Моисеев А.В._Расч. методы определения физ.-хим. св-в УВС, Н и НП. Расчетные методы определения физико химических свойств углеводородных систем, нефтей и нефтепродуктов
 Скачать 7.99 Mb.
|
|
881. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 60 – 95 о С и её паров при 100 о С и 2,65 ат, если 247 = кр t о С, 29 = кр P атм. 147 882. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 95 – 122 о С и её паров при 120 о С и 1,8 кгс/см 2 , если 280 = кр t о С, 5 , 25 = кр P атм. 883. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 108 – 140 о С и её паров при 140 о С и 1050 мм рт. ст., если 300 = кр t о С, 9 , 24 = кр P атм. 884. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 79 – 90 о С и её паров при 95 о С и 3,0 ат, если 260 = кр t о С, 5 , 28 = кр P атм. 885. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 90 – 104 о С и её паров при 100 о С и 2,2 кгс/см 2 , если 292 = кр t о С, 29 = кр P атм. 886. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 104 – 117 о С и её паров при 115 о С и 950 мм рт. ст., если 280 = кр t о С, 26 = кр P атм. 887. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 117 – 129 о С и её паров при 130 о С и 2,95 ат, если 300 = кр t о С, 8 , 24 = кр P атм. 888. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 70 – 88 о С и её паров при 90 о С и 2,4 кгс/см 2 , если 250 = кр t о С, 29 = кр P атм. 889. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 88 – 106 о С и её паров при 100 о С и 1000 мм рт. ст., если 275 = кр t о С, 5 , 26 = кр P атм. 890. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 106 – 122 о С и её паров при 120 о С и 2,6 ат, если 290 = кр t о С, 5 , 25 = кр P атм. 891. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 79 – 97 о С и её паров при 90 о С и 1,43 кгс/см 2 , если 260 = кр t о С, 27 = кр P атм. 892. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 97 – 115 о С и её паров при 100 о С и 900 мм рт. ст., если 278 = кр t о С, 5 , 26 = кр P атм. 893. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 115 – 130 о С и её паров при 130 о С и 1,9 ат, если 300 = кр t о С, 25 = кр P атм. 894. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 79 – 105 о С и её паров при 110 о С и 2,75 кгс/см 2 , если 270 = кр t о С, 5 , 27 = кр P атм. 895. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 105 – 125 о С и её паров при 120 о С и 860 мм рт. ст., если 280 = кр t о С, 26 = кр P атм. 896. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 95 – 120 о С и её паров при 120 о С и 2,0 ат, если 280 = кр t о С, 26 = кр P атм. 897. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 85 – 120 о С и её паров при 110 о С и 1,66 кгс/см 2 , если 275 = кр t о С, 27 = кр P атм. 898. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 62 – 140 о С и её паров при 150 о С и 1450 мм рт. ст., если 275 = кр t о С, 27 = кр P атм. 899. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 60 – 105 о С и её паров при 100 о С и 1,87 ат, если 250 = кр t о С, 5 , 28 = кр P атм. 900. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 85 – 105 о С и её паров при 100 о С и 2,0 кгс/см 2 , если 273 = кр t о С, 27 = кр P атм. 148 15. Критические параметры Критическое состояние – состояние вещества, при котором исчезает различие между его жидкой и газообразной фазами. Значения температуры, давления и объема при таком состоянии называются критическими. Критические параметры связаны соотношением кр кр кр кр z T V P = . (15.1) Критические параметры некоторых веществ указаны в таблице Критические параметры некоторых веществ Таблица 15.1 Вещество кр t , о С кр P , атм кр V , мл/моль Метан СН 4 -82,1 45,8 99,0 Ацетилен С 2 Н 2 36,0 61,6 113 Этилен С 2 Н 4 97,0 50,8 124 Этан С 2 Н 6 32,3 48,2 148 Пропилен С 3 Н 6 91,8 45,6 181 Пропан С 3 Н 8 96,8 42,0 200 Бутен-1 С 4 Н 8 146,4 39,7 240 Бутен-2 С 4 Н 8 157,0 41,0 236 н-Бутан С 4 Н 10 152,0 36,0 255 Изобутан С 4 Н 10 134,9 36,0 263 Амилен С 5 Н 10 201,3 40,4 - Циклопентан С 5 Н 10 238,6 44,6 260 н-Пентан С 5 Н 12 198,0 33,3 311 Изопентан С 5 Н 12 187,8 32,9 308 Неопентан С 5 Н 12 160,6 31,57 303 Бензол С 6 Н 6 288,5 48,6 260 Циклогексан С 6 Н 12 280,0 40,0 308 н-Гексан С 6 Н 14 234,7 29,9 368 Толуол С 7 Н 8 320,8 41,6 320 н-Гептан С 7 Н 16 267,0 27,0 426 н-Октан С 8 Н 18 296,7 24,6 490 Вода Н 2 О 374,2 218,5 56 15.1.Критическая температура Критическая температура чистого вещества – максимальная темпе- ратура, при которой жидкая и паровая фаза могут существовать в равнове- сии. Для нормальных алканов с числом атомов углерода не более 5 крити- ческая температура определяется по уравнению Гульдберга-Гюи кип кр T T 667 , 1 = , (15.2) 149 где кип T - нормальная температура кипения. Для соединений, нормальная температура кипения которых не превы- шает -38 о С, имеется уравнение 2 7 , 1 - = кип кр T T . (15.3) Для углеводородов, нормальная температура кипения которых лежит в диапазоне от -38 до 327 о С, можно использовать уравнения: - для алканов и алкенов 159 027 , 1 + = кип кр T T , (15.4) - для аренов и циклоалканов ( ) 93 383 , 0 66 41 , 1 - - + = кип кип кр T b T T , (15.5) где b - отношение числа атомов углерода, находящихся вне кольца, к об- щему числу атомов углерода. Критическую температуру всех углеводородов за исключением арома- тических можно найти по уравнению Паркера и Макки 146 05 , 1 + = кип кр T T . (15.6) Для ароматических углеводородов предложено уравнение 208 + = кип кр T T . (15.7) Критическую температуру углеводородов и нефтяных фракций вычис- ляют также по уравнению Итона и Портера 2 00049 , 0 97 , 0 355 a a T кр - + = , (15.8) где ( ) 15 15 132 8 , 1 d t a мол ср + = . (15.9) Предложено также уравнение Максвелла ( ) 214 , 1 lg 634 , 0 150 lg + = + кип кр T T . (15.10) Для углеводородов справедливо уравнение Гетеса и Тодоса 03 , 1 47 , 1 кип кр T T = . (15.11) Критическая температура нормальных парафиновых углеводородов определяется по уравнению ( ) 343 lg 34 , 101 lg 83 , 101 2 - + = M M T кр . (15.12) Связь между критической температурой и поверхностным натяжением имеет вид ( ) 3 2 6 2 , 21 ÷÷ ø ö çç è æ = - - T T кр M T T r s , (15.13) где T s и T r - поверхностное натяжение и плотность при температуре Т. 150 Критическая температура смеси углеводородов определяется по урав- нению Страуса å = = n i i кр i кр T x T 1 . (15.14) Приближенно критические температуры нефтяных фракций и газов можно найти по графикам, представленным на рисунках 15.1 и 15.2. Рисунок 15.1 – График для определения критической температуры га- зов Рисунок 15.2 – График для определения критической температуры нефтяных фракций 15.2. Критическое давление Критическое давление – давление, при котором вещество ещё может находиться в жидкой фазе при критической температуре; давление насыщен- ного пара при критической температуре. Критическое давление (Па) рассчитывается по уравнению Льюиса 151 M T K P кр кр 5 10 = , (15.15) где K - коэффициент, принимаемый по таблице 15.2, а для нефтяных фрак- ций – вычисляемый по формуле 60 855 , 0 53 , 5 10 70 t t K - + = , (15.16) где 70 t , 10 t - температуры 70 и 10 % отгона по кривой ИТК, о С. Значение константы К в уравнении Льюиса Таблица 15.2 Углеводород или нефтепродукт К Углеводород или нефтепродукт К н-Алканы (С 4 и тя- желее) 5,06 Арены 6,5 – 7,0 изо-Алканы 5,1 – 5,3 Арены без боковых цепей 6,22 Циклоалканы 6,0 Нефтепродукты прямой перегонки 6,3 – 6,4 Критическое давление нормальных алканов можно найти по уравне- нию Теличеева и Татевского ( ) кр кр T P 008 , 0 022 , 7 10 6 - = . (15.17) Критическое давление углеводородов С 2 – С 5 достаточно точно рассчи- тывается по уравнению Фроста ( ) [ ] 095 , 0 300 2 , 49 10 5 × - - = кр кр T P . (15.18) Графическая зависимость между молекулярной массой газа и его кри- тическим давлением приведено на рисунке 15.3. Критические температуру и давление нефтяных фракций можно опре- делить по графику, изображенному на рисунке 15.4. Рисунок 15.3 – График для определения критического давления газов 152 Рисунок 15.4 – График для определения критических температур и давлений нефтепродуктов разной плотности Рисунок 15.5 – Зависимость критического давления нефтяных фракций от средней мольной температуры кипения и критической температуры 153 Рисунок 15.6 – Зависимость критических констант от средней мольной температуры кипения и средней молекулярной массы нефтяной фракции 15.3. Критический объем Критический объем – объем, который занимает вещество при критиче- ских давлении и температуре. Критический объем вещества (м 3 /кмоль) зависит от его критической температуры и давления ÷ ÷ ø ö ç ç è æ + = - 8 208 10 3 кр кр кр P T V . (15.19) Для нормальных парафиновых углеводородов существует зависимость критического объема от молекулярной массы M V кр 0043 , 0 = 15.4. Псевдокритические параметры Понятие о псевдокритических параметрах (температуре, давлении, обеме) введено для того, чтобы получить возможность применять для смесей данные о сжимаемости индивидуальных углеводородов. Пседокритические параметры предложены для определения приведен- ных величин смесей с тем, чтобы соответствующие значения приведенных величин чистых компонентов могли быть использованы для определения свойств смесей. Псевдокритическая температура смеси есть функция средней мольной температуры кипения, а истинная критическая температура смеси – функция средней массовой температуры кипения. 154 Псевдокритическая температура нефтяной фракции может быть прянта равной критической температуре углеводорода, температура кипения кото- рого равна средней мольной температуре кипения фракции. Псевдокритическая температура и давление газовых смесей, средняя мольная масса которых от 16 до 26, рассчитываются по формулам 5 , 105 4 , 5 + = M T кр пс , (15.20) ( ) M P кр пс 145 , 0 50 10 5 - = . (15.21) Псевдокритическое давление природных газовых смесей определяется по уравнению ( ) M P кр пс 07 , 2 710 10 6895 5 - × = . (15.22) Рисунок 15.7 – График для определения псевдокритических параметров нефтяных фракций с различным характеризующим фактором 15.5. Приведенные параметры Приведенные параметры вычисляются по формулам кр пр T T T = , (15.23) кр пр P P P = . (15.24) Пример 15.1. Определить критическуе температуру узкой нефтяной фракции, имеющей 138 = мол ср t о С и 8000 , 0 15 15 = d 155 Решение. Для расчета критической температуры по уравнению Итона и Портера (15.8) вычислим вспомогательную величину по уравнению (15.9): ( ) ( ) 32 , 304 8000 , 0 132 138 8 , 1 132 8 , 1 15 15 = × + × = + = d t a мол ср Тогда критическая температура (К): 8 , 604 32 , 304 00049 , 0 32 , 304 97 , 0 355 00049 , 0 97 , 0 355 2 2 = = × - × + = - + = a a T кр По уравнению Максвелла (15.10): ( ) 3 , 593 10 150 10 214 , 1 273 138 lg 634 , 0 214 , 1 lg 634 , 0 = = - = + + + кип T кр T К. По графику, представленному на рисунке 15.2: 331 » кр t о С. По графику, представленному на рисунке 15.4: 325 » кр t о С. Пример 15.2. Для условий Примера 15.1 определить критическое дав- ление. Решение. Вычислим молекулярную массу фракции по формуле Войно- ва (2.2): 120 138 001 , 0 138 3 , 0 60 001 , 0 3 , 0 60 2 2 = × + × + = = + + = мол ср мол ср t t M По уравнению Льюиса (15.15), принимая коэффициент 3 , 6 = K по таб- лице 15.2: 17 , 3 120 604 10 3 , 6 10 5 5 = × × = = M T K P кр кр МПа. Воспользуемся графиком, представленным на рисунке 15.4: 1 , 3 = кр P МПа. Задачи для самостоятельного решения 901. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С мортымьинской нефти Ю-II (см. условие задачи 406), имею- щей плотность 7473 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными спо- собами. 902. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С тасбулатской нефти X горизонта (см. условие задачи 402), имеющей плотность 7636 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способами. 156 903. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С каратюбинской нефти нижнетриасового горизонта (см. усло- вие задачи 397), имеющей плотность 7858 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способами. 904. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С тевлинской нефти (см. условие задачи 408), имеющей плот- ность 7552 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способами. 905. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С каркатеевской нефти (см. условие задачи 411), имеющей плот- ность 7522 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способами. 906. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С газлинской нефти (см. условие задачи 391), имеющей плот- ность 7804 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способами. 907. Определить критические температуру и давление для фракции 70 – 200 о С минчимкинской нефти (см. условие задачи 409), имеющей плотность 7418 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способа- ми. 908. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С караулбазарской нефти (см. условие задачи 393), имеющей плотность 7594 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способа- ми. 909. Определить критические температуру и давление для фракции 28 – 200 о С кыдыланьинской нефти (см. условие задачи 420), имеющей плотность 7967 , 0 20 4 = d . Задачу решить всеми возможными способа- ми. |