Что такое плотность?
В физике и нефтехимии абсолютная плотность — это величина, которая показывает, какая масса вещества содержится в единице его объема. Её обычно измеряют в тоннах на кубический метр (т/м³), килограммах на кубический метр (кг/м³) или граммах на кубический сантиметр (г/см³). Важно отметить, что значение плотности всегда указывается для определенной температуры, чаще всего для 20 °С.
Относительная плотность и стандарты
В отличие от абсолютной, относительная плотность — это безразмерная величина. Она представляет собой отношение плотности нефтепродукта при 20 °С к плотности воды при 4 °С. Эти температуры (20 °С для нефти и 4 °С для воды) являются стандартными в России и ряде других стран. Однако в мировой практике, особенно в США, часто используются другие стандартные условия — 15,6 °С (или 60 °F).
В США и некоторых других странах для характеристики плотности нефтепродуктов широко применяется специальная мера — градусы API, разработанная Американским нефтяным институтом. Чем выше градус API, тем легче нефть.
Плотность газов и методы пересчета
Для углеводородных и других газов относительную плотность определяют по отношению к плотности воздуха. Сравнение может проводиться при стандартных условиях (температура 20 °С) или при нормальных условиях (0 °С). Существуют специальные формулы и таблицы для перевода значений плотности из одних единиц измерения в другие, что крайне важно для международной торговли и технологических расчетов.
Расчет и экспериментальное определение
Плотность можно не только измерить, но и рассчитать. Существуют эмпирические формулы, которые позволяют оценить плотность нефтепродукта на основе его других свойств, таких как средняя температура кипения, мольная масса или показатель преломления. Также есть формулы для пересчета плотности жидкости или газа при изменении температуры и давления.
Для точного определения плотности используются экспериментальные методы, регламентированные государственными стандартами (ГОСТ), например, ГОСТ 3900-85, ГОСТ 17310-81 и другими.
Классификация нефтей по плотности
Одним из ключевых параметров для классификации нефти является её относительная плотность. По этому признаку нефти делятся на несколько групп:
- Очень легкие: плотность менее 0,80
- Легкие: плотность от 0,80 до 0,84
- Средние: плотность от 0,84 до 0,88
- Тяжелые: плотность от 0,88 до 0,92
- Очень тяжелые: плотность более 0,92
Примеры плотности различных нефтей
Значения плотности могут сильно различаться в зависимости от месторождения. Например, известные российские нефти имеют следующие показатели:
- Усть-Балыкская: 0,87 (средняя)
- Сургутская: 0,89 (тяжелая)
- Самотлорская: 0,84 (легкая)
Экспортная российская смесь «Urals», поставляемая по нефтепроводу «Дружба», имеет плотность в диапазоне 0,86–0,87, что относит её к категории средних нефтей.
Среди новых месторождений встречаются как очень легкие, так и очень тяжелые нефти:
- Колгуевская: 0,78 (очень легкая)
- Варадейская: 0,90 (тяжелая)
- Ярегская: 0,95 (очень тяжелая)
Плотность нефтяных фракций
При переработке нефти её разделяют на фракции, каждая из которых имеет свой характерный диапазон плотности:
- Бензиновые фракции: 0,71–0,78
- Керосиновые фракции: 0,80–0,86
- Фракции дизельного топлива: 0,84–0,89
- Мазутные фракции: 0,92–0,97
- Масляные фракции: 0,87–0,94
Таким образом, плотность является фундаментальным свойством, которое определяет не только классификацию сырой нефти, но и свойства получаемых из неё продуктов, влияя на логистику, переработку и конечное применение.