Как найти температуру среднюю при фракциях кипения

Таблица
1.3 – Содержание узких фракций в
пономаревской нефти

Номер фракции	Пределы выкипания	Выход, % масс. на нефть
суммарный	отдельной фракции
0	до 28 °С	1,9	—
1	нк-60*	5,0	5,0
2	60-100	10,4	5,4
3	100-150	18,0	7,6
4	150-200	26,8	8,8
5	200-250	36,6	9,8
6	250-300	46,2	9,6
7	300-350	55,5	9,3
8	350-400	63,8	8,3
9	400-450	70,0	6,2
10	450-500	76,2	6,2
11	500 +	100	23,8
* в том числе и газ

Таблица
1.4 – Содержание узких фракций в
тархановской нефти

Номер фракции	Пределы выкипания	Выход, % масс. на нефть
суммарный	отдельной фракции
1	2	3	4
0	до 28 °С	0	—
1	нк-60*	1,5	1,5
2	60-100	5,0	3,5
3	100-150	10,2	5,2
4	150-200	16,0	5,8
5	200-250	22,4	6,4
6	250-300	29,6	7,2
7	300-350	37,0	7,4

Продолжение таблицы 1.4

1	2	3	4
8	350-400	44,5	7,5
9	400-450	51,5	7,0
10	450-500	56,3	4,8
11	500+	100	43,7
* в том числе и газ

Содержание фракций в % масс.
(а_см)
в смеси нефтей рассчитывается по формуле:

а_см =
а₁ ∙
в₁ +
а₂ ∙
в₂ ,

где а₁,
а₂ –
содержание одноименных фракций в каждой
нефти, % масс.;

в₁,
в₂ –
массовая доля нефтей в смеси.

Содержание газа в смеси:

1,9 ∙ 0,6 + 0,0 ∙ 0,4 = 1,14 %
масс.

Содержание фракции нк-60 °С
в смеси:

5,0 ∙ 0,6 + 1,5 ∙ 0,4 = 3,6 %
масс.

Содержание фракции 60-100 °С
в смеси:

5,4 ∙ 0,6 + 3,5 ∙ 0,4 = 4,64 % масс.

Содержание фракции 100-150 °С
в смеси:

7,6 ∙ 0,6 + 5,2 ∙ 0,4 = 6,64 % масс.

Содержание фракции 150-200 °С
в смеси:

8,8 ∙ 0,6 + 5,8 ∙ 0,4 = 7,6 % масс.

Содержание фракции 200-250 °С
в смеси:

9,8 ∙ 0,6 + 6,4 ∙ 0,4 = 8,44 % масс.

Содержание фракции 250-300 °С
в смеси:

9,6 ∙ 0,6 + 7,2 ∙ 0,4 = 8,64 % масс.

Содержание фракции 300-350 °С
в смеси:

9,3 ∙ 0,6 + 7,4 ∙ 0,4 = 8,54 % масс.

Содержание фракции 350-400
°С
в смеси:

8,3 ∙ 0,6 + 7,5 ∙ 0,4 = 7,98 % масс.

Содержание фракции 400-450 °С
в смеси:

6,2 ∙ 0,6 + 7,0 ∙ 0,4 = 6,52 % масс.

Содержание фракции 450-500 °С
в смеси:

6,2 ∙ 0,6 + 4,8 ∙ 0,4 = 5,64 % масс.

Содержание фракции 500 °С+
в смеси:

23,8 ∙ 0,6 + 43,7 ∙ 0,4 = 31,76 % масс.

Содержание узких фракций в
смеси нефтей приведено в таблице 1.5.
Кроме того, рассчитываются значения
средних ординат для каждой фракции,
которые понадобятся в дальнейшем для
построения кривых плотностей и молярных
масс.

Средние ординаты фракций
рассчитываются по формуле:

^{Хср = (ао + а}_Ʃ^{)
/ 2,}

^{где ао,а}_Ʃ
^{– суммарные
выходы, соответствующие началу кипения
и концу} кипения каждой
фракции.

Расчет и значения средних
ординат приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 – Содержание узких
фракций в смеси нефтей

Номер фракции	Пределы выкипания				Суммарный выход	Средняя ордината фракций Хср
1	2	3	4	5	6	7
0	до 28 °С	1,9	0	1,14	—	—
1	нк-60*	5,0	1,5	3,6	3,6	(0+3,6)/2=1,8
2	60-100	5,4	3,5	4,64	8,24	(3,6+8,24)/2=5,92
3	100-150	7,6	5,2	6,64	14,88	(8,24+14,88)/2=11,56
4	150-200	8,8	5,8	7,6	22,48	(14,88+22,48)/2=18,68
5	200-250	9,8	6,4	8,44	30,92	(22,48+30,92)/2=26,7
6	250-300	9,6	7,2	8,64	39,56	(30,92+39,56)/2=35,24
7	300-350	9,3	7,4	8,54	48,1	(39,56+48,1)/2=43,83
8	350-400	8,3	7,5	7,98	56,08	(48,1+56,08)/2=52,09
9	400-450	6,2	7,0	6,52	62,6	(56,08+62,6)/2=59,34

Продолжение таблицы 1.5

1	2	3	4	5	6	7
10	450-500	6,2	4,8	5,64	68,24	(62,6+68,24)/2=65,42
11	500+	23,8	43,7	31,76	100	(68,24+100)/2=84,12
*в том числе и газ

Рисунок 1.1 – К расчету средней
температуры кипения остатка

Среднюю температуру
кипения остатка (t_oст)
можно рассчитать,
используя
подобные треугольники
ABC и
ADE.

Для данного случая AB
= 68,24 – 62,6 = 5,64; AD = 84,12 –
62,6 = 21,52

отсюда 5,64 ⋅
х = (21,52 – 5,64) ⋅
50, х = 141.

t_ост.=
500 + х = 500 + 141 = 641 °С

Рисунок 1.2 – К расчету начала
кипения смеси нефтей

Начало кипения смеси нефтей
определяется пересечением луча,
проведенного через точки [1,14 %; 28 °С]
и [3,6 %; 60 °С]
с осью ординат.

Начало кипения нефти (t_нк)
можно рассчитать, используя подобные
треугольники ABC и ADE.

Для
нашего
случая AC
= 1,14
(выход
газа);
AE = 3,6 (см.
таблицу 1.5);

BC = x; DE
= x
+ (60 – 28)
= x
+ 32.

отсюда 1,14 ⋅
х + 1,14 ⋅
32 = 3,6 ⋅
х;

х =
= 15

t_нк =
28 – х = 28 – 15 = 13 °С

Среднюю
температуру кипения фракции находим
как среднее арифметическое:

t_ср
=
(t_нк
+
t_кк)
/ 2,

где t_нк
и t_кк
–
температура начала и конца кипения
фракции соответственно.

Средняя
температура кипения фракции нк-60
°С:

t_ср1
=
(13 + 60) / 2 = 37 °С

Средняя
температура кипения фракции 60-100
°С:

t_ср2
=
(60 + 100) / 2 = 80 °С

Средняя
температура кипения фракции 100-150
°С:

t_ср3
=
(100 + 150) / 2 = 125 °С

Средняя
температура кипения фракции 150-200
°С:

t_ср4
=
(150 + 200) / 2 = 175 °С

Средняя
температура кипения фракции 200-250
°С:

t_ср5
=
(200 + 250) / 2 = 225 °С

Средняя
температура кипения фракции 250-300
°С:

t_ср6
=
(250 + 300) / 2 = 275 °С

Средняя
температура кипения фракции 300-350
°С:

t_ср7
=
(300 + 350) / 2 = 325 °С

Средняя
температура кипения фракции 350-400
°С:

t_ср8
=
(350 + 400) / 2 = 375 °С

Средняя
температура кипения фракции 400-450
°С:

t_ср9
=
(400 + 450) / 2 = 425 °С

Средняя
температура кипения фракции 450-500
°С:

t_ср10
=
(450 + 500) / 2 = 475 °С

По формуле Воинова рассчитываются
значения молярной массы фракций:

М_i
= 60 + 0,3 ⋅

+ 0,001⋅,

где

– средняя температура кипения фракции.

Молярная масса фракции нк-60
°С:

М₁ =
60 + 0,3 ⋅
37 + 0,001 ⋅
37²
= 72 кг/кмоль

Молярная масса фракции 60-100
°С:

М₂ =
60 + 0,3 ⋅
80 + 0,001 ⋅
80² =
90 кг/кмоль

Молярная масса фракции 100-150
°С:

М₃ =
60 + 0,3 ⋅
125 + 0,001 ⋅
125²
= 113 кг/кмоль

Молярная масса фракции 150-200
°С:

М₄ =
60 + 0,3 ⋅
175 + 0,001 ⋅
175²
= 143 кг/кмоль

Молярная масса фракции 200-250
°С:

М₅ =
60 + 0,3 ⋅
225 + 0,001 ⋅
225²
= 178 кг/кмоль

Молярная масса фракции 250-300
°С:

М₆ =
60 + 0,3 ⋅
275 + 0,001 ⋅
275²
= 218 кг/кмоль

Молярная масса фракции 300-350
°С:

М₇ =
60 + 0,3 ⋅
325 + 0,001 ⋅
325²
= 263 кг/кмоль

Молярная масса фракции 350-400
°С:

М₈ =
60 + 0,3 ⋅
375 + 0,001 ⋅
375²
= 313 кг/кмоль

Молярная масса фракции 400-450
°С:

М₉ =
60 + 0,3 ⋅
425 + 0,001 ⋅
425²
= 368 кг/кмоль

Молярная масса фракции 450-500
°С:

М₁₀ =
60 + 0,3 ⋅
475 + 0,001 ⋅
475²
= 428 кг/кмоль

Молярная масса фракции 500
°С+:

М₁₁ =
60 + 0,3 ⋅
641 + 0,001 ⋅
641²
= 663 кг/кмоль

Плотность
дистиллятных фракций (при атмосферно-вакуумной
перегонке нефти – это фракции, выкипающие
до 500 °С)
рассчитывается по формуле:

=
⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(Х_ср)^1/3),

где

– относительная плотность смеси нефтей;

= 0,6 ⋅
0,8416 + 0,4 ⋅
0,8795 = 0,8568

Х_ср –
средняя ордината фракций (см. таблицу
1.5).

Относительная плотность
фракции нк-60 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(1,8)^1/3)
= 0,622

Относительная плотность
фракции 60-100 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(5,92)^1/3)
= 0,683

Относительная плотность
фракции 100-150 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(11,56)^1/3)
= 0,730

Относительная плотность
фракции 150-200 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(18,68)^1/3)
= 0,770

Относительная плотность
фракции 200-250 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(26,7)^1/3)
= 0,804

Относительная плотность
фракции 250-300 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(35,24)^1/3)
= 0,834

Относительная плотность
фракции 300-350 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(43,83)^1/3)
= 0,860

Относительная плотность
фракции 350-400 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(52,09)^1/3)
= 0,881

Относительная плотность
фракции 400-450 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(59,34)^1/3)
= 0,898

Относительная плотность
фракции 450-500 °С:

= 0,8568 ⋅
(0,58 + 0,12 ⋅
(65,42)^1/3)
= 0,911

Для остатка перегонки плотность
рассчитывается по формуле:

ρ_ост =
⋅
[1 + 0,204 ⋅
(X_сум
/ 100)^0,8],

где X_сум
– суммарный отгон дистиллятов до
получения данного остатка (в нашем
случае это суммарный выход до 500 °С
= 68,24 %).

ρ_ост =
0,8568 ⋅
[1 + 0,204 ⋅
(68,24 / 100)^0,8]
= 0,986.

Все данные по характеристикам
узких фракций сводятся в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 – Характеристика
узких фракций смесей нефтей

Номер фракции	Пределы выкипания	Выход фракции аi,%	ti	i	Мi
1	2	3	4	5	6
0	до 28 °С	1,14	—	—	—
1	нк-60*	3,6	37	0,622	72
2	60-100	4,64	80	0,683	90

Соседние файлы в папке ФАСХУД

• #
• #
• #
• #
• #

  25.07.202062.46 Кб35с 70.xlsx

• #

Средняя объемная температура кипения узкой фракции
может быть взята как температура 50% ее отгона по ГОСТ или подсчитана по
формуле

,

где    t_н.к
и t_к.к — температура начала и конца
кипения узкой фракции, ⁰С.

Рис. 1.26 из Пособия

Р и с. 1.4. Определение коэффициента сжимаемости углеводородных паров

Р и с. 1.5.  График для определения критической
температуры t_кр

жидких нефтяных фракций в зависимости от их плотности

Р и с. 1.6.  График для определения критической
температуры

газов t_кр  в
зависимости от их молярной массы

В случае
широкой фракции среднюю объемную температуру определяют по формуле

 ,          (1.17)

где  t_10%,
t_20%,, …, t_90%
— температуры выкипания соответственно 10, 20, … , 90% об. нефтяной
фракции, ⁰С.

Коэффициент сжимаемости по рис. 1.4 может быть
определен, если известны псевдокритические параметры – температура (Т_пс.
кр.) и давление (Р_пс.кр.). Псевдокритические параметры находят
по рис. 1.7 в зависимости от молярной массы и характеризующего фактора.

Рис. 1.23. Пособия

Р и с. 1.7.  Определение псевдокритических температур
и давлений

нефтяных фракций

Молярную массу бензинов (катализатов) определяют по
формуле Крэга

Характеризующий фактор рассчитывают по формуле

К =
,

где  Т_ср.м – средняя
молярная температура кипения фракции, К.

Средняя
молярная температура кипения фракции может быть найдена по средней объемной
температуре кипения фракции

,

где  Dt – поправка
к t_ср. Поправку Dt определяют
по графику (рис.1.8) в зависимости от тангенса угла наклона кривой разгонки по
ГОСТ (ASTM), который находят из соотношения

tgÐГОСТ=,

где  tgÐ ГОСТ — тангенс угла наклона кривой разгонки
по ГОСТ;

t_10%  и t_90%  
— температуры отгона 10 и 90% по ГОСТ, ⁰С.

Рис. 1.3. Пособия

Р и с. 1.8. Зависимость поправки Dt от
тангенса угла наклона

кривой ГОСТ (ASTM)

Характеризующий фактор К позволяет судить о
химической природе нефтяной фракции: для парафиновых нефтепродуктов К=12,5-13,0
и для нафтено-ароматических К= 10,0-11,0.

Энтальпия
жидких нефтепродуктов может быть найдена по формуле

h = C_p × t,

где h    – 
энтальпия жидкого нефтепродукта, кДж/кг (кДж/кмоль);

C_p   – теплоемкость жидкого нефтепродукта при
температуре t, кДж/(кг×⁰С)
или кДж/(кмоль×⁰С);

t     –
температура нагрева нефтепродукта, ^.0С.

Энтальпия
жидких нефтепродуктов может  быть рассчитана по формуле

или

,

где   .

В табл. 1.1
приведены величины   для температур
в интервале от 0 до 500⁰С. Найденную по таблице в зависимости от
температуры величину a
умножают на   и получают
энтальпию жидкого нефтепродукта в кДж/кг.

Энтальпии
нефтяных жидкостей в интервале температур 0-550⁰С, зная плотность
нефтепродукта, можно определить по таблицам [5, с. 524; 6, с. 214; 7, с. 18].

Таблица 1.1

Значение величины  при различных

температурах при расчете энтальпии жидких
нефтепродуктов

Температура, 0С	a	Температура, 0С	a	Температура, 0С	a	Температура, 0С	a
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125	0,00 2,02 4,07 6,14 8,22 10,33 12,45 14,60 16,77 18,95 21,16 23,39 25,63 27,91 30,26 32,53 34,83 37,10 39,55 41,94 44,35 46,78 49,23 51,70 54,19 56,70	130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255	59,23 61,79 64,36 66,80 69,56 72,19 74,85 77,52 80,21 82,93 85,66 88,42 91,19 93,98 96,80 99,63 102,49 105,36 108,26 111,18 114,11 117,07 120,05 123,04 126,06 129,09	260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385	132,16 135,24 138,33 141,45 144,59 147,75 150,93 154,13 157,35 160,59 163,85 167,13 170,43 173,75 177,09 180,45 183,84 187,24 190,66 194,04 197,57 201,05 204,55 208,08 211,62 215,19	390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500	218,71 222,37 226,00 229,64 233,31 236,99 240,70 244,43 248,17 251,94 255,73 260,53 263,36 267,10 271,08 274,96 277,92 282,80 286,75 290,72 294,71 298,72 302,75