Задачи по химии нефти теоретическая часть. Задачи по химии нефти


Практикум

116

ПО ХИМИИ НЕФТИ И ГАЗА

Для студентов заочной дистанционной

формы обучения

УФА 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ГАЗ, НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ 3

1.1. Основные физические свойства и характеристики нефтей и газов 4

1.1.1. Плотность. 4

1.1.2. Молекулярная масса 7

1.1.3. Вязкость 8

1.1.4. Температуры вспышки и застывания 11

1.1.5. Элементный состав нефтей. 12

1.1.6. Фракционный состав нефтей 13

1.1.7. Химический состав нефтей. 13

1.2. Классификация нефтей 20

1.3. Практикум 21

Лабораторная работа № 1 21

Лабораторная работа № 2. Первичная перегонка нефти 31

2. НЕФТЬ КАК МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА 35

2.1. Основные примеси, содержащиеся в нефтях и газах 35

2.2. Нефтяные эмульсии и способы их разрушения 36

2.3. Вода в нефти и нефтепродуктах 38

2.4. Сернистые соединения в нефти и нефтепродуктах 39

2.5. Присутствие минеральных кислот, щелочей и солей в нефтепродуктах 40

2.6. Механические примеси в нефти 41

2.7. Степень ненасыщенности нефтей и нефтепродуктов 41

2.8. Практикум 42

Лабораторная работа № 3. Многокомпонентный состав нефти 42

3. КОМПОНЕНТЫ НЕФТЕЙ, ГАЗОВ, НЕФТЕПРОДУКТОВ. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА 50

3.1. АЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 50

3.1.1. АЛКАНЫ 50

3.1.2. АЛКЕНЫ 57

3.1.3. ДИЕНЫ 62

3.1.4. АЛКИНЫ 65

3.1.5. Практикум 69

Лабораторная работа 4. Методы получения и химические свойства ациклических углеводородов (алканы, алкены, алкины) 70

3.2. ЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 73

3.2.1. Алициклические углеводороды (нафтены) 73

3.2.2. Ароматические углеводороды (арены) 76

3.2.3. Практикум 81

Лабораторная работа № 5. Химические свойства аренов 81

3.3. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ 85

3.3.1. Спирты 86

3.3.2. Фенолы 90

3.3.3. Карбоновые кислоты 93

3.3.4. Практикум 95

Лабораторная работа № 6. Кислородсодержащие органические соединения 95

3.4. СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА И СЕРЫ 99

3.4.1. Азотсодержащие соединения 100

3.4.2. Соединения, содержащие серу 108

3.4.3. Практикум 112

Лабораторная работа № 7. Химические свойства органических соединений азота и серы 112

ВВЕДЕНИЕ

Под химией нефти и газа подразумевается область знаний, охватывающая изучение химического состава нефти и газов, ее отдельных фракций или индивидуальных веществ, выделенных из нефтяных и газовых фракций.

Задачей химии нефти и газа является не только перечисление свойств различных нефтей и газов, но главным образом раскрытие тех закономерностей, которые связывают отдельные свойства между собой. У нефти нет "случайных" свойств: все они тесно связаны между собой, так как нефть в природе постоянно изменяется как и всякие другие природные объекты, и каждый проведенный анализ нефти в действительности соответствует лишь какому-то определенному этапу превращения нефти.

Однако если нефть и газ рассматривать как важное промышленное сырье, неизбежно встают вопросы их переработки, часто очень глубокой. Поэтому при рассмотрении свойств нефти неизбежно привлечение как данных, касающихся переработки нефти, так и вопросов аналитической химии нефти. Многие аналитические методы опираются на реакции, ведущие к познанию нефти как сложной смеси, прежде всего углеводородов, характеризующих нефть в целом. Поэтому в данной работе рассматриваются как свойства нефтей и газов в целом, так и свойства отдельных их компонентов и веществ, образующихся в ходе нефтепереработки, и присутствие которых может обнаруживаться в нефтепродуктах.

studfiles.net

Задачи по химии по теме " Нефть"

Имя задачи «Нефть»

Предмет: химия

Класс:10

Тема: Нефть. Состав и переработка нефти. Нефтепродукты.

Уровень: общий

Текст задачи:О существовании нефти было известно еще в древности. Греческие историки Геродот и Плиний называли это горючее вещество «Нафта».

За 6-4 тыс. лет до н.э.на берегу реки Евфрат велась добыча нефти. О добыче черного масла в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра Великого через Среднюю Азию в индию.Во время путешествия Колумба в Америку было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт , а из него варили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с 17 века. В Pоссии в начале 18 в. Петр Первый приказал добывать нефть на Апшеронском полуострове (Азербайджан). Однако только после присоединения Бакинского ханства к России началась кустарная разработка нефтяных источников.

Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение долгого времени было ограниченным. Так в древнем Египте асфальт кАk связующее и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью использовали для изготовления мастики , применяемой для сооружений из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли нефть для бальзамирования трупов, древние греки использовали горящую нефть в военных целях. Многие народы использовали нефть в медицине, а так же для борьбы с вредителями садов и огородов.Марко Поло, описывая иракскую нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от кожных болезней.В 16-17 в.в в центральные районы России нефть привозили из Баку. Ее применяли в медицине, в живописи, в качестве растворителя для красок и в военном деле.

Почти до начала XX в.нефть применялась преимущественно для освещения, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно усиливалось ее значение как топлива. «Кровь земли», «черное золото» - так ныне называют нефть. Нефть – самое ценное топливо в мире.

Что известно сегодня о составе, свойствах, способах переработки и использовании нефти?

а) Выделите ключевые слова для информационного поиска.

б) Найдите и соберите необходимую информацию.

в) Обсудите и проанализируйте собранную информацию.

г) Сделайте выводы.

д) Сравните Ваши выводы с выводами известных людей.

Возможные информационные источники.

https://ru.wikipedia.org/wiki/

http://www.geolib.net/oilgasgeology/svoystva-nefti.html

http://www.alhimikov.net/himerunda/nafta_01.html

Сост. А. Иголкин, Ю. Горжалцан. Русская нефть, о которой мы так мало знаем. — М.: «Олимп-Бизнес», 2003. — 188 с. — ISBN 5-901028-53-8.

У. Л. Леффлер. Переработка нефти = Petroleum Refining. — М.: «Олимп-Бизнес», 2011. — 224 с. — ISBN 978-5-9693-0158-0.

Норман Дж. Хайн. Геология, разведка, бурение и добыча нефти = Nontechnical Guide to Petroleum Geology, Exploration, Drilling and Production. — М.: «Олимп-Бизнес», 2010. — 752 с. — ISBN 978-5-9693-0135-1.

Культурный образец

http://allrefs.net/c26/22ket/

Нефть это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком, иногда почти черная, очень редко бесцветная. ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ Нефти состоят главным образом из углерода 79,5 87,5 и водорода 11,0 14,5 от массы нефти.Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 8 . В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,02 0,03 от массы нефти.

Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти. Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.Углеводородные соединения В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений.

Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов.

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются как сырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результате переработки. В настоящее время из нефти путем сложной многоступенчатой переработки извлекается много составных частей.В процессе первичной переработки из нефти удаляют пластовую воду и неорганические вещества.

Перед перегонкой в ректификационной колонне нефть нагревают до 350С, перед этим отогнав из нефти летучие углеводороды. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим количеством атомов углерода.С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. При такой перегонке получают следующие фракции смесь жидкостей с близкими температурами кипения, полученная в результате первичной перегонки. 1. Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200С, содержит углеводороды от до при дальнейшей перегонке получают газолин, бензин и т.д. 2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250С, содержит углеводороды от до лигроин применяется как горючее для тракторов. 3. Керосиновая фракция, собираемая от 180 до 300С, содержит углеводороды от до керосин после очистки используется как горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет. 4. Газойлевая фракция, собираемая свыше 275С газойль дизельное топливо используется в дизельных двигателях. 5. Остаток после перегонки нефти мазут.

Мазут это масло, состоящее из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода.

Температура кипения мазута свыше 350С. При его повторной перегонке получают смазочные масла, парафиновый воск и асфальт битум. Смазочные масла смесь нелетучих жидкостей, полученных при перегонке мазута в вакууме. Парафиновый воск мягкое твердое вещество, которое отделяют от смазочного масла после перегонки мазута в вакууме.Битум жидкость, которая остается после перегонки мазута в вакууме.

Это деготь, черное, полутвердое при температуре 20С вещество. Главный недостаток перегонки нефти малый выход бензина не более 20. Его выход можно увеличить с помощью крекинга и риформинга. Крекинг это реакция, при которой разрываются длинные цепи алканов и образуются более легкие алканы и алкены.Риформингом называется процесс облагораживания бензина, в котором бензин получается из легких фракций путем разрыва прямой цепи молекул алканов и преобразования их в молекулы с разветвленными цепями.

Крекинг проводится при высокой температуре термический крекинг или в присутствии катализатора каталитический крекинг. Бензин, полученный с помощью каталитического крекинга, обладает большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержится большое количество разветвленных углеводородов. Такой бензин более устойчив при хранении. Качество бензина определяется по его октановому числу.Оно изменяется от 0 до 100 и увеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинец . При температуре 700С и выше происходит пиролиз нефти разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные этилен, ацетилен и ароматические толуол, бензол и др. углеводороды.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов.Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо нефтяной кокс, смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и т.д. Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли.

Методический комментарий

Ключевыми словами для решения данной задачи являются: нефть, состав нефти, химические свойства, перегонка нефти, крекинг нефти, применение нефтепродуктов.

Решая данную задачу, ученикам необходимо ответить на следующие вопросы:

  1. Состав нефти

  2. Физические свойства нефти

  3. Нефтяные месторождения

  4. Химические свойства нефти

  5. Способы переработки нефти

  6. Применение нефтепродуктов

  7. Защита окружающей среды во время добычи и переработки нефти.

В результате решения задачи у учащихся формируются знания о составе, свойствах и способах переработки нефти, о практическом использовании нефтепродуктов и проблемах защиты окружающей среды при переработке нефти.

 

infourok.ru

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

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 miк 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.

dereksiz.org

Задачи по химии нефти и газа [DOC]

ПНИПУ, Пермь/Россия, 2014, 25.Контрольная по химии нефти и газа, вариант №6, преподаватель Федотов К.В.Задачи:1) Найти: массовый, мольный и объемный составы смеси по заданным массам компонентов смеси2) Газовая смесь находится при следующих условиях давление Р = 6,0 атм, температура Т = 155 °С. Компоненты газовой смеси при этих условиях имеют следующий объем м3: азот 100, углекислый газ 300, сероводород 225, метан 1250, этан 1600, пропан 3750, изо-бутан 3250 и н-бутан2250. Найти: общую массу смеси, массовый и мольный состав смеси.3) Найти среднюю молекулярную массу нефтяных фракций по их физическим характеристикам; начало кипения н.к. °С, конец кипения к.к. °С, характеристический фактор К, абсолютная плотность при 20 °С р кг/м3. Фракция А н.к. = 150, к.к. = 190, К = 11,0; фракция В н.к. = 470, к.к. =420. К = 12,0; фракция С ρ = 765; фракция D ρ = 895. Определить среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются: в мольном соотношении A/B/C/D как 6/7/5/3; в массовом соотношении A/B/C/D как 5/3/8/4; в объемном соотношении A/B/C/D как 2/5/6/4.4) По физическим характеристикам нефтяных фракций: фракция А °АР1 = 58,5; фракция В °АР1 = 25; фракция С ρ = 755 кг/м3; фракция D ρ = 890 кг/м3. Найти среднюю молекулярную массу смеси этих фракций, плотность смеси при температуре 20 °С и плотность смеси при температуре t = 80 °С, если они смешиваются: в объемном соотношении A/B/C/D как 1/4/7/9; в массовом соотношении A/B/C/D как 7/9/1/3; в мольном соотношении A/B/C/D как 1/4/9/7.5) Найти абсолютную и относительную плотность газа при нормальных условиях (t = 0°С, Р = 1 атм), а также плотность этого газа при температуре t = 150°С и давлении Р = 0,9 МПа. Состав газа мас.% следующий: азот 3, углекислый газ 2, сероводород 1, метан 35, этан14. пропан 13, изо-бутан 9, н-бутан 12, н-пентан 116) Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 148 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении Р = 5,2 атм.? Расчет провести по методу Ашворта. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.7) Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 8,8 атм. имеет среднюю температуру кипения 363 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при атмосферном давлении ? Расчет провести по методу Ашворта. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.8) зкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 175 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении Р = 0,9 МПа? Расчет провести по методу Максвелла. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.9) Узкая нефтяная фракция при давлении Р = 0,65 МПа имеет среднюю температуру кипения 390 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при атмосферном давлении ? Расчет провести по методу Максвелла. Найти молекулярную массу и абсолютную плотность фракции.10) Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет среднюю температуру кипения 127 °С. Какую среднюю температуру кипения будет иметь эта фракция при давлении 7000 мм рт. ст.? Для решения использовать график Кокса. Также по номограмме решите задачи № 6, 7, 8, 9 сравните получившиеся результаты11) Узкая нефтяная фракция при остаточном давлении 0,5 мм рт. ст. имеет среднюю температуру кипения 170 °С. Какова средняя температура кипения данной фракции при атмосферном давлении? Для решения использовать номограмму UOP.12) Фракция А при температуре 10 °С имеет вязкость 400 мм2/с, а при температуре 90°С ее вязкость 60 мм2/с. Фракция В при температуре 10 °С имеет вязкость 180 мм2/с, а при температуре 90 °С ее вязкость 12,5 мм2/с. Найти вязкости этих фракций при температурах 0 °С, 40 °С и 110 °С. Для решения использовать номограмму Семенидо.13) Для нефтяных фракций А и В из задания 12 определить номограммы Молина-Гурвича:- вязкость смеси этих фракций при температуре 20 °С, если они смешиваются в количестве 20 об.% фракций А и 80 об.% фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна 181 мм2/с;- вязкость смеси этих фракций при температуре 50 °С, если они смешиваются в количестве 40 об% фракций А и 60 об.% фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна 98 мм2/с;вязкость смеси этих фракций при температуре 100 °С, если они смешиваются в количестве 70 об. % фракций А и 30 об% фракций В; при той же температуре найти состав смеси этих фракций при котором вязкость смеси будет равна 16 мм2/с.14) Классифицируйте пластовую воду по классификациям Пальмера и Сулина изобразите ее солевой состав на колонке Роджерса. Если содержание ионов воде в мг/л составляет: хлор иона 2500; сульфат иона 4500; гидрокарбонат иона 19000; иона кальция 1200; иона магния 2500; иона калия 500 и иона натрия 447415) Классифицируйте пластовую воду по классификациям Пальмера и Сулина изобразите ее солевой состав на колонке Роджерса. Если содержание ионов воде в мг/л составляет: хлор иона 9000; сульфат иона 5500; гидрокарбонат иона 12500; иона кальция 3800; иона магния 2200; иона калия 700 и иона натрия 4180

www.twirpx.com

Выш. шк., 1989. // Библиотека технической литературы

Приведены задачи по курсам «Химия и технология нефти и газа» и «Природные и искусственные газы», объясняющие процессы первичной и деструктивной переработки нефти и газа, теплообмена, горения, разделения неоднородных систем и др. Даны краткие обзоры методов расчета, а также справочные материалы, отражающие основные характеристики и параметры состояния газообразных и жидких углеводородов и нефтяных фракций.

Может служить справочным руководством для учащихся химико-технологических специальностей, инженерно-технических работников нефтегазоперерабатывающих заводов.

Размер: 1,96 МбФормат: djvuСкачать книгу с depositfiles.comСкачать книгу с narod.ruНе работает ссылка? Напишите об этом в комментарии.

Оглавление:

Предисловие

Глава 1. Расчет физико-химических свойств и состава нефти и нефтепродуктов.1.1. Компонентный состав. Средняя температура кипения. Характеризующий фактор.Задачи.1.2. Плотность. Молярная масса.Задачи.1.3. давление насыщенных паров. Критические и приведенные параметры. Фугитивность.Задачи.1.4. Вязкость.Задачи.1.5. Тепловые свойства.Задачи

Глава 2. Расчет физико-химических свойств и состава углеводородных газов.2.1. Особенности расчета физико-химических свойств газовых смесей.Плотность газов.Задачи.2.2. Критические и приведенные параметры газов. Вязкость газовых смесей.Задачи.2.3. Тепловые свойства газов.Задачи.2.4. Сжиженные углеводородные газы.Задачи.

Глава 3. Расчет ректификационных колонн установок первичной переработки нефти.3.1. Технологические параметры работы ректификационных колонн. Построение кривых однократного испарения.Задачи3.2. Температурный режим ректификационных колоннЗадачи3.3. Материальный и тепловой балансы ректификационной колонныЗадачи3.4. Определение геометрических размеров ректификационных колонн.Задачи

Глава 4. Расчет реакционных устройств термических процессов.4.1. Термический крекинг и висбрекинг тяжелого нефтяного сырья.Задачи4.2. Коксование нефтяных остатковЗадачи

Глава 5. Расчет реакционных устройств каталитических процессов.5.1. Каталитический крекинг нефтяного сырья.Задачи.5.2. Каталитический риформинг бензиновых фракций.Задачи5.3. Гидрокрекинг и гидроочистка нефтяного дистиллятного сырья.ЗадачиГлава б. Расчет основных аппаратов установок по производству нефтяных масел.6.1. Селективная очистка масляных фракций.Задачи.6.2. Депарафинизация рафинатов селективной очистки.Задачи.6.3. Деасфальтизация нефтяных остатковЗадачи.

Приложения.Ответы на задачи.Литература.

techlib.org

Задачи по химии нефти теоретическая часть

ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ НЕФТИ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ1.1. 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.

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.

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.

^ 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 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.

^

Плотность. Для нефти или нефтепродукта плотность является важнейшей физической величиной, определяемой отношением массы вещества к его объему. В качестве единица плотности в СИ применяют килограмм на кубический метр (кг/м3) и дольные единицы. На практике чаще используют относительную плотность. Относительная плотность жидкого нефтепродукта  это безразмерная величина, представляющая собой отношение его истинной плотности к плотности дистиллированной воды, взятых при определенных температурах. При этом относительная плотность обозначается символом , где t1  температура воды, °С (К), t2  температура нефтепродукта, °С( К). В Советском Союзе стандартными приняты температуры: для воды 4°С, для нефтепродукта 20°С (). В США, Англии и некоторых других странах стандартные температуры для нефтепродукта и воды одинаковы  15,6°С ().

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. ПРИЛОЖЕНИЕ 1

В некоторые формулы, применяемые в практических расчетах нефтезаводских процессов, входит значение плотности . Пересчитать ее можно следующим образом:

(1.2)

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.

^ 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%.

^

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

Найти массовый и молярный состав смеси.2. Массовое содержание изо-октана в эталонной смеси – 70%, н-гептана – 30%. Определить молярные доли компонентов.3. Дана смесь двух бензиновых фракций самотлорской нефти, имеющих следующие характеристики:

Молярная масса, кг/кмоль Массовое содержание, %
Фракция 105-120°С 103 30
Фракция 120-140°С 112 70
Найти среднюю молярную температуру кипения смеси.4.Определите относительную плотность нефтепродукта , если у него

.^ 1. 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.2. 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.3. Имеется смесь двух нефтяных фракций:

Молярная масса, кг/кмоль Плотность , кг/м3 Молярная доля
Фракция 180-210°С 168 806 0,34
Фракция 210-230°С 182 833 0,66
Найти объемный состав и среднюю молярную температуру кипения смеси.
  1. Относительная плотность бензиновой фракции =0,7560. Какова относительная плотность этой фракции при 50С?

skachate.ru

СБОРНИК ЗАДАЧ п о ХИМИИ НЕФТИ

Documents войти Загрузить ×
  1. Естественные науки
  2. Физика
  3. Термодинамика
advertisement advertisement
Related documents
Лист гигиенической безопасности
О П Р О С Н Ы Й Л И С Т
АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
task_20621x
Об организации экспериментальных исследований учащихся 7
Грунинx
РЕНОВИР Рем40Т
Клеевой состав «Сармалеп Т» характеризуется повышенной прочностью, высокой адгезией к основанию.
Паспорт установки
А.А. Жинов, П.А. Милов ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ СМЕСЕВОГО
Муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников по химии
Прайс лист клиники Гранд (г. Сеул., Ю. Корея)

studydoc.ru