С.И.Хорошко А.н.Хорошко
Сборник задач
по химии и технологии
нефти и газа
Новополоцк 2001
Глава 1
Расчет физико-химических свойств и состава нефти и нефтепродуктов
1.1 Компонентный состав. Средняя температура кипения. Характеризующий фактор
Компонентный состав. Нефть и нефтепродукты можно рассматривать как смесь, состоящую из n компонентов. Их число и свойства определяют физико-химическую характеристику смеси в целом. В практических расчетах состав многокомпонентной смеси выражается в долях или процентах. Соотношение между долями и процентами 1:100. В нефтепереработке принято обозначать доли, характеризующие состав жидкой смеси, буквой x, а состав газовой или паровой смеси – буквой y. Физический смысл величин при это сохраняется.
Массовая доля xi(yi) компонента представляет собой отношение его массы mi к массе смеси m: xi=mi/m.
Очевидно, mi=m и xi=1.
Пример 1.1 Смешали три масляных фракции в следующих количествах: m1=81 кг; m2=135 кг; m3=54 кг.
Определить массовую долю каждой фракции в смеси.
Решение. Найдем общую массу смеси: m=m1+m2+m3=81+135+54=270 кг.
Определим массовую долю каждой фракции:
Молярная доля компонента выражается отношением числа молей Ni этого компонента к общему числу молей N смеси: .
Аналогично массовой доле .
Пересчет массового состава в молярный и обратный пересчет осуществляются по формулам:
; ,
где Mi – молярная масса компонента, кг/моль.
Пример 1.2 Пересчитать массовые доли фракций, найденные в примере 1.1, в молярные, если молярные массы (в килограммах на киломоль) компонентов равны: М1=320; М2=360; М3=390.
Решение. Определим вначале сумму отношений массовых долей фракций к их молярным массам:
.
Находим молярные доли каждой фракции:
Для проверки правильности полученных результатов суммируем молярные доли: 0,33+0,49+0,18=1.
Сумма равна единице, следовательно, пересчет выполнен верно.
Объемная доля компонента есть отношение его объема Vi к объему всей смеси V: .
Аналогично массовой и молярной долям .
Для пересчета объемного состава в массовый и обратно необходимо знать плотность i каждого компонента:
Для жидкой смеси прямой пересчет объемных долей в молярные довольно сложен, поэтому лучше его проводить с помощью массовых долей. Для газовой смеси состав, выраженный объемными и молярными долями, одинаков.
Пример 1.3 Газовая смесь получена из 95 м3 пропана и 23 м3 этана. Плотности пропана и этана равны 2,0037 кг/м3 и 1, 3560 кг/м3 соответственно. Выразить состав смеси в объемных и массовых долях.
Решение. Найдем общий объем смеси: V = 95 + 23 = 118 м3.
Объемная доля пропана , этана .
Массовые доли компонентов будут равны:
Средняя температура кипения нефтяной фракции. Любая нефтяная фракция (равно как и нефть) представляет собой сложную смесь углеводородов, выкипающих в некотором температурном интервале. Однако во многие расчетные формулы входит определенная температура, характеризующая кипение нефтепродукта. Поэтому в практике используется понятие средней температуры кипения нефтяной фракции. Существует несколько ее модификаций, но наиболее употребительной является средняя молярная tср.м, которая рассчитывается по формуле
где ti – среднеарифметическая температура кипения узких фракций, °С.
Приближено среднюю температуру можно также определить как температуру 50 %-го отгона фракции по кривой истинных температур кипения (ИТК) или как среднее арифметическое начальной и конечной температур кипения.
Характеризующий фактор. Характеризующий фактор К является условной величиной, отражающей химическую природу и степень парафинистости нефтепродукта.
Характеризующий фактор определяется по формуле
(1.1)
где Тср.м – средняя молярная температура кипения, К; – относительная плотность нефтепродукта (см. § 1.2).
Уравнение (1.1) достаточно точно для прямогонных нефтяных фракций; использование его для вторичных продуктов нефтепереработки, содержащих значительные количества ароматических и непредельных углеводородов, ограничено из-за значительной погрешности [1]. Средние значения характеризующего фактора следующие:
парафинистые нефтепродукты 12,5-13,0
нафтеноароматические 10-11
ароматизированные 10
продукты крекинга 10-11
Характеризующий фактор применяется в некоторых расчетах для повышения их точности.
Достарыңызбен бөлісу: |