Задание для установки ОХТ. Задачи и упражнения
![]()
|
![]() Дайте определение: Нефть – это горючая маслянистая жидкость, являющая смесью низко- и высокомолекулярных углеводородных и не углеводородных компонентов. Количественный и качественный состав указанных компонентов существенным образом влияет на свойства нефти, на качество полученных нефтепродуктов, а также определяет направление переработки нефти. Назовите общепринятые фракции нефти, приведите интервалы температуры (°С), при которых они выкипают, опишите области их применения
Перечислите основные элементы, входящие в состав нефти, определите их примерное процентное содержание, перечислите соединения, в составе которых они находятся в нефти.
Заполните пустые клетки в схеме классификации углеводородов. (Обратите внимание на подсказки в виде общих формул классов органических соединений). ![]() Какие свойства нефти определяют: Алканы – предельные (алифатические) углеводороды, состав которых выражается формулой CnH2n+2. Физические свойства: в нормальных условиях – С1-С4 – газы, С5-С17 – жидкости, а углеводороды с количеством атомов углерода больше 18 – твердые вещества. С ростом цепи повышается температура кипения и плавления. Разветвленные алканы имеют более низкие температуры кипения, чем нормальные. Алканынерастворимы в воде, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях. Легко смешиваются друг с другом. Химические свойства: В нормальных условиях алканы – химически инертные соединения, они не реагируют с концентрированной серной и азотной кислотой, с концентрированной щелочью, с перманганатом калия. Устойчивость объясняется прочностью связей и их не полярностью. Соединения не склонны к реакциях разрыва связи (реакция присоединения), для них свойственно замещение. Изоалканы – по сравнению с нормальными изомерами имеют пониженную плотность и более низкую температуру кипения. В нефтях они концентрируются главным образом в низких и средних фракциях. Физические свойства: основная масса их представлена с одной короткой боковой цепью и несколькими регулярно чередующимися метальными радикалами в цепи (изопреноидными углеводородами. Химические свойства: изоалканы окисляются легче соответствующих н-алканов, поэтому при химическом окислении нефти количество изоалканов сокращается. При биодеградации же нефтей, наоборот, изоалканы труднее н-алканов подвергаются воздействию микроорганизмов, поэтому геохимический показатель и-алканы/н-алканы в таких нефтях достаточно высок. Повышенные значения этого показателя в нефтях являются показателем невысокого уровня зрелости этой нефти. Непредельные ациклические углеводороды – Физические свойства: алкены мало отличаются от алканов. Низшие гомологи С2 – С4 – газы; С5 – С17 – жидкости; высшие гомологи – твёрдые вещества. В воде алкены нерастворимы, хорошо растворимы в органических растворителях. Химические свойства: определяются наличием двойной связи в этиленовых углеводородах – это реакции электрофильного присоединения, окисления и полимеризации, сопровождающиеся разрывом π-связи. Ароматические углеводороды (арены) – это производные бензола, имеющие общую химическую формулу СnH2n-6 и содержащие устойчивую циклическую группировку (бензольное кольцо). Физические свойства: низшие члены гомологического ряда бензола – бесцветные жидкости, нерастворимые в воде, но хорошо – во многих органических растворителях. Горят ярким коптящим пламенем. С повышением молекулярной массы увеличивается температура кипения и снижается температура плавления. Химические свойства: из химических свойств аренов следует особенно отметить реакции замещения, а также некоторые реакции присоединения, протекающие в особых условиях, и реакции окисления. Однако при химических реакциях бензольное кольцо не разрушается. Серосодержащие соединения – Физические свойства: сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций. Химические свойства: атом серы, имея незавершенный внешний энергетический уровень, может присоединять два электрона и проявлять степень окисления -2. При отдаче или оттягивании электронов к атому более электроотрицательного элемента степень окисления серы может быть +2, +4 и +6. Сера при сгорании на воздухе или в кислороде образуется оксид серы (IV) SO2 и частично оксид серы(VI) SO3. При нагревании непосредственно соединяется с водородом, галогенами (кроме иода), фосфором, углем, а также со всеми металлами, кроме золота, платины и иридия. Азотсодержащие соединения______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Хлористые соли_________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Определите шифр нефти в соответствии с технической классификацией с содержанием серы 1,15% (масс.), плотностью при 20 °С 860,0 кг/м3, концентрацией хлористых солей 120 мг/дм3, содержанием воды 0,40% (масс.), с содержанием сероводорода менее 20 ppm____________________________________ Определите шифр нефти в соответствии с технической классификацией с содержанием серы 0,5%, плотностью при 20 °C – 860,0 кг/м3, концентрацией хлористых солей 90 мг/ дм3, массовой доли воды 0,40% , при отсутствии сероводорода___________________________________________________ Смесь нефтяных остатков (гудрон. крекинг-остаток. крекинг-остаток утяжеленный. экстракт селективной очистки масел). являющая сырьем процесса замедленного коксования. имеет следующие характеристики: массу G кг/ч; среднюю молекулярную массу М кг/кмоль. плотность при 20 °С ρ кг/м3. Найти: массовый, мольный и объемный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Ответ представить в виде таблицы.
Варианты к задаче 8 (варианты распределить в алфавитном порядке)
Решение В практических расчетах состав многокомпонентной смеси выражается в долях или процентах. Соотношение между долями и процентами. 1:100. Массовая доля компонента представляет собой отношение его массы mi к массе смеси m: ![]() Очевидно, что mi m ![]() Молярная доля xi’ компонента выражается отношением числа молей Ni этого компонента к общему числу молей N смеси: ![]() Пересчет массового состава в молярный и обратный пересчет осуществляются по формулам: ![]() ![]() где Mi - молярная масса компонента, кг/кмоль. Объемная доля γi компонента есть отношение его объема Vi к объему всей смеси V: ![]() Для пересчета объемного состава в массовый и обратно необходимо знать плотность каждого компонента: ![]() ![]() где ρi - молярная масса компонента, кг/м3 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 решения задачи 8 Дано:
Решение: I шаг Найдем сумму масс всех компонентов по формуле: mi m где mi – масса компонента, кг; m – масса смеси, кг; mi 9950 + 6120 + 11780 + 9650 = 37500 кг II шаг Найдем массовую долю компонента в процентах массовых по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Очевидно что: ![]() III шаг Найдем число моль для каждого компонента по формуле: ![]() где Ni – число моль компонента, кмоль; mi – масса компонента, кг; Mi – молярная масса компонента, кг/кмоль; ![]() ![]() ![]() ![]() Найдем общее число моль смеси по формуле: ![]() N = 16.893 + 10 + 18.3204 + 21.8821 = 67.0955 (кмоль) IV шаг Найдем мольный процент каждого компонента по формуле: ![]() где xi` – мольный процент компонента, %мол,; Ni – число моль компонента, кмоль; N – число моль смеси, кмоль; ![]() ![]() ![]() ![]() Очевидно что ![]() ![]() V шаг Найдем объем каждого компонента по формуле: ![]() где Vi – объем компонента, м3; mi – масса компонента, кг; ρi – плотность компонента, кг/м3; ![]() ![]() ![]() ![]() Найдем объем всей смеси по формуле: ![]() V = 9.9799 + 6.0774 + 11.6981 + 10.1366 = 37.892 (м3) VI шаг Найдем объемный процент каждого компонента по формуле: ![]() где xVi – объемный процент каждого компонента, %об.; Vi – объем каждого каомпонента, м3; V – объем всей смеси, м3; ![]() ![]() ![]() ![]() Очевидно что ![]() ![]() |