Основные свойства углеводородов нефти и газа и методы их расчета

ЖИДКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

(расчеты для нефти)

Расчет физико-химических свойств и состава нефти и нефтепродуктов

МОЛЯРНАЯ МАССА ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.1. Молярная масса. В СИ необходимо четко различать безразмерную величину - молярную массу М с единицей СИ - килограмм на моль (кг/моль) и дольными единицами. Численные значения относительной молекулярной массы и молярной массы, выраженной в граммах на моль (килограммах на киломоль), совпадают. В нефтезаводских расчетах обычно используют единицу измерения молярной массы килограмм на киломоль (кг/кмоль).

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

(1.3)

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

Зависимость между молярной массой и плотностью выражает формула Крэга:

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

ЛИТЕРАТУРА для расчета

2. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.-М.:Химия, 1980.-256с.

3. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа-Л..-Химия, 1985.-424с.

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.2. 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 t_ср.м, которая рассчитывается по формуле

где t_i – 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.

Понятие об ИТК. Краткие сведения о теоретических основах перегонки.

Испарение и кипение.

Переход вещества из жидкого состояния и парообразное называется испарением. Испарение происходит со всякой свободной поверхности жидкости и при любой температуре. При повышении температуры до некоторого предела упругость пара жидкости делается равной давлению окружающей среды. В этом случае испарение начинается в глубоких слоях жидкости, последняя закипает и насыщает газовое пространство своими парами.

Если образовавшиеся при испарении или кипении пары отводятся и конденсируются, то такой процесс называется дистилляцией или перегонкой, а полученный конденсат – дистиллатом или погоном.

При неизменном давлении в процессе перегонки для каждой химически чистой жидкости существует своя, строго определенная температура кипения. Температура кипения индивидуальных углеводородов в гомологическом ряду тем выше, чем больше их молярная масса.

Растворенные в жидкости компоненты меняют ее точку кипения. В тех случаях, когда раствор состоит из взаимно растворимых жидкостей, температура кипения смеси лежит между температурами кипения чистых компонентов и зависит от состава смеси. Составные части смеси, обладающие при данной температуре нагрева более высокой, упругостью паров, а следовательно, и более низкой температурой кипения, называются легкокипящими или низкокипящими компонентами смеси.

В противоположностъ этому, входящие в состав кипящего раствора вещества, обладающие более низкой упругостью паров, а потому и более высокой температурой кипения, именуются тяжелокипящими или высококипящими компонентами смеси.

В системе координат температура — время (температура-процент отгона) выкипание чистых компонентов и их смесей может быть изображено (фиг) ломаными линиями АСВ. Горизонтальные участки А, В и им подобные характерны для химически чистых компонентов и отвечают точкам кипения индивидуальных веществ; наклонные С — кипению их смесей.

Таким образом, если для индивидуальных веществ температура t на кривой выкипания остается постоянной, то для смеси взаимно растворимых, близких по температуре кипения компонентов подобной постоянной точки не существует. Взамен ее на отдельных участках неуклонного повышения температуры, в местах перехода, можно найти условные «начальную» и «конечную», а посредине «среднюю» температуры кипения смеси (фиг. 62).

Нефть и нефтепродукты представляют собой сложную смесь взаимно растворимых углеводородов, обладающих различной температурой кипения.

При нагревании этой сложной смеси в пар прежде всего переходят компоненты, обладающие высокой летучестью. Частично с ними уходят высококипящие компоненты, но концентрация низкокипящего компонента в парах всегда больше, чем в кипящей жидкости.

По мере отгона низкокипящих, жидкий остаток обогащается высококипящими компонентами. Так как упругость паров последних при данной температуре может быть ниже внешнего давления, кипение замедляется и в конечном счете прекращается. Чтобы возобновить кипение и сделать его безостановочным, жидкий остаток необходимо непрерывно нагревать. При атом в паровое пространство будут переходить все новые и новые компоненты со все возрастающей температурой кипения.

Конденсируя отходящие пары и отбирая конденсат от момента закипания жидкости до конца перегонки в виде отдельных по «интервалам температур кипения» дистиллатов, получаем так называемые температурные фракции или просто фракции нефти (нефтепродукта).

Дистилляцию, сопровождающуюся разделением конденсата перегоняемой жидкости (сырья) на фракции, называют перегонкой дробной, диференциальной или фракционной.