Расчет углеводородного состава
ГАЗОВОЙ СМЕСИ
Содержание (% об.) углеводородных компонентов (Qi) в анализируемой газовой смеси рассчитывают по формуле
Qi = [ Ki * Fi / S ( Ki * Fi )] * 100 %,
где Fi – площадь пика i-го компонента, мм2;
Ki – поправочный коэффициент по теплопроводности i-го компонента, значения которого приведены в табл. 1.
Площадь пика i-го компонента (Fi) рассчитывают по формуле площади треугольника, и полученный результат умножают на масштаб, значение которого указано на хроматограмме напротив соответствующего пика.
Таблица 1
Порядок выхода
углеводородных компонентов газовой смеси
и значения ПОПРАВОЧНОГО коэффициента
| Углеводородный компонент | Ki |
| 1. Водород + метан 2. Этан 3. Этилен 4. Пропан 5. Пропилен 6. Изобутан 7. н.Бутан 8. н.Бутилен 9. Изобутилен 10. Трансбутилен 11. Цисбутилен 12. Изопентан 13. н.Пентан | 3,30 5,30 6,00 1,50 1,40 1,03 1,00 0,91 0,92 0,83 0,83 0,78 0,76 |
РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ И ПЛОТНОСТИ ГАЗА
ПО ХРОМАТОГРАММЕ
РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ГАЗА
Если известен углеводородный состав газовой смеси и объемная доля каждого компонента входящего в ее состав, то можно рассчитать среднюю молекулярную массу газовой смеси (Мср.) по следующему уравнению
Мср. = S ( Qi * Мi ),
где Qi – объемная доля i-го компонента в газовой смеси;
Мi – молекулярная масса i-го компонента в газовой смеси.
РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ ГАЗА
Зная углеводородный состав газовой смеси, процентное содержание каждого компонента, входящего в ее состав, и их плотности можно рассчитать плотность газовой смеси (γсм) по уравнению
где A, B … N – содержание углеводородных компонентов в газовой смеси, % об.
γА, γВ … γN – плотности углеводородных компонентов, значения которых приведены в табл. 2.
Таблица 2
Некоторые физические свойства углеводородных газов
| Название | Формула | Молярный объем, л/моль | Температура кипения, °С, при н.у. | Плотность, г/л, при н.у. |
| 1. Водород 2. Метан 3. Этан 4. Этилен 5. Пропан 6. Пропилен 7. Изобутан 8. н-Бутан 9. н-Бутилен 10. Изобутилен 11. Транс бутилен 12. Цис бутилен | Н2 СН4 С2Н6 С2Н4 С3Н8 С3Н6 С4Н10 С4Н10 С4Н8 С4Н8 С4Н8 С4Н8 | 22,43 22,36 22,16 22,24 22,00 21,96 21,78 21,50 21,57 – – – | – 252,8 – 161,6 – 88,7 – 103,8 – 42,2 – 47,7 – 10,2 – 0,5 – 6,3 – 6,9 – – | 0,090 0,717 1,356 1,250 2,017 1,880 2,598 2,598 2,500 2,500 2,500 2,500 |
Примечание: н.у. – нормальные условия для газов:
нормальная температура………..0˚С;
нормальное давление……………760 мм рт.ст.
ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет по работе должен быть составлен в следующей последовательности:
1. Тема работы.
2. Цель работы.
3. Задача по работе.
4. Краткая теоретическая часть.
5. Условия, при которых были получены пробы газов.
6. Исходные данные для расчета плотности деструктивного газа.
6.1. Расчет плотности деструктивного газа.
6.2. Расчет молекулярной массы деструктивного газа.
7. Исходные данные для расчета плотности природного газа.
7.1. Расчет плотности природного газа.
7.2. Расчет молекулярной массы природного газа.
8. Расчеты углеводородного состава деструктивного газа.
9. Расчеты углеводородного состава природного газа.
10. Расчетные методы определения молекулярной массы и плотности газа по хроматограмме.
10.1. Расчет молекулярной массы газа.
10.2. Расчет плотности газа.
11. Сводная таблица полученных результатов (табл. 3).
12. Выводы по работе.
Таблица 3
Сводная таблица полученных результатов
| Газ | Плотность относительная, рассчитанная | Молекулярная масса, рассчитанная | Содержание олефинов, % | ||
| пикнометрически | по хроматограмме | пикнометрически | по хроматограмме | ||
| 1. Природный | |||||
| Расхождение | ∆γ, % | ∆М, % | |||
| 2. Деструктивный | |||||
| Расхождение | ∆γ, % | ∆М, % |
Процент расхождения (∆) между двумя значениями, полученными в результате расчетов плотности или молекулярной массы газа, определяют по уравнению:
∆ = [( Z1 –Z2) / Z2] * 100 %,
где Z1 – наибольшее значение определяемого показателя;
Z2 – наименьшее значение определяемого показателя.
ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМУ
1. Понятие об углеводородных газах и их классификация.
2. Химические и физические свойства газов и их применение.
3. Методы определения углеводородного состава и физических свойств газов.
4. Методы расчета средних молекулярных масс и плотностей по данным индивидуального углеводородного состава.
5. Азот, кислород, влага и другие примеси в газах.
6. Методы удаления сероводорода из газов.
7. Реакции олигомеризации, алкилирования, дегидрирования и изомеризации газов. Значение этих реакций в нефтепереработке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ
1. Проскуряков В.А., Драбкин А.Е. Химия нефти и газа.
Учебник для вузов. – Л.: Химия, 1981. – 359с.
Читать с.99 – 104.
2. Исагулянц В.И., Егорова Г.М. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям. – М.: Химия, 1965. – 517с.
Читать с.13 – 24; 49 – 59.
3. Смидович Е.В., Лукашевич И.П. Практикум по технологии переработки нефти. – М.: Химия, 1978. – 288с.
Читать с.93 – 105.
4. Конспекты лекций по теме работы.
5. Лабораторный практикум по работе (в лаборатории 554).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ
ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
1. Исягулянц В.И., Егорова Г.М. Химия нефти.
Руководство к лабораторным занятиям. – М.: Химия, 1965. – 517 с.
2. Белянин Б.В. и Эрих В.Н.
Технический анализ нефтепродуктов и газа. – Л.: Гостоптехиздат, 1962. – 367 с.
3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации хроматографа
ЛХМ – 8 МД. – Нальчик, 1974. – 83 с.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ № 4
«ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИЙ ПРЕВРАЩЕНИЯ
УГЛЕВОДОРОДОВ В ИХ СМЕСЯХ»
СОДЕРЖАНИЕ
Правила техники безопасности при выполнении работы……………………..2
Цель работы………………………………………………………………….……3
Задача по работе….………………………...………………………….…………3
1. Описание блок-схемы……………………….…………….……………..4
2. Описание лабораторной установки………………………..……………5
3. Порядок подготовки установки к работе……………………………….7
4. Порядок проведение режима…………………………...……………….9
5. Порядок окончания режима…………………………………………….10
6. Составление первичного материального баланса
превращения сырья…………………………...………….……………..11
7. Подготовка аппарата и продукта к фракционированию……………..12
8. Порядок проведения фракционирования……….…………...………..14
9. Составление материального баланса фракционирования……………15
10. Составление общего материального баланса
процесса превращения сырья……………………………….………….16
11. Расчет степени превращения сырья
по реакциям распада и уплотнения…………………….……………...17
12. Расчет селективности реакций распада…………………….………….17
13. Расчет селективности реакций уплотнения……………...……………17
Требования к отчету…………………………………...………….…………….18
Вопросы к коллоквиуму……………...…………………...……………………19
Список литературы для подготовки к коллоквиуму………………………….19
Список литературы, используемой при составлении
лабораторного практикума……………………………………………………..20
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ
К работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктажи по охране труда и правилам безопасной работы в лаборатории, а также инструктаж по технике безопасности при работе с сетевым газом. В получении инструктажа каждый студент должен расписаться в контрольном листе по технике безопасности и в журнале инструктажа по газовому хозяйству.
1. Студент приступает к работе с разрешения преподавателя и только после изучения лабораторного практикума по выполнению работы. Он должен ознакомиться с назначением и принципом действия приборов установки и с аппаратом «Энглера».
2. Во избежание несчастного случая необходимо знать и помнить, что работа проводится с огнеопасными веществами, с использованием высоких температур (460 - 550°С) и открытого газового пламени при перегонке жидкого продукта реакций превращений.
3. Перед использованием лабораторной стеклянной посуды необходимо ее проверить путем наружного осмотра и убедиться в том, что на ней нет ни царапин, ни трещин.
4. Во время сборки установки и аппарата «Энглера», а также во время проведения технологического режима и атмосферной перегонки необходимо следить за герметичностью всех соединений. Не допускать перегибов газовых шлангов и избегать попадания газа и паров нефтепродуктов в помещение лаборатории.
5. Жидкий продукт реакций перед атмосферной перегонкой должен быть тщательно обезвожен.
6. Ртутный термометр, взяв с места хранения, использовать по назначению и не перекладывать его с одного места на другое.
7. При проведении технологического режима на установке и при выполнении атмосферной перегонки нельзя оставлять рабочее место без присмотра.
8. Рабочее место во время выполнения работы содержать в чистоте, а проходы около работающих установок и аппаратов свободными от стульев и других предметов.
9. При работе постоянно следить за исправностью всех элементов установки и аппарата «Энглера». В случае обнаружения любой неисправности немедленно сообщить преподавателю и учебному персоналу.
10. Разгрузку реактора и слив остатка из колбы для перегонки проводить только после их охлаждения до комнатной температуры.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.Изучить реакции превращения углеводородов в составе нефтяных фракций. Овладение методикой их осуществления в лабораторных условиях.
ЗАДАЧА ПО РАБОТЕ. Провести парофазную термическую или каталитическую обработку дизельной фракции. Определить по выходу продуктов реакций общую степень превращения сырья. Рассчитать селективность реакций распада и селективность реакций уплотнения. Сделать выводы по работе.
Условия проведения процесса - температура, марка катализатора и скорость подачи сырья выдаются преподавателем.
ОПИСАНИЕ БЛОК СХЕМЫ
Процесс превращения углеводородного сырья представлен в виде блок-схемы на рис. 1.
Рис.1. Блок – схема термокаталитической обработки сырья:
В качестве сырья используется дизельная фракция, у которой начало кипения ( Н К ), например, 180°С, а конец кипения ( К К ) – 360°С.
Дизельную фракцию подвергают термической или каталитической обработке, в ходе которой протекают реакции распада, риформирования и уплотнения с образованием газа, жидких продуктов и кокса + потерь. Эта часть работы выполняется на лабораторной установке, а по ее завершении составляется первичный материальный баланс превращения сырья (табл.4).
Чтобы из полученных жидких продуктов процесса выделить фракции, полученные в результате реакций распада, уплотнения, риформирования и непревращенное сырье необходимо выполнить атмосферную перегонку (фракционирование) на аппарате «Энглера». В результате перегонки получа-
ют три фракции. Первой фракции определяют температуру начала кипения по термометру, а конец кипения этой фракции будет соответствовать температуре начала кипения сырья. У второй фракции температуры начала кипения и конца кипения будут соответствовать температурам начала кипения и конца кипения сырья. У третьей фракции температура начала кипения будет соответствовать температуре конца кипения сырья и выкипать она будет выше этого значения.
Чтобы установить в результате, какой из реакций получена выделенная фракция необходимо такие ее физические свойства как цвет, агрегатное состояние и фракционный состав (н к – к к) сравнить с аналогичными физическими свойствами сырья.
По результатам атмосферной перегонки составляется материальный баланс фракционирования (табл.5).
По данным материальных балансов таблицы 4. и 5. составляется общий материальный баланс процесса превращения углеводородного сырья (табл.6).