Расчет физических свойств нефтепродуктов. Практическая работа 1

Цель урока:
1. изучить основные физические свойства нефти и нефтепродуктов
2. освоить методы расчета нефти и нефтепродуктов
3. изучить значение основных физических свойств нефти.

Плотность
Это один из важнейших и широко употребляемых показате­лей качества нефтей и нефтепродуктов. Плотность определяется как масса единицы объема при определенной температуре и из­меряется в кг/м3, г/см3 или г/мл. На практике имеют дело чаще с безразмерной величиной — относительной плотностью.
Отно­сительной плотностью (рtстtопр) нефти или нефтепродукта называет­ся отношение их массы при температуре определения (tопр) к массе чистой воды при стандартной температуре (tст), взятой в том же объеме. В качестве стандартных температур для воды и нефтепродукта в США и Англии приняты tст = 15,6 °С (60 F), в других странах, в том числе и в России, приняты стандартная температура tст = +4°C, а температура определения tопр=20°С Относительная плотность обозначается р420.

Плотность
Для большинства нефтей и нефтяных фракций, особенно в небольших интервалах температур (от 0 до 50 °С) для нефтепродуктов, содержащих от­носительно небольшие количества твердых парафинов и арома­тических углеводородов, зависимость плотности от температуры имеет линейный характер, что выражается формулой
где t1, — начальная температура измерения, °С; t2 — конечная температура измерения, 0С; γ — температурная поправка измене­ния плотности на 1 °С при t2 - t1 = 1; р1 и р2 — плотность вещест­ва при температуре t1, и t2 соответственно.
Значение поправок для нефтепродуктов можно вычислить по формуле:

Если определение ведется при температуре t, то, пользуясь той же формулой, можно рассчитать p420:
Плотность
где p4t — плотность нефтепродукта при заданной температуре; p420— плотность нефтепродукта при стандартных температурах;

Характеризующий фактор
Это условный параметр, представляющий собой функцию плотности и средней молярной температуры кипения нефтепро­дукта (Тср.м, К), отражающий его химическую природу:
где К — характеризующий фактор; Тср.м — средняя молярная температура кипения нефтепродукта, К; р1515 — относительная плотность воды и нефтепродукта при температуре 15 °С.

Молекулярная масса
Нефть и нефтепродукты представляют собой смеси индиви­дуальных углеводородов и других соединений, поэтому они ха­рактеризуются средней молекулярной массой. Средняя молеку­лярная масса многих нефтей 250—300 кг/кмоль. Моле­кулярная масса тем больше, чем больше средняя температура кипения фракции.
Молекулярные массы фракций с одинаковыми пределами кипения, но выделенные из разных нефтей, близки между со­бой. Поэтому во многих случаях можно опреде­лять молекулярную массу по формуле Б. П. Воинова:
где Mср — молекулярная масса фракции; Тср.м — средняя моляр­ная температура кипения светлых нефтяных дистиллятов, опре­деляемая экспериментально и по специальным графикам, К.

Молекулярная масса
Молекулярная масса смеси нефтяных фракций рассчитыва­ется по правилу аддитивности (от лат. additivus — прибавляемый) исходя из известного их состава и молекулярных масс:
где xj xjm — мольная и массовая доля нефтяных фракций соот­ветственно; Mj — молекулярная масса одной фракции, кг/кмоль

Вязкость
Различают динамическую (μ), кинематическую (ν) и условную (ВУ) вязкости.
Условной вязкостью называется отношение времени истече­ния из вискозиметра 200 мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистилли­рованной воды при 20 °С. Условная вязкость — величина отно­сительная, безразмерная и выражается в условных градусах.

Вязкость
Динамическая вязкость зависит от физических свойств жид­кости. В нефтепереработке наиболее широко пользуются кине­матической вязкостью, численно равной отношению динамиче­ской вязкости нефтепродукта к его плотности v = μ/p. Единица измерения динамической вязкости — пуаз (П) или в СИ — Па • с, где с — время в секундах, Па — Паскаль (Па = н/м2, где н - Ньютон, м2 — сечение капилляра прибора). Соотношение между ними: 1П = 10-1Па - с. Единица измерения кинематиче­ской вязкости — стокc (Ст) или в СИ — м2/с. Соотношение ме­жду ними: 1 Ст= 10-4 м2/с. Между величинами условной (ВУ) и кинематической вязкости (ν) выведена следующая эмпирическая зависимость:
Для ν от 1 до 120 сСт

Вязкость
Для ν от 1 до 120 сСт
Для ν > 120 сСт
где t — температура испытания нефтепродукта, °С; ν, — кинема­тическая вязкость при температуре испытания нефтепродукта, сСт(1 сСт= 10-2Ст).

Задание
Необходимо в тетрадь записать основные понятия и расчетные формулы. Решить следующие задачи (смотреть презентацию). Для решения использовать расчетные формулы, записанные в теоретической части занятия, также можно использовать учебник – Сарданашвили А.Г. Примера и задачи по технологии переработки нефти и газа, - М.: Химия, 1980 г.: