Температура застывания нефти: диапазон, ГОСТ
Нефть - это уникальное природное ископаемое, имеющее огромное значение для современной цивилизации. От ее свойств зависит возможность транспортировки и переработки. Одним из важнейших показателей является температура застывания. Давайте разберемся, что это такое и почему она имеет принципиальное значение.
Определение температуры застывания нефти
Температура застывания - это температура, при которой нефть теряет способность течь и превращается в твердое или очень вязкое вещество.
Это происходит из-за выпадения из нефти кристаллов парафина. Они образуют пространственную сетку, в ячейках которой остается жидкая нефть, не способная течь.
Температурой застывания считают температуру, при которой уровень нефтепродукта в стандартной плоскодонной пробирке при ее наклоне под 45° не меняет своего положения в течение 1 минуты.
Знание температуры застывания важно при:
- Транспортировке нефти
- Хранении нефти
- Переработке нефти
Влияние состава нефти на температуру застывания
На температуру застывания нефти влияет ее химический состав, в частности:
- Содержание парафиновых углеводородов
- Количество смол и асфальтенов
- Наличие растворенных газов
Чем выше доля парафинов в нефти - тем выше температура ее застывания. Например, для легких нефтей она может составлять около -60°С, а для высокопарафинистых тяжелых нефтей - до +20°С.
Методы определения температуры застывания
Существуют различные лабораторные и промышленные методы определения этого важного показателя.
Наиболее распространен стандартный метод с использованием специальной пробирки. Постепенно охлаждая нефтепродукт в пробирке и наклоняя ее, фиксируют температуру потери подвижности.
| Достоинства метода | Недостатки метода |
| - Простота исполнения | - Трудоемкость |
| - Надежность | - Длительность анализа |
Помимо «ручных» методов существуют и автоматизированные комплексы для определения температуры застывания.
Нормативные документы по определению температуры застывания
В России принят ГОСТ 20287-91 «Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания». Он устанавливает методику проведения анализа.
Аналогичные ГОСТы существуют и в других странах.
Кроме того, для различных видов нефтепродуктов действуют отраслевые нормативы по температуре застывания.
Типичные значения температуры застывания для разных нефтей
Температура застывания различных нефтей может варьироваться в очень широком диапазоне:
- Легкие нефти: от -60°С до -35°C
- Средние нефти: от -35°С до -15°C
- Тяжелые высокопарафинистые нефти: от -15°C до +35°C
Температура застывания конкретной нефти зависит от ее происхождения и химического состава.
Способы регулирования температуры застывания
Для улучшения транспортабельности высокозастывающих нефтей используют следующие методы:
- Подогрев нефти при транспортировке
- Добавление депрессорных присадок
- Смешение с более легкими сортами нефти
Эти меры позволяют понизить температуру застывания.
Влияние температуры застывания на транспортировку нефти
При транспортировке по трубопроводам температура перекачиваемой нефти должна быть выше температуры окружающей среды как минимум на 10°C.
Иначе возможно образование пробок из застывшей нефти, что приведет к остановке трубопровода.
Поэтому знание температуры застывания крайне важно для бесперебойной транспортировки.
Требования к температуре застывания для различных нефтепродуктов
К температуре застывания предъявляются определенные требования для таких нефтепродуктов как:
- Дизельное топливо
- Масла
- Авиационный керосин
Особенности определения температуры застывания авиационных топлив
Для авиационных топлив критическим параметром является температура начала кристаллизации.
Она определяет предельно допустимую температуру использования топлива в полете. Поэтому к ней предъявляются особые требования.
Учет температурных условий хранения и транспортировки
При определении температуры застывания важно учитывать реальные температурные условия, в которых будут находиться нефть и нефтепродукты.
Например, для районов Крайнего Севера характерны экстремально низкие температуры зимой. Это нужно учитывать заранее.
Совершенствование ГОСТов по определению температуры застывания
В настоящее время действующий ГОСТ 20287-91 устарел и нуждается в пересмотре с учетом современных требований и методов анализа.
Необходима разработка новой редакции ГОСТа для повышения точности определения этого важного показателя качества.
Автоматизация процесса определения температуры застывания
Перспективным направлением является создание автоматических анализаторов для экспресс-определения температуры застывания.
Это позволит ускорить получение результатов и снизить трудозатраты.
Прогнозирование температуры застывания на основе состава
Ведутся работы по созданию методов расчетного прогнозирования температуры застывания нефти, исходя из ее химического состава.
Это даст возможность определять данный показатель без проведения натурных испытаний.
Требования к температуре застывания дизельного топлива
К дизельному топливу предъявляются следующие требования по температуре застывания:
- Летнее дизтопливо - не выше -10°C
- Зимнее дизтопливо - не выше -35°C
- Арктическое дизтопливо - не выше -50°C
Это обусловлено климатическими условиями использования топлива в разных регионах.
Требования к температуре застывания моторных масел
Моторные масла по температуре застывания делятся на классы:
- Высокий класс - не выше -40°С
- Средний класс - не выше -35°С
- Низкий класс - не выше -30°С
Чем жестче климат, тем более низкозастывающее масло требуется для автомобиля.
Определение температуры застывания топлива для реактивных двигателей
Для авиационного керосина критична именно температура начала кристаллизации, поскольку в полете топливо сильно охлаждается.
Образование кристаллов может привести к отказу двигателя.
Ужесточение требований для районов Крайнего Севера
В районах с экстремально низкими температурами применяются более жесткие нормы на температуру застывания горюче-смазочных материалов.
Это необходимо для обеспечения работоспособности техники в сложных условиях Арктики и Дальнего Востока.
Перспективы применения депрессорных присадок
Для снижения температуры застывания высокопарафинистых нефтей активно применяются и разрабатываются новые виды депрессорных присадок.
Их использование повышает технологичность добычи, транспортировки и переработки таких нефтей.
Влияние скорости охлаждения на температуру застывания
Помимо химического состава на температуру застывания влияет и скорость охлаждения нефти или нефтепродукта.
При более быстром охлаждении температура застывания смещается в область более высоких значений.
Различия между температурами начала кристаллизации и застывания
Следует четко различать температуру начала выпадения кристаллов и температуру полной потери текучести.
Первая фиксирует появление зародышей кристаллов парафинов, вторая - превращение жидкости в твердое вещество.
Зависимость результатов от типа используемого оборудования
Следует отметить, что численные значения температур застывания и начала кристаллизации зависят от конструкции используемой измерительной ячейки.
Это необходимо учитывать при сопоставлении результатов разных лабораторий.
Перспективы прогнозирования температуры застывания по составу
Актуальным направлением исследований является разработка методов расчетного прогнозирования температуры застывания разных нефтей и топлив по их компонентному составу.
Это позволит определять данный показатель без проведения натурных испытаний.