baz asfaltic: Au un coninut redus de parafin, dar posed cantiti mari de materii asfaltice. Din ele se obin uleiuri de ungere cu o vscozitate foarte sensibil la temperatur, dar, care prin metode speciale de rafinare, pot echivala cu cele parafinice. c) ieiuri cu baza mixt: ieiurile din aceast categorie conin, n proporie substanial, att materii parafinice ct i asfaltice, mpreun cu anumite cantiti de hidrocarburi aromatice. 1.3. Proprietile chimice ale petrolului Proprietile chimice ale ieiurilor variaz n raport cu compoziia lor chimic : a) Hidrocarburile n majoritatea ieiurilor au fost identificate urmtoarele clase de hidrocarburi : Hidrocarburi parafinice CnH2n+2 Hidrocarburi naftenice CnH2n Hidrocarburi aromatice CnH2n-6 Coninutul de hidrocarburi parafinice, naftenice i aromatice difer de la un zcmnt la altul . Aceste hidrocarburi formeaz compuii principali care determin caracterul petrolului i principalele lui proprieti . b) Compuii cu oxigen Au fost identificai urmtorii compui cu oxigen : ieiului ; Fenolii : se gsesc n iei n cantiti foarte mici i nu au o influen asupra proprietilor acestuia . 3 Acizii naftenici: se gsesc n proporie mic, sunt derivai ai hidrocarburilor Acizii grai : datorit coninutului foarte mic acetia nu influeneaz caracterul naftenice , imprim ieiului un caracter acid ;

c) Compuii cu sulf n iei se gsesc combinaii ale sulfului cu hidrocarburile . Compuii cu sulf din iei imprim proprieti nedorite produselor : miros neplcut i o aciune coroziv asupra pereilor tancurilor . d) Compuii policiclici cu oxigen, sulf i azot Aceti compui sunt substane complexe solide sau semisolide, avnd greuti moleculare foarte mari i temperaturi de fierbere foarte ridicate . e) Substane minerale Substanele minerale coninute n iei sunt : Impuritile mecanice ; Compui organici ai diferitelor metale . 1.4. Proprietile fizice ale petrolului

Proprietile fizice ale petrolului variaz n raport cu compoziia lui chimic . Determinarea proprietilor fizico-chimice ale produselor petroliere se execut prin analiza n laborator a probelor luate din acestea i prin folosirea unor relaii empirice sau nomograme, stabilite pe baza unor date experimentale care, in foarte multe cazuri difer de la un produs la altul . n urma analizelor de laborator se determin urmtoarele : a) Densitatea Reprezint masa unitii de volum determinat in vid i este dat de relaia : = m . v

Valoarea densitii variz foarte mult cu temperatura, motiv pentru care determinarea acesteia se face la temperaturi diferite . Notarea densitii se face : 15 , 15,6 , 20 , etc. Densitatea furnizeaz urmtoarele informaii asupra calitii petrolului : puterea caloric, proprietile de ardere, curgerea prin tubulaturi, etc . n practic sunt folosite urmtoarele noiuni ale densitii : 1.Greutatea specific Reprezint raportul dintre greutatea G i volumul V al unui produs aflat n anumite condiii de temperatur i presiune . Determinarea se face cu relaia : G m* g = ; g = 9,81m / s 2 V V

=

Din relaie se observ c greutatea specific este dependent de acceleraia gravitaional, care variaz funcie de poziia pe glob . 4

2. Densitatea relativ d Reprezint raportul dintre densitatea produsului i densitatea unui produs de referin -etalon aflat ntr-o anumit stare de presiune i temperatur . Ca produs etalon s-a luat apa distilat n vid fr urme de gaz la presiunea de 1,0132 barri (760mmHg) i temperatura de 40C, pentru Romnia i 150C sau 15,60C (600F) pentru alte ri . Notarea densitii relative se face d420, iar transformarea densitii d420 n d 15,6 i invers se face cu relaia d420 = d 15,6 -f ; f este un factor de corecie a crui valoare este dat n tablele ASTM-IP. 3. Densitatea n grade API Este o exprimare convenional, care se calculeaz cu relaia : API = 147,5 131,5 15 6 d15,,615 , 6 15 , 6

n sistemil internaional de msur (S.I.) , densitatea se exprim n kg/m3; n practic se mai utilizeaz exprimarea n g/cm3. Greutatea specific se exprim n N/m3, iar n practic n kgf/dm3 . Densitatea relativ, fiind un raport a dou densiti, este adimensional ; la temperatura de 40C i presiunea de 1,0132 barri, densitatea apei este egal cu unitatea, deci densitatea relativ este numeric egal cu densitatea . Pentru determinarea densitii se folosesc areometrele si termometrele . b) Vscozitatea Este proprietatea fluidelor de a opune rezisten la curgere , ca rezultat al interaciunii mecanice dintre particulele constituente. Vscozitatea poate fi : 1. Vscozitatea dinamic Reprezint raportul dintre tensiunea tangenial i gradientul de vitez in acelai punct. n sistemul CGS se msoar n poise (P), iar n S.I. unitatea de msur este N*s/m2; P=0,1N*s/m2. 2. Vscozitatea cinematic Reprezint raportul dintre vscozitatea dinamic a unui produs i densitatea sa, ambele determinate la aceeai temperatur i presiune. n sistemul CGS unitatea de msur este STOKESul (St) iar n S.I. m2 /s; 1cSt=0,1m2/s. n practic vscozitatea produselor petroliere lichide se exprim n uniti convenionale cum sunt gradul Engler, secunda Rewood, secunda Saybolt, etc. Vscozitatea produselor petroliere lichide variaz puin cu presiunea pn la 100 barri variaia este neglijabil i mult cu temperatura; cu ct temperatura crete vscozitatea este mai mic. 5

c) Culoarea Reprezint unul din criteriile de apreciere comercial a produselor petroliere. Culoarea produselor petroliere este determinat cu aparatura standard de laborator. d) Coninutul de ap Produsele petroliere conin ap n cantiti variabile, fie dizolvat, fie n suspensie sau sub form de emulsii mai mult sau mai puin stabile. Determinarea cantitii de ap se execut n laborator prin metode fizico-chimice, care pot fi calitative sau cantitative. e) Coninutul de impuriti mecanice Impuritile mecanice existente n produsele petroliere, de regul, se gsesc n cantiti mici i provin din materialele folosite n procesele de fabricaie, insufficient filtrate, din adausurile unor compui cu coninut ridicat de impuriti aditivi- , din impuritile existente n tancurile de depozitare rugin, nisip, etc. fie din praful atmosferic. Determinarea coninutului de impuriti mecanice se realizeaz simultan cu determinarea coninutului de ap, prin metoda centrifugrii. f) Greutatea petroleum n aer i n vid Pn la Conferina de la Bruxelles din 1949, densitatea standard a aerului avea valori diferite, dup cum urmeaz : n S.U.A., aerul standard pentru convertirea maselor n vid avea greutatea specific de 0,001217 g/cm3 la t=600F, p=760 mm Hg i o umiditate relativ de 50%; n Marea Britanie, greutatea specific era egal cu 0,00122 g/cm3 la o umiditate relativ de 66%. n rile care folosesc sistemul metric, cantitile n vrac de produse petroliere sunt greuti n vid iar cntririle comerciale directe se fac n aer. Pentru evitarea naconcordanelor i uurarea calcului , la Conferina din 1949 s-a stabilit ca greutatea produselor petroliere n vrac s fie calculat ca greutate n aer, stabilindu-se o densitate standard a aerului de 0,00122 g/cm3 la temperatura de 150C. Greutatea n aer reprezint valo