Файл: Кожевников А.В. Химия нефти учеб. пособие.pdf

В пределе, когда Ah стремится к нулю, формула принимает вид

dv

где отнош ение--------градиент скорости, характеризующий ее изме- dh

некие в направлении, перпендикулярном плоскости соприкосновения слоев, т. е. от слоя к слою.

Если представить себе ламинарное движение жидкости, смачиваю­ щей стенки трубки, то ближайший к стенкам трубки слой оказывается прилипшим и неподвижным. Остальные слои движутся коаксиалы-ю с увеличивающимися скоростями, считая от периферии к центру. Силы смачивания и сорбции на поверхности трубки оказываются боль­ шими по сравнению с межмолекулярными силами, последние, или силы внутреннего трения, проявляют себя в виде торможения, убыстряюще­ гося к центру движения слоев жидкости.

За единицу динамической вязкости принят пуаз (из) — это вяз­

друг от друга, перемещающихся относительно друг друга со ско­ ростью 1 см/сек и оказывающих силу сопротивления движению, рав­ ную 1 дине. Размерность вязкости в системе СГС выражается в дин сек/см2 или в г/см сек. В системе СИ единица динамической вяз­ кости получила размерность н сек/м2 или кг/м сек. Эта единица вязкости больше 1 пз в 10 раз.

Существует более распространенное выражение вязкости — кине­ матическая вязкость, т. е. динамическая вязкость, приведенная к плот­ ности жидкости при той же температуре. Единицей кинематической вязкости примят стоке (ап)] в системе СГС кинематическая вязкость имеет размерность см2/сек, а в системе СИ — лг/сек.

Вязкость нефти и ее отдельных фракций значительно зависит от температуры. Встречаемые пределы колебаний кинематической вяз­ кости для нефтей разных месторождений очень отличаются друг от друга и при 20° С составляют от 2 до 300 сст\ наиболее характерными пределами при-20° С являются 40—60 сап.

В технических требованиях на нефтепродукты вязкость часто вы­ ражают в градусах условной вязкости (°ВУ), т. е. в безразмерных чис­ лах отношения времени истечения данной жидкости к истечению ди­ стиллированной воды в одном и том же стандартном приборе при тем­ пературе 20° С. Перевод условной вязкости в кинематическую произ­ водят по эмпирическим формулам:

при V от 1 до 120 сап

при V больше 120 сап

28

где ВУ ,— вязкость в градусах условной вязкости при температуре і° С. Обратный перевод выглядит так:

ВУ, = 0,135ѵ,.

Вязкость составляющих нефть соединений очень возрастает с по­ вышением молекулярного веса и с понижением температуры. Наиболь­ шей вязкостью обладают смолистые вещества нефти, а наименьшей — нормальные алканы. В смазочных маслах, где очень важна вязкост­ ная характеристика, носителями наибольшей вязкости являются гиб­ ридные углеводороды с полиметиленовыми и ароматическими циклами в молекуле.

Известны примеры, когда присутствие полиметиленовых колец больше влияет на возрастание вязкости, чем ароматические кольца.

Подобный эффект дает замена шестичленных ароматических колец

V (37,8°) = 170 сап.

Увеличение в молекуле заместителей, и особенно разветвленных заместителей, приводит к значительному повышению вязкости.

Т е п л о т в о р н а я с п о с о б н о с т ь нефти и нефтепродук­ тов находится в пределах от 9500 (для некоторых мазутов) до 10 500 —

— 11 000 ккал!кг (для дистиллятных нефтепродуктов). При эксплуа­ тации транспортных установок приобретает интерес калорийность при учете удельного веса, так называемая объемная теплотворная способ­ ность, так как транспортные установки имеют ограниченный объем

29

топливных цистерн. Поэтому очень важно, чтобы в единице объема содержалось максимальное количество потенциального тепла. В этом случае размерность теплотворности может быть записана в ккал/л. Например, сланцевый мазут содержит значительно больше кислород­ ных соединений, чем нефтяной, и весовая его теплотворность значи­ тельно ниже, чем у нефтяного. Однако ввиду его большого удельного веса в единице объема помещается настолько больше вещества, что объемная теплотворность сланцевого мазута либо равна, либо выше, чем для нефтяного. Теплоемкость нефти можно считать равной около

0,45 кал/град. г.

П а р а х о р — это молекулярный объем органического соедине-' ния (V) при такой температуре, когда поверхностное натяжение (о) становится равным единице. Парахор выводится из упрощенной фор­ мулы

ро " ‘ - М

Р'

где Р — парахор;

р— плотность жидкости;

о—• поверхностное натяжение;

М— молекулярный вес.

Величина парахора аддитивна химической структуре соединений. Следовательно, молекулярный парахор может быть получен сложе­ нием констант парахора для отдельных составляющих молекулу ато­ мов и связей. Парахор не столько зависит от природы атомов, сколько от типа связей. По парахору можно установить наличие колец, при­ сутствие цис- и трансизомеров.

Как видно из вышеприведенной формулы, для экспериментального определения парахора необходимо замерить следующие величины: плотность (р); поверхностное натяжение (а) и молекулярный вес (М)

(табл. 15).

Величины атомных парахоров и инкрементов, установленных для форм связи и некоторых структурных элементов, представлены в

табл. 16. Так для бензола: если р = 0,874, М = 78, а4' — 28,8, то

- Р = _?М :78 =206,2.

0,874

То же по расчету с помощью известных атомных парахоров и ин­ крементов для бензола:

Основными элементами нефти являются углерод и водород. В сумме они составляют более 90%’ (вес). В среднем содержание углерода счи-

30

Та б л и ца 16

Величины атомных парахоров и инкрементов

31