Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/1.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/1. С. 38–47. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/1-38-47 39 (МГТУ) и Норвежского университета науки и технологии (NTNU) в области повышения эффективности транспортировки сырой нефти в условиях Арктики. Материалы и методы В ходе исследования использовались образцы нефти арктического происхождения – шельфа Печорского моря. Плотность нефти определяли c использованием ареометра при температуре 22 ° С (в соответствии с ГОСТ 3900). Пересчет плотности для температур 20 и 15,6 ° С проводили по формуле 20 ρ ρ γ( 20), t t = − − где ρ t – плотность при температуре анализа; ρ 20 – плотность при 20 ° С; γ – коэффициент объемного температурного расширения, град –1 ; t – температура анализа, ° С. Кинематическую вязкость ν измеряли методом капиллярной вискозиметрии (в соответствии с ГОСТ 33–82) с использованием вискозиметра ВПЖ-2 (внутренний диаметр капилляра 1,77 мм, К = 0,9164 мм 2 /с 2 при 20,00 ± 0,05 °С), динамическую вязкость η рассчитывали, используя значения кинематической вязкости и плотности: η νρ. = Изменение эффективной вязкости при сдвиговых деформациях исследовали методом реометрии с использованием ротационного вискозиметра Brookfield DV-II+Pro (шпиндель SC4-21) при t = 20,0 ± 0,5 ° С в диапазоне скоростей сдвига от 1 до 140 с –1 . Фракции нефти с заданным шагом температурных интервалов были получены методом простой перегонки при атмосферном давлении. Легкие фракции отгоняли до температуры 211 ° С. Молекулярную массу фракций определяли криоскопическим методом, показатель преломления – рефрактометрическим методом с использованием рефрактометра ИРФ-22. Содержание алканов нормального строения в нефти и в ее фракциях определяли карбамидным методом, основанным на способности алкановых углеводородов (с числом углеродных атомов больше шести) образовывать с мочевиной клатратные комплексы. Содержание смол и асфальтенов определяли по ГОСТ 11858–66. Сущность используемого метода заключается в выделении асфальтенов н-гептаном или петролейным эфиром и последующем отделении их фильтрованием. Кислотное число нефти определяли титриметрическим методом, температуру застывания – по ГОСТ 20287–91, содержание воды – по ГОСТ 2477. Исследования химического структурно-группового состава нефтяных фракций проводили методом инфракрасной спектроскопии с использованием ИК Фурье-спектрометра IRTracer 100 (Shimadzu Corp., Япония). Для получения ИК-спектров образцы помещали в кювету, изготовленную из оптического стекла KRS-5, оптическая толщина слоя 0,05 мм. Спектры снимали в диапазоне 4000–400 см −1 с разрешением 2 см −1 . Приборное время измерения одного спектра не превышало двух минут. Для корректировки искажений при очень сильном поглощении спектры снимали также в тонких пленках, нанесенных на оптическое стекло KRS-5. Результаты и обсуждение Характеристики нефти шельфа Печорского моря приведены в табл. 1. Одними из основных физико- химических параметров, характеризующих нефть, являются ее плотность ρ (кг/м 3 ) или относительная плотность S (безразмерная величина) как отношение плотности нефти к плотности воды при той же температуре. Именно плотность лежит в основе классификации, в соответствии с которой нефти подразделяют на несколько классов: легкие ( ρ < 830 кг/м 3 ), средние (830 < ρ < 860 кг/м 3 ), тяжелые (860 < ρ < 917 кг/м 3 ) и сверхтяжелые ( ρ > 917 кг/м 3 ). Плотность нефти главным образом определяется ее химическим составом, поскольку плотности различных углеводородов, гетероатомных и высокомолекулярных соединений, входящих в ее состав, значительно различаются. Плотность, определяющая качество сырой нефти, является параметром, необходимым для пересчета измеренных объемов в объемы при стандартной температуре в ходе расчетных операций при поставках на экспорт нефти и нефтепродуктов. Таблица 1. Физико-химические свойства нефти шельфа Печорского моря Table 1. Physicochemical properties of the Pechora Sea shelf oil Плотность ρ при 20 ° С, кг/м 3 905,3 Плотность ρ при 15,6 ° С, кг/м 3 908,5 Плотность, градусы API 24,2 Температура застывания, ° С –43,0 Содержание воды, мас.% 0,03 Кислотное число, мгКОН/г 0,036 Средняя молекулярная масса, г/моль 231,0 Кинематическая вязкость ν при 20 ° С, мм 2 /с 107,2 Динамическая вязкость η при 20 ° С, мПа ⋅ с 97,0