Какие физические свойства имеет нефть
Нефть, происхождение, свойства и состав.
Нефть – это полезное ископаемое органического происхождения, природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений.
Описание нефти
Название нефти
Классификация нефтей по плотности. Легкая нефть. Средняя нефть. Тяжёлая нефть.
Происхождение и образование нефти (теории и гипотезы)
Физические свойства нефти
Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав
Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ
Описание нефти:
Нефть – это полезное ископаемое органического происхождения, природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений.
Внешне нефть представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость, цвет которой может быть черным, буро-коричневым, светло-коричневым, грязно-желтым, темно-коричневым, светлым жёлто-зелёным либо насыщенно-зелёным. Встречается нефть и совсем без цвета.
Нефть имеет специфический запах, который может быть различным и варьируется от легкого приятного до тяжёлого и очень неприятного.
Цвет и запах нефти обуславливаются наличием в ней азотосодержащих, серосодержащих и кислородсодержащих примесей и компонентов, ароматических углеводородов.
Нефть легче воды, практически не растворима в ней. Но при определенных условиях может образовывать с водой стойкие эмульсии. Растворяется в органических растворителях.
Состав углеводородов, входящих в нефть, влияют на ее свойства: начиная от того, что она бывает прозрачной и текучей как вода, и, заканчивая тем, что она бывает черной, очень вязкой и малоподвижной, не вытекающей из сосуда при его переворачивании.
Нефть – важнейшее полезное ископаемое, имеющее комплексное применение (не только как топливо и энергоресурс, но и как ценное химическое сырье для химической и нефтехимической промышленности). Современная мировая экономика не может обойтись без нефти. Спрос на нее с каждым днем возрастает и возрастает. Недаром нефть называется «чёрным золотом», подчеркивается ее ценность наравне с обычным золотом. От цены на нефть на сырьевом рынке зависят цены на другую продукцию, а в целом – вся мировая экономика.
Нефть залегает вместе с природным газом на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 км. На глубине более 6 километров встречается только газ, на глубинах до 1 километра только нефть, а на глубинах от 1 до 6 километра нефть и природный газ в различных сочетаниях. При естественном выходе на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования – например, битуминозные пески и битумы.
Нефть относится к невозобновляемым полезным ископаемым.
Название нефти:
Слово нефть иностранного происхождения. Из какого языка оно пришло в русский доподлинно неизвестно. Слово «нефть» в различных произношениях встречается в турецком, персидском, индийском, арабском, ассирийском, аккадском, древнеиранском и семитских языках.
В английском языке оно пишется как «petroleum», произошло от греческого petra – «горный» и латинского oleum – «масло» и буквально означает «горное масло». Данным словом англичане и американцы, как правило, обозначают сырую нефть.
В немецком языке оно пишется как «Еrdöl», что буквально означает «земляное масло», а, например, в венгерском – кооlаj – «каменное масло».
Классификация нефтей по плотности. Легкая нефть. Средняя нефть. Тяжёлая нефть.
В зависимости от плотности нефть подразделяется на виды:
Нефть, плотность которой ниже 0,83 г/см3, называется лёгкая нефть.
Нефть плотностью 0,831-0,86 г/см3 – средняя нефть.
А плотностью выше 0,86 г/см3 – тяжёлая нефть.
Происхождение и образование нефти (теории и гипотезы):
Существует две гипотезы – теории происхождения (образования) нефти: биогенная (органическая) теория и абиогенная (неорганическая, минеральная, карбидная) теория.
Впервые биогенную теорию происхождения нефти и природного газа в 1759 году высказал М.В. Ломоносов. В далеком геологическом прошлом Земли погибшие живые организмы (растения и животные, преимущественно – водоросли и зоопланктон) опускались на дно водоемов, образуя илистые осадки. В результате различных химических, физико-химических и биохимических процессов они разлагались в безвоздушном пространстве. Из-за движения земной коры эти остатки опускались все глубже и глубже – на глубину до 6 километров, где под действием высокой температуры (до 250 оС) и высокого давления превращались в углеводороды: природный газ и нефть. Низкомолекулярные углеводороды (т.е. собственно природный газ) образовывался при более высоких температурах и давлениях. Высокомолекулярные углеводороды – нефть – при меньших. Углеводороды, поднимаясь вверх к поверхности земли из-за своей меньшей плотности, мигрировали через вышележащие осадки, проникали в пористые осадочные горные породы, называемые коллекторами, и, встречая на своем пути непроницаемые пласты (где дальнейшее движение вверх оказывалось невозможным), попадали в ловушки, где образовывали залежи (скопления) – месторождения нефти и газа. Собственно месторождение – это не место рождения, а место скопления нефти и газа. Если во время такой миграции углеводороды не встречали толщу непроницаемых пластов (т.е. не попадали в ловушку), то, в конце концов, выходили на поверхность. На поверхности они подвергались воздействию различных внешних факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.
Минеральную теорию происхождения нефти и природного газа сформулировал в 1877 году Д.И. Менделеев. Он исходил из того, что углеводороды могут образовываться в недрах земли в условиях высоких температур и давлений в результате взаимодействия перегретого пара и расплавленных карбидов тяжелых металлов (в первую очередь железа). В результате химических реакций образуются окислы железа и других металлов, а также различные углеводороды в газообразном состоянии. При этом вода попадает глубоко в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре. Образовавшиеся углеводороды, находясь в газообразном состоянии, в свою очередь по тем же трещинам и разломам поднимаются наверх в зону наименьшего давления, образуя в конечном итоге газовые и нефтяные залежи. Данный процесс, по мнению Д.И. Менделеева и сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов углеводородов в виде нефти и газа человечеству не грозит.
Физические свойства нефти:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Плотность, г/см3 (зависит от температуры и давления) | 0,65-1,05 |
| Плотность, кг/м3 (зависит от температуры и давления) | 650-1050 |
| Агрегатное состояние | жидкость |
| Цвет | различный: черный, буро-коричневый, светло-коричневый, грязно-желтый, темно-коричневый, светлый жёлто-зелёный, насыщенно-зелёный, без цвета. |
| Запах | различный: варьируется от легкого приятного до тяжёлого и очень неприятного. |
| Прозрачность | различная |
| Температура вспышки (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов), °C | от +35 до +121 |
| Молекулярная масса, г/моль | 220-400 (редко 450-470) |
| Температура начала кипения жидких углеводородов в нефти, °C | обычно >28 °C, реже ≥100 °C – в случае тяжёлой нефти |
| Температура кристаллизации, °C (зависит преимущественно от содержания в нефти парафина и лёгких фракций. Чем больше парафина, тем температура кристаллизации выше. Чем их больше лёгких фракций, тем эта температура ниже.) | от -60 до +30 |
| Вязкость, мм²/с (определяется фракционным составом нефти и её температурой, а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. Чем выше температура и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость нефти. Чем больше содержания смолисто-асфальтеновых веществ, тем вязкость выше.) | от 1,98 до 265,90 |
| Удельная теплота сгорания (низшая), МДж/кг | 43,7-46,2 |
| Удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙К) | 1,7-2,1 |
| Диэлектрическая проницаемость | 2,0-2,5 |
| Удельная электрическая проводимость, Ом-1∙см-1 | от 2∙10-10 до 0,3∙10-18 |
Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав:
Нефть это сложная смесь различных углеводородных и неуглеводородных компонентов.
В состав нефти входят около тысячи различных химических индивидуальных веществ, из которых:
– жидкие углеводороды, составляющие ее большая часть (более 500 веществ или обычно 80-90 % по массе);
– гетероатомные органические соединения (4-5 %): преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (более 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые);
– остальные компоненты: растворённые углеводородные газы (от метана CН4 до бутана C4Н10 включительно, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др.;
– механические примеси (частицы песка, глины и т.п.).
Жидкие углеводороды представлены парафиновыми (обычно 30-35 %, реже 40-50 %) и нафтеновыми соединениями (25-75 %), соединениями ароматического ряда (10-20, реже 35 %) и соединениями смешанного или гибридного строения (например, парафино-нафтеновыми, нафтено-ароматическими).
Парафины (от лат. parum «мало» + affinis «родственный») – воскоподобная смесь предельных углеводородов (алканов) преимущественно нормального строения состава от С18Н38 (октадекан) до С35Н72 (пентатриоконтан) включительно и температурой плавления 45-65 °C.
Нафтены, также циклоалканы, полиметиленовые углеводороды, цикланы или циклопарафины – это циклические насыщенные углеводороды, по химическим свойствам близкие к предельным углеводородам. Имеют химическую формулу CnH2n и циклическое строение (т.е. замкнутые кольца из углеродных атомов).
Ароматические соединения (арены) – циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему.
Сернистые соединения, содержащиеся в нефти: сероводород H2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклические (гетероциклические) сернистые соединения и т.п. 70-90 % сернистых соединений концентрируется в остаточных продуктах – мазуте и гудроне.
Азотистые соединения, содержащиеся в нефти: преимущественно гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины. Большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках.
Кислородные соединения, содержащиеся в нефти: нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества. Сосредоточены обычно в высококипящих фракциях углеводородов.
С точки зрения элементного состава в нефти присутствует более 50 химических элементов. Содержание указанных химических элементов, особенно примесей, колеблется в широких пределах. Ниже в таблице приводится элементный состав нефти:
| Наименование химического элемента: | %% содержание |
| Углерод, С | 82-87 |
| Водород, Н | 11-14,5 |
| Сера, S | 0,01-6 (редко до 8) |
| Азот, N | 0,001-1,8 |
| Кислород, O | 0,005-0,35 (редко до 1,2) |
| Ванадий, V | 10-5-10-2 |
| Никель, Ni | 10-4-10-3 |
| Хлор, Cl | от следов до 2⋅10-2 |
| и прочие |
Другие виды топлива:
– биодизель,
– биотопливо,
– газойль,
– горючие сланцы,
– лигроин,
– мазут,
– нефть,
– попутный нефтяной газ,
– природный газ,
– свалочный газ,
– сланцевая нефть,
– сланцевый газ,
– синтез-газ.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
карта сайта
таблица состав и основные физические физико и химические свойства нефти 4 класс окружающий мир рабочая и нефтепродуктов
укажи другие полезные свойства пластовой нефти кратко реферат таблица
какие физические свойства компонентов нефти
свойства фракций нефти
проблема история современные три основные теории гипотезы происхождения нефти реферат углеводородов
какое органическое минеральное природное биогенное абиогенное космическое неорганическое происхождение нефти кратко презентация картинки сообщение
органическая неорганическая биогенная карбидная космическая абиогенная теория происхождения нефти менделеева доклад
нефть происхождение слова
какова плотность нефти и нефтепродуктов равна г см3 кг м3 кг л в тоннах при 20 градусах
гост 3900 85 определение плотности нефти и нефтепродуктов
методы определения плотности нефти и нефтепродуктов
как определить найти рассчитать относительная средняя удельная динамическая плотность сырой пластовой тяжелой легкой нефти формула физика
измерение калькулятор расчет таблица плотности нефти в пластовых условиях
какой основной химический минеральный элементарный углеводородный компонентный элементный физический фракционный групповой состав товарной природной фракции нефти и нефтепродуктов формула химия 10 класс кратко таблица реферат презентация
углеводороды в составе нефти
в состав природной нефти в качестве примесей входят
Коэффициент востребованности
4 110
Плотность. Величина плотности нефти зависит от содержания смолисто-асфальтеновых компонентов, от природы веществ, составляющих массу нефти и от присутствия растворенного газа.
Плотность – масса в единице объема в кг/м3 или г/см 3. Плотность нефти и газа зависит не только от их состава, но и от давления и температуры.
Нормальной плотностью нефти считается отношение плотности при давлении 0,1 МПа и температуре 20°С к плотности воды при 4°С. Она меняется от 0,77 до 1,0 г/см3 . Это относительная плотность.
А.А.Карцев [6] установил глобальную закономерность повышения плотности нефти снизу вверх по разрезу, от глубокозалегающих нефтей к залегающим ближе к поверхности (но в пределах конкретных месторождений она прослеживается не всегда).
В пластовых условиях при давлении 20-40 МПа и температуре + 80-120°С в нефти растворен газ. На 1 м3 нефти газа приходится 100-250 м3, поэтому плотность нефти в пласте значительно ниже (обычно на 15-20%), чем на поверхности.
Фракционный состав. Нефть состоит из множества углеводородных и неуглеводородных соединений с различной температурой кипения, поэтому одним из наиболее часто используемых свойств нефти является ее фракционный состав, т.е. содержание (по объему или массе) фракций, выкипающих в разных интервалах температуры.
Температура кипения соединений, в общем, растет по мере увеличения молекулярной массы. В этом же направлении растет плотность отдельных фракций.
В процессе перегонки нефть разделяют на следующие фракции:
— бензин – н.к. (начало кипения) – 190°С;
— керосин – 190-260°С;
— дизельное топливо – 260-360°C;
— тяжелый газойль и смазочные масла – 360-530°C;
— остаток > 530°С.
При огромном разнообразии компонентов до 300°С обычно выкипает не более 50% массы нефти. Остаток состоит из высокомолекулярных углеводородов, смол, асфальтенов, минеральных веществ.
Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. На практике часто используют динамическую вязкость.
Динамическая вязкость (единица измерения в системе СИ – паскаль-секунда) – это сопротивление, оказываемое жидкостью при перемещении относительно друг друга двух ее слоев, площадью
1 м2 каждый, находящихся на расстоянии 1 м, со скоростью 1 м/с под действием приложенной силы в 1 Ньютон (динамическая вязкость воды = 1 мПа·с).
Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью. Вязкость нефти зависит от ее состава и температуры. Среди углеводородов наименьшей вязкостью обладают алканы, наибольшей – циклоалканы.
Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности жидкости при температуре определения; единица ее измерения – кв. м на секунду (м2/с).
Вязкость нефти колеблется в широких пределах, что видно из табл. 2.1.
Таблица 2.1
№ п/п | Нефть | Вязкость, мПа · с |
1 | С низкой вязкостью | < 1 |
2 | Маловязкая | 1 – 5 |
3 | С повышенной вязкостью | 5 – 25 |
4 | Высоковязкая | > 25 |
В пластовых условиях при температуре десятки градусов и давлении десятки мегапаскалей, когда в нефти растворен газ, вязкость ее значительно снижается, иногда в десятки раз по сравнению с поверхностными условиями после сепарации растворенного газа.
Температура кристаллизации и застывания имеет значение для нефти, особенно с высоким содержанием парафина.
Застывание – это свойство нефти загустевать при понижении температуры. Обратный переход в жидкость называется плавлением.
Температурой застывания нефти считается температура, при которой охлаждаемая нефть в пробирке не изменяет уровня при наклоне пробирки на 45°. У разных нефтей эта температура меняется в широких пределах – от -35 до + 30°С (последная температура для Узеньского месторождения на Мангышлаке, а -35°С – для Среднеботуобинского месторождения в Якутии).
Парафинистые нефти имеют более высокую температуру застывания, беспарафинистые – низкую.
Температура вспышки – минимальная температура, при которой пары нефти или нефтепродукты образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в нее источника воспламенения.
Оптические свойства нефти. Нефть оптически активна, обладает свойством вращать плоскость поляризации света, люминесцировать, преломлять проходящие световые лучи. Нефть и ее компоненты обычно вращают плоскость поляризации вправо, хотя встречаются и левовращающие нефти.
Считается, что эта способность вращать плоскость поляризации – неоспоримое доказательство происхождения нефти из органических веществ.
Люминесценция. Под люминесценцией понимают свечение, вызванное различными причинами и испускаемое холодным веществом. Нефть и большая часть нефтепродуктов флюоресцируют в ультрафиолетовом свете как сами по себе, так и в большинстве органических растворителей при облучении их даже дневным светом.
Коэффициент теплового расширения нефти характеризует способность нефти увеличиваться в объеме при нагревании.
Растворимость. Нефть и ее дистилляты растворяются в воде в ничтожно малом количестве. Например, 1 м3 воды может растворять 270 г керосина. Нефть, нефтепродукты хорошо растворяются в органических растворителях: в бензоле, хлороформе, сероуглероде, эфире и др. На этом свойстве нефти основано определение нефтенасыщенности пород путем получения из них нефтяных вытяжек.
Сама нефть и нефтепродукты являются хорошими растворителями для йода, серы, каучука, многих смол, а также большинства растительных и животных масел.
Низкокипящие фракции нефти (бензин и керосин) являются хорошими растворителями для смолистых и асфальтовых веществ.
Электрические свойства. Нефть является диэлектриком (непроводник), но нефтегазонасыщенные породы, в которых есть вода, обладают проводимостью, зависящей от соотношения нефти и воды в пласте. Эти породы на каротажных диаграммах характеризуются высоким значением электрического сопротивления на фоне водонасыщенных пород.