ТЕМА: Определение содержания воды по методу Дина и Старка
Методические указания по лабораторным работам для обучающихся
По дисциплине «Химия нефти и газа»
Курс_3__, семестр __5____
| Вид образования: | Профессиональное образование |
| Уровень образования: | Высшее образование (бакалавриат, специалитет, магистратура, подготовка кадров высшей квалификации в аспирантуре) |
| Квалификация выпускника: | Бакалавр (специалист, магистр, исследователь, преподаватель-исследователь) |
| Направление подготовки: | 21.03.01. Нефтегазовое дело |
| Направленность (профиль) образовательной программы: | Эксплуатация и обслуживание технологических объектов нефтегазового производства |
| Тип образовательной программы: | Программа (академического, прикладного) (бакалавриата, магистратуры) |
| Форма обучения: | (заочная) |
| Срок освоения образовательной программы: | (5 лет) |
Нижневартовск
2015 г.
I. C ОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТАХ
Диапазон содержания воды в нефти весьма широк и может изменяться от десятых долей до 60% и более.
Содержащаяся в нефти вода может быть в трех формах: растворенная, диспергированная и свободная. Содержание растворенной воды зависит в основном от химического состава нефти и нефтепродуктов и температуры.
С повышением температуры растворимость воды увеличивается во всех углеводородах. Наибольшей растворяющей способностью по отношению к воде обладают ароматические углеводороды. Чем выше их содержание, тем выше в ней растворимость воды.
|
|
|
При снижении температуры растворимость воды в нефти уменьшается, и вода может выделяться в виде дисперсных частиц, образуя водонефтяные эмульсии.
В монодисперсных эмульсиях содержание воды может доходить до 74%. В реальных условиях водонефтяные эмульсии являются полидисперсными. В нефти, поступающей со скважин на установки обезвоживания и обессоливания, размеры глобул воды от 3-5 до 7-10 мкм. Эти размеры зависят от гидродинамических и других условий добычи нефти, а также степени обводненности пласта. Содержание воды в нефти может доходить до 99%, однако многие нефти образуют с водой достаточно устойчивые эмульсии с содержанием воды не более 60%. Остальная часть воды находится в свободном состоянии и легко отстаивается.
Важным показателем нефтяных эмульсий является их устойчивость, т.е. способность в течение длительного времени не разрушаться.
Агрегативная устойчивость нефтяных эмульсий измеряется продолжительностью их существования и для различных нефтяных эмульсий колеблется от нескольких секунд до нескольких часов и даже месяцев.
Седиментационной устойчивостью называется способность эмульсии к сохранению объемной концентрации диспергированной фазы. Она связана с гравитационным разделением фаз, зависит от вязкости дисперсионной среды, разности плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы от размера глобул, а также от объемной концентрации дисперсной фазы. Чем меньше вязкость дисперсионной среды, больше разность плотностей эмульгированных жидкостей, чем крупнее капли эмульгированной жидкости, тем меньше седиментационная устойчивость эмульсии.
|
|
|
Устойчивость водонефтяных эмульсий зависит от ряда факторов, в том числе от наличия в них веществ названных эмульгаторами.
Эти вещества, адсорбируясь на поверхности раздела фаз, снижают межфазное поверхностное натяжение и таким образом повышают ее устойчивость. Известны десятки подобных веществ, содержащихся в нефти. Большая их часть принадлежит к классу ПАВ. Такими компонентами нефти являются различные нефтяные кислоты, смолистые соединения.
В процессе образования и стабилизации водонефтяных эмульсий важную роль играют тонкодисперсные нерастворимые твердые продукты, находящиеся в нефти в коллоидном состоянии.
К ним относятся асфальтены, микрокристаллы парафина, сульфид железа и другие механические примеси. Эти продукты образуют на поверхности капель механически прочные оболочки, препятствующие их коалесценции.
|
|
|
Стабилизация водонефтяных эмульсий определяется закономерностями адсорбции на поверхности капель различных эмульгирующих веществ. Вначале этот процесс идет быстро, а затем по мере заполнения свободной поверхности капель, постепенно затухает и скорость его стремится к нулю. В этот период состав и структура бронирующих оболочек стабилизируются. Время, необходимое для такой стабилизации, называется временем старения эмульсии. Оно зависит от многих факторов и изменяется от двух-трех до десятков часов. Во время старения повышается устойчивость эмульсии к расслоению.
Стойкость эмульсий существенно зависит от фракционного состава нефти. Чем больше содержание в нефти светлых фракций, тем менее устойчивы водонефтяные эмульсии, т.к. при этом увеличивается разность плотностей воды и нефти.
Эмульсии высоковязкой нефти имеют более высокую стойкость, т.к. более высокая вязкость дисперсной среды препятствуют столкновению частиц воды и их укрупнению, т.е. коалесценции.
Повышение концентрации солей в пластовой воде, которая образует с нефтью водонефтяную эмульсию, приводит к уменьшению стойкости эмульсии, т.к. в этом случае возрастает разность плотности воды и нефти.
|
|
|
Вода может содержаться в нефти и нефтепродуктах в виде простой взвеси, которая легко отстаивается при хранении, или в виде эмульсии. Наличие воды в нефтепродуктах нежелательно, в особенности в нефтепродуктах, применяемых при очень низких температурах. При этих температурах растворенная влага начинает выпадать в виде кристаллов льда, что может вызвать серьезные осложнения при применении таких нефтепродуктов.
Максимальная растворимость воды в граммах на 100 г нефтепродукта приведена в таблице 1.
Таблица 1
| Растворимость воды, г на 100 г | |||
| Температура, °С | бензола | бензина | трансформаторного масла |
| 5 | 0,034 | 0,003 | 0,011 |
| 25 | 0,072 | 0,007 | 0,024 |
| 50 | 0,161 | 0,025 | 0,054 |
| 75 | 0,318 | 0,057 | 0,105 |
В нефтепродуктах содержание воды значительно меньше, чем в нефти.
Большинство нефтепродуктов по отношению к воде обладает очень низкой растворяющей способностью. Кроме того, нефтяные дистиллятные топлива обладают и меньшей, чем нефть, эмульгирующей способностью, т.к. в процессе переработки удаляется значительная часть смолистых веществ, нафтеновых кислот и их солей, серосодержащих соединения, которые играют роль эмульгаторов.
Наличие воды в моторных топливах, смазочных маслах крайне нежелательно, которое усиливает их склонность к окислению и ускоряет коррозию металлических поверхностей, соприкасающихся с маслом. Присутствие воды в моторных топливах может привести при низких температурах к прекращению подачи топлива из-за забивки топливных фильтров кристаллами льда.
Методы определения воды в нефти и нефтепродуктах могут быть разбиты на две группы: качественные и количественные.
Качественные испытания позволяют определять не только эмульсионную, но и растворенную воду. К ним относятся пробы на прозрачность по Клиффорду, на потрескивание и на реактивную бумагу.
Для количественного определения воды в нефти и нефтепродуктах можно использовать различные их свойства, функционально связанные с содержанием в них воды: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, диэлектрическая проницаемость, электропроводимость, теплопроводность и т.п. Заранее рассчитать вид функции, как правило, невозможно из-за неаддитивного вклада воды в измеряемый параметр. Неаддитивность обусловлена химическим взаимодействием воды и вещества. По этой причине математическую зависимость обычно находят, используя экспериментальные данные.
Другая группа методов основана на использовании химических и физико-химических свойств самой воды. К ним, например, относят метод титрования реактивом Фишера, гидридкальциевый.
Количественные методы определения воды в жидких продуктах, кроме того, делят на прямые и косвенные.
К прямым методам относят метод Дина и Старка, титрование реактивом Фишера, гидридкальциевый метод и центрифугирование. К косвенным – диэлькометрический, ИК - спектрофотометрический, кондуктометрический, колориметрический и другие.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ТЕМА: Определение содержания воды по методу Дина и Старка
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 831; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!