Сборник задач по химии и технологии нефти и газа Новополоцк 2001 Глава 1

ЗАДАЧИ

1.1 Ароматический концентрат представляет собой смесь, состоящую из 120 кг бензола, 75 кг толуола и 25 кг этилбензола.

Найти массовый и молярный состав смеси.

1.2 Для приготовления пробы товарного бензина смешали в соотношении 1:1 по массам прямогонную бензиновую фракцию (М=113 кг/кмоль, =732 кг/м³) и бензин каталитического риформинга (М=106 кг/кмоль, =791 кг/м³).

Определить молярный и объемный состав полученной смеси.

1.3 Дана смесь двух нефтяных фракций. Объем первой фракции V₁=36 м³, ее плотность ₁=802 кг/м³, соответственно для второй фракции V₂=76,5 м³, ₂=863 кг/м³.

Найти массовую долю каждой фракции.

1.4 Массовое содержание изо-октана в эталонной смеси – 70%, н-гептана – 30%. Определить молярные доли компонентов.

1.5 Углеводородный газ, служащий бытовым топливом, имеет следующее массовое содержание углеводородов: этан – 2%, пропан – 76%, бутаны – 21%, пентаны – 1%.

Рассчитать молярное содержание компонентов в газовой смеси.

1.6 Природный газ Северного месторождения состоит из следующих компонентов (в объемных процентах): СН₄ – 96,8; С₂Н₆ – 0,9; С₃Н₈ – 0,4; С₄Н₁₀ – 0,3; N₂ – 1,0; О₂ – 0,6.

Найти массовый состав смеси.

1.7 При каталитическом крекинге масляной фракции получены продукты:

	Массовое содержание, %	Молярная масса, кг/кмоль
Газ	11,2	32
Бензин	32,7	105
Легкий газойль	36,9	218
Тяжелый газойль	19,2	370

Определить молярные доли компонентов.

1.8 Дана смесь двух бензиновых фракций самотлорской нефти, имеющих следующие характеристики:

1.9 Определить молярную температуру кипения масляного погона, если известен его состав:

Известно, что плотность уменьшается с ростом температуры. Для большинства нефтей и нефтяных фракций эта зависимость носит линейный характер и определяется формулой Д.И.Менделеева.

где  относительная плотность при температуре t;  относительная плотность при 20°С;  средняя температурная поправка относительной плотности на один градус.

Значения температурной поправки даны в прил.1

Формула Д.И.Менделеева применима в сравнительно узком интервале температур от 0 до 50°С для нефтепродуктов, содержащих относительно небольшие количества твердых парафинов и ароматических углеводородов. Плотность жидких нефтепродуктов при высоких температурах можно определить по графику (рис.1.1) и номограммам (прил.2 и 3). Указанные номограммы дают хорошие результаты при давлении до 1,5 Мпа.

Решение. Воспользуемся графиком (см. рис.1.1), который позволяет по известной плотности найти любую другую. На оси абсцисс отложим значение плотности 0,811. Из полученной точки А восставим перпендикуляр до пересечения с горизонталью, соответствующей температуре 20°С, при которой определена заданная плотность (точка В). Из точки В параллельно ближайшей наклонной кривой проводим линию до пересечения с горизонталью, соответствующей искомой температуре (точка С). Опустив из точки С перпендикуляр на ось абсцисс (точка D), находим требуемую плотность .

Плотность является аддитивным свойством, поэтому при смешении различных нефтепродуктов смеси может быть легко определена. В зависимости от способа выражения состава смеси для расчета применяются следующие уравнения:

по заданным массам компонентов

по массовым долям

по объемным долям

Если состав выражен в молярных долях, их следует вначале пересчитать в массовые доли и затем определить плотность смеси.

Для нефти, нефтяных фракций и нефтепродуктов под понятием "молярная масса" подразумевается ее среднее значение, которое находится экспериментально или расчетом по эмпирическим зависимостям.

С повышением температуры кипения нефтяных фракций молярная масса растет. Эта закономерность лежит в основе формулы Б.М.Воинова [2, 3] для определения молярной массы М нефтяной фракции.

Для парафиновых углеводородов и узких бензиновых фракций она записывается в виде

или

Более точные результаты дает эта формула с учетом характеризующего фактора К:

или

По формуле (1.3) можно определить молярную массу фракций, выкипающих до 350°С со средней относительной ошибкой 5%.

Найти среднюю молярную массу сырья.

Решение. Вначале определим средние арифметические температуры кипения 5-градусных фракций:

Найдем среднюю молярную температуру кипения сырья:

Пересчитаем на (формула 1.2):

Используя формулу (1.1), определим характеризующий фактор:

Теперь можно подсчитать среднюю молярную массу сырья по формуле (1.3):

Молярную массу смеси рассчитывают по правилу аддитивности исходя из известного состава и молярных масс компонентов,

Решение. Найдем плотность для фракции I:

для фракции II

По формуле (1.4) определим молярную массу каждой фракции:

Зная количество фракций, определим их массовые доли:

Молярная масса смеси